¿Qué es el problema del doble gasto?

El problema del doble gasto surge en los sistemas de moneda digital, y plantea el problema de que la misma moneda digital sea gastada más de una vez por el poseedor. Con la moneda física, la propia moneda se entrega entre las partes que la intercambian en el momento de transferir el valor. En el caso de las monedas digitales, el valor de cambio se documenta digitalmente en libros de contabilidad. 

Si ponemos esto en contexto con un ejemplo, digamos que Alice quiere enviar a Bob 10 libras. Alice y Bob tienen 100 libras cada uno en una cuenta. Si Alice envía a Bob las 10 libras, su saldo debe ajustarse a 90 libras y el de Bob a 110 libras. En un sistema bancario tradicional, el banco es la tercera parte en la que se confía para controlar estos cambios de saldo, por lo que Alice no puede gastar las 10 libras varias veces.

Los bancos tradicionales evitan el doble gasto mediante un sistema centralizado en el que cada transacción se comprueba y verifica en un libro de contabilidad central. Este libro de contabilidad registra todos los cargos y abonos en tiempo real:

• Verificación y supervisión: Los bancos utilizan sofisticados programas informáticos para controlar las transacciones y señalar las que parecen sospechosas o duplicadas.
• Autoridad central: El banco central o la institución financiera actúa como la autoridad de confianza que garantiza que ningún fondo se gasta dos veces, manteniendo la supervisión y el control de todas las transacciones dentro de su sistema.
• Limitaciones: Aunque eficaz, este sistema depende en gran medida de la seguridad e integridad de la autoridad central. Puede ser costoso, excluir a quienes no tienen acceso a los bancos y es vulnerable al fraude interno y a los ciberataques.

Sin embargo, en un sistema descentralizado, como Bitcoin, no hay una autoridad central que verifique las transacciones, así que ¿cómo combate Bitcoin el problema del doble gasto? 

Las criptomonedas, como bitcoin, pretenden resolver el problema del doble gasto mediante la tecnología blockchain, aprovechando para ello mecanismos de consenso descentralizados. Las principales formas en que lo consiguen son:

• Tecnología de registro descentralizado: Las blockchains funcionan sin una autoridad central, al contrario que un banco tradicional. En su lugar, utilizan un libro mayor distribuido descentralizado para mantener un registro de todas las transacciones. Este libro de contabilidad es mantenido por una red global de nodos.
• Mecanismos de consenso: Las blockchains suelen funcionar en base a uno de los dos mecanismos de consenso, prueba de trabajo (PoW) o prueba prueba de participación (PoS). Estos mecanismos son los que confirman la validez de las transacciones y garantizan la seguridad de la red. Una vez que un bloque se resuelve y se añade a la cadena, queda confirmado por el consenso de la red, lo que hace muy poco práctico el doble gasto.
• Seguridad y transparencia: Cada transacción es visible para todos los usuarios y debe ser confirmada por múltiples partes independientes antes de ser considerada válida. En el caso de que se intente gastar las mismas unidades de criptomoneda dos veces, la red descentralizada llega a un consenso sobre qué transacción es válida basándose en la cadena más larga. Dado que alterar la blockchain requiere la mayor parte de la potencia de cálculo de la red, resulta extremadamente difícil para un atacante reescribir la historia y ejecutar con éxito un doble gasto.

Si nos centramos en cómo Bitcoin resuelve específicamente el problema del doble gasto, podemos entender que la red Bitcoin resuelve el problema definiendo una "moneda" como una cadena histórica de propiedad. 

Por ejemplo, supongamos que Alice quiere enviar un bitcoin a Bob. Al hacerlo, ella proporciona una clave privada para demostrar la propiedad válida, y Bob proporciona su dirección pública para que pueda ser seleccionado como la siguiente persona en la cadena de propiedad. Las firmas de Bitcoin son criptográficas, lo que garantiza el anonimato y mantiene la seguridad. Pero, en este caso, el movimiento de bitcoin hacia adelante utilizando únicamente firmas sólo funciona dentro de un sistema para verificar que se gastaron una vez, lo que significa que son necesarias marcas de tiempo que puedan ser verificadas.

Así que, usando el mismo ejemplo de Alice y Bob, la pieza de información que podría resolver cualquier disputa o confusión sobre entradas válidas en la blockchain sería una marca de tiempo inmutable. El enfoque de Satoshi, la autoridad seudónima del whitepaper de Bitcoin, creó un sistema que agrupa los datos de las transacciones en bloques de datos. A estos bloques se les asignan marcas de tiempo y se les aplica un hash, lo que significa que pasan por algoritmos criptográficos que proporcionan identificadores únicos de longitud uniforme. Estas marcas de tiempo de los bloques de datos mostrados cronológicamente son las que forman la propia blockchain.

Teniendo esto en cuenta, el siguiente reto es garantizar que los nodos de la red estén correctamente incentivados para garantizar un comportamiento honesto en la validación de estos bloques. Aquí es donde entra en juego el mecanismo de consenso PoW.

Para que un nodo envíe un bloque a la blockchain de Bitcoin, debe haber pruebas de que ha completado una cantidad suficiente de trabajo para demostrar una intención genuina. Si este proceso para validar bloques fuera demasiado fácil, habría demasiados incentivos para spamear la red con datos falsos. Este enfoque requiere que los nodos compitan en la resolución de complejos rompecabezas criptográficos, el ganador se selecciona al azar y se elige una vez cada 10 minutos aproximadamente. Teniendo en cuenta que la resolución de los rompecabezas requiere mucha energía y complejos requisitos informáticos, los mineros son recompensados con el bitcoin recién generado y una pequeña comisión de los usuarios que envían bitcoin a la red. 

Dado que cada bloque tiene un sello de tiempo que corresponde al bloque anterior de la cadena y que los nodos están incentivados y desalentados para no añadir datos falsos a la cadena, existe un incentivo lo suficientemente fuerte para que los nodos actúen con honestidad. Esto ha sido así durante toda la historia de Bitcoin.

Los sistemas bancarios tradicionales y las criptomonedas abordan el problema del doble gasto de formas fundamentalmente diferentes:

• Centralizado vs. descentralizado: Los bancos utilizan un modelo centralizado que se basa en una única entidad para la confianza y la verificación, mientras que las criptomonedas utilizan una red descentralizada para lograr el consenso entre múltiples partes.
• Costo y accesibilidad: El modelo tradicional puede ser caro y excluye a quienes no tienen acceso a los bancos. Las criptomonedas reducen estas barreras al permitir participar a cualquier persona con acceso a Internet.
• Seguridad: Aunque ambos sistemas son seguros, la naturaleza descentralizada de blockchain reduce el riesgo de un único punto de fallo.

En general, el problema del doble gasto es una cuestión crítica que debe abordarse para garantizar la seguridad y fiabilidad de cualquier moneda, digital o no. A través de tecnologías innovadoras y el enfoque único del consenso descentralizado, las criptomonedas ofrecen una solución prometedora a este viejo problema. A medida que las monedas digitales siguen evolucionando, comprender y resolver el problema del doble gasto sigue siendo una piedra angular de su viabilidad y éxito a largo plazo.