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Terminología Básica

• Contrato inteligente: Los contratos inteligentes son simplemente programas almacenados en una cadena de bloques que se ejecutan cuando se cumplen condiciones predeterminadas. Normalmente se utilizan para automatizar la ejecución de un acuerdo para que todos los participantes puedan estar inmediatamente seguros del resultado, sin la intervención de intermediarios ni pérdida de tiempo. (De aquí).
• Básicamente, un contrato inteligente es un fragmento de código que se ejecutará cuando las personas accedan y acepten el contrato. Los contratos inteligentes se ejecutan en cadenas de bloques (por lo que los resultados se almacenan de forma inmutable) y pueden ser leídos por las personas antes de aceptarlos.
• dApps: Las aplicaciones descentralizadas se implementan sobre contratos inteligentes. Normalmente tienen un front-end donde el usuario puede interactuar con la aplicación, el back-end es público (por lo que puede ser auditado) y se implementa como un contrato inteligente. A veces se necesita el uso de una base de datos, la cadena de bloques de Ethereum asigna cierto almacenamiento a cada cuenta.
• Tokens y monedas: Una moneda es una criptomoneda que actúa como dinero digital y un token es algo que representa algún valor pero no es una moneda.
• Tokens de utilidad: Estos tokens permiten al usuario acceder a cierto servicio más adelante (es algo que tiene algún valor en un entorno específico).
• Tokens de seguridad: Estos representan la propiedad o algún activo.
• DeFi: Finanzas descentralizadas.
• DEX: Plataformas de Intercambio Descentralizado.
• DAOs: Organizaciones Autónomas Descentralizadas.

Mecanismos de Consenso

Para que una transacción de cadena de bloques sea reconocida, debe ser añadida a la cadena de bloques. Los validadores (mineros) realizan esta adición; en la mayoría de los protocolos, reciben una recompensa por hacerlo. Para que la cadena de bloques permanezca segura, debe tener un mecanismo para evitar que un usuario o grupo malintencionado tome el control de la mayoría de la validación.

La Prueba de Trabajo, otro mecanismo de consenso comúnmente utilizado, utiliza una validación de destreza computacional para verificar transacciones, requiriendo que un posible atacante adquiera una gran fracción del poder computacional de la red de validadores.

Prueba de Trabajo (PoW)

Esto utiliza una validación de destreza computacional para verificar transacciones, requiriendo que un posible atacante adquiera una gran fracción del poder computacional de la red de validadores.
Los mineros seleccionarán varias transacciones y luego comenzarán a calcular la Prueba de Trabajo. El minero con los mayores recursos computacionales es más probable que termine antes la Prueba de Trabajo y obtenga las tarifas de todas las transacciones.

Prueba de Participación (PoS)

PoS logra esto al requerir que los validadores tengan cierta cantidad de tokens de cadena de bloques, requiriendo que los posibles atacantes adquieran una gran fracción de los tokens en la cadena de bloques para lanzar un ataque.
En este tipo de consenso, cuantos más tokens tenga un minero, es más probable que se le pida al minero que cree el siguiente bloque.
En comparación con PoW, esto reduce en gran medida el consumo de energía que los mineros están gastando.

Bitcoin

Transacciones

Una transacción simple es un movimiento de dinero de una dirección a otra.
Una dirección en bitcoin es el hash de la clave pública, por lo tanto, para que alguien realice una transacción desde una dirección, necesita conocer la clave privada asociada a esa clave pública (la dirección).
Entonces, cuando se realiza una transacción, se firma con la clave privada de la dirección para mostrar que la transacción es legítima.

La primera parte de producir una firma digital en Bitcoin se puede representar matemáticamente de la siguiente manera:
Sig = Fsig(Fhash(m),dA)

Donde:

• _d_A es la clave privada de firma
• m es la transacción
• Fhash es la función de hash
• Fsig es el algoritmo de firma
• Sig es la firma resultante

La función de firma (Fsig) produce una firma (Sig) que consta de dos valores: R y S:

• Sig = (R, S)

Una vez que se han calculado R y S, se serializan en un flujo de bytes que se codifica utilizando un esquema de codificación estándar internacional conocido como Reglas de Codificación Distinguidas (o DER). Para verificar que la firma es válida, se utiliza un algoritmo de verificación de firma. La verificación de una firma digital requiere lo siguiente:

• Firma (R y S)
• Hash de la transacción
• La clave pública que corresponde a la clave privada que se utilizó para crear la firma

La verificación de una firma efectivamente significa que solo el propietario de la clave privada (que generó la clave pública) podría haber producido la firma en la transacción. El algoritmo de verificación de firma devolverá 'VERDADERO' si la firma es realmente válida.

Transacciones Multifirma

Una dirección multifirma es una dirección asociada con más de una clave privada ECDSA. El tipo más simple es una dirección m-de-n: está asociada con n claves privadas y enviar bitcoins desde esta dirección requiere firmas de al menos m claves. Una transacción multifirma es aquella que envía fondos desde una dirección multifirma.

Campos de Transacciones

Cada transacción de bitcoin tiene varios campos:

• Entradas: La cantidad y la dirección desde donde se están transfiriendo los bitcoins
• Salidas: La dirección y las cantidades que se transfieren a cada salida
• Tarifa: La cantidad de dinero que se paga al minero de la transacción
• Script_sig: Firma de script de la transacción
• Script_type: Tipo de transacción

Hay 2 tipos principales de transacciones:

• P2PKH: "Pagar a la Clave Pública Hash": Así es como se realizan las transacciones. Se requiere que el remitente proporcione una firma válida (de la clave privada) y clave pública. El script de salida de la transacción utilizará la firma y la clave pública y, a través de algunas funciones criptográficas, verificará si coincide con el hash de la clave pública, si lo hace, entonces los fondos serán gastables. Este método oculta tu clave pública en forma de hash para mayor seguridad.
• P2SH: "Pagar a Script Hash": Las salidas de una transacción son simplemente scripts (esto significa que la persona que desea este dinero envía un script) que, si se ejecutan con parámetros específicos, darán como resultado un booleano de true o false. Si un minero ejecuta el script de salida con los parámetros suministrados y da como resultado true, el dinero se enviará a la salida deseada. P2SH se utiliza para billeteras multifirma haciendo que los scripts de salida sean lógicos que verifiquen múltiples firmas antes de aceptar la transacción. P2SH también se puede utilizar para permitir que cualquiera, o nadie, gaste los fondos. Si el script de salida de una transacción P2SH es simplemente 1 para verdadero, entonces intentar gastar la salida sin suministrar parámetros simplemente dará como resultado 1, haciendo que el dinero sea gastable por cualquiera que lo intente. Esto también se aplica a los scripts que devuelven 0, haciendo que la salida sea gastable por nadie.

Red Lightning

Este protocolo ayuda a realizar varias transacciones a un canal y solo enviar el estado final a la cadena de bloques para guardarlo.
Esto mejora la velocidad de la cadena de bloques de bitcoin (solo permite 7 pagos por segundo) y permite crear transacciones más difíciles de rastrear ya que el canal se crea a través de nodos de la cadena de bloques de bitcoin:

El uso normal de la Red Lightning consiste en abrir un canal de pago comprometiendo una transacción de financiación a la cadena de bloques base relevante (capa 1), seguido de realizar cualquier número de transacciones de la Red Lightning que actualizan la distribución tentativa de los fondos del canal sin transmitirlas a la cadena de bloques, seguido opcionalmente por cerrar el canal de pago al transmitir la versión final de la transacción de liquidación para distribuir los fondos del canal.

Cabe destacar que cualquiera de los dos miembros del canal puede detenerse y enviar el estado final del canal a la cadena de bloques en cualquier momento.

Ataques a la Privacidad de Bitcoin

Entrada Común

Teóricamente, las entradas de una transacción pueden pertenecer a diferentes usuarios, pero en realidad eso es inusual ya que requiere pasos adicionales. Por lo tanto, a menudo se puede asumir que 2 direcciones de entrada en la misma transacción pertenecen al mismo propietario.

Detección de Dirección de Cambio UTXO

UTXO significa Salidas de Transacción No Gastadas (UTXOs). En una transacción que utiliza la salida de una transacción anterior como entrada, toda la salida debe ser gastada (para evitar ataques de doble gasto). Por lo tanto, si la intención era enviar solo parte del dinero de esa salida a una dirección y mantener la otra parte, aparecerán 2 salidas diferentes: la intencionada y una nueva dirección de cambio aleatoria donde se guardará el resto del dinero.

Entonces, un observador puede asumir que la nueva dirección de cambio generada pertenece al propietario del UTXO.

Redes Sociales y Foros

Algunas personas comparten datos sobre sus direcciones de bitcoin en diferentes sitios web en Internet. Esto hace bastante fácil identificar al propietario de una dirección.

Gráficos de Transacciones

Al representar las transacciones en gráficos, es posible saber con cierta probabilidad a dónde fueron a parar los fondos de una cuenta. Por lo tanto, es posible saber algo sobre los usuarios que están relacionados en la cadena de bloques.

Heurística de Entrada Innecesaria

También llamada "heurística de cambio óptimo". Considera esta transacción de bitcoin. Tiene dos entradas por un valor de 2 BTC y 3 BTC y dos salidas por un valor de 4 BTC y 1 BTC.

2 btc --> 4 btc
3 btc     1 btc

Suponiendo que una de las salidas es el cambio y la otra salida es el pago. Hay dos interpretaciones: la salida de pago es o bien la salida de 4 BTC o la salida de 1 BTC. Pero si la salida de 1 BTC es la cantidad de pago, entonces la entrada de 3 BTC es innecesaria, ya que la billetera podría haber gastado solo la entrada de 2 BTC y pagado tarifas de minero más bajas por hacerlo. Esto indica que la salida real de pago es de 4 BTC y que 1 BTC es la salida de cambio.

Esto es un problema para transacciones que tienen más de una entrada. Una forma de solucionar esta fuga es agregar más entradas hasta que la salida de cambio sea mayor que cualquier entrada, por ejemplo:

2 btc --> 4 btc
3 btc     6 btc
5 btc

Reutilización forzada de direcciones

La reutilización forzada de direcciones o reutilización incentivada de direcciones ocurre cuando un adversario paga una cantidad (a menudo pequeña) de bitcoin a direcciones que ya han sido utilizadas en la cadena de bloques. El adversario espera que los usuarios o su software de billetera utilicen los pagos como insumos para una transacción más grande que revelará otras direcciones a través de la heurística de propiedad de entrada común. Estos pagos pueden entenderse como una forma de obligar al propietario de la dirección a una reutilización de direcciones no intencional.

A veces, este ataque se llama incorrectamente ataque de polvo.

El comportamiento correcto de las billeteras es no gastar monedas que hayan llegado a direcciones vacías ya utilizadas.

Otras Análisis de Blockchain

• Montos de pago exactos: Para evitar transacciones con cambio, el pago debe ser igual al UTXO (lo cual es altamente inesperado). Por lo tanto, una transacción sin dirección de cambio probablemente sea una transferencia entre 2 direcciones del mismo usuario.
• Números redondos: En una transacción, si una de las salidas es un "número redondo", es altamente probable que sea un pago a un humano que estableció ese "número redondo" como precio, por lo que la otra parte debe ser el sobrante.
• Identificación de billeteras: Un analista cuidadoso a veces puede deducir qué software creó una determinada transacción, ya que los diferentes softwares de billeteras no siempre crean transacciones de la misma manera. La identificación de billeteras se puede utilizar para detectar salidas de cambio porque una salida de cambio es aquella gastada con la misma identificación de billetera.
• Correlaciones de monto y tiempo: Si la persona que realizó la transacción revela el tiempo y/o monto de la transacción, puede ser fácilmente descubierto.

Análisis de tráfico

Algunas organizaciones que interceptan su tráfico pueden ver cómo se comunica en la red de bitcoin.
Si el adversario ve una transacción o bloque saliendo de su nodo que no había entrado previamente, entonces puede saber con casi total certeza que la transacción fue realizada por usted o el bloque fue minado por usted. Dado que se involucran conexiones a Internet, el adversario podrá vincular la dirección IP con la información de bitcoin descubierta.

Un atacante que no puede interceptar todo el tráfico de Internet pero que tiene muchos nodos de Bitcoin para permanecer más cerca de las fuentes podría ser capaz de conocer las direcciones IP que están anunciando transacciones o bloques.
Además, algunas billeteras retransmiten periódicamente sus transacciones no confirmadas para que tengan más probabilidades de propagarse ampliamente a través de la red y ser minadas.

Otros ataques para encontrar información sobre el propietario de direcciones

Para más ataques, leer https://en.bitcoin.it/wiki/Privacy

Bitcoins Anónimos

Obtención de Bitcoins de forma anónima

• Intercambios en efectivo: Comprar bitcoins usando efectivo.
• Sustituto de efectivo: Comprar tarjetas de regalo u similares y intercambiarlas por bitcoins en línea.
• Minería: La minería es la forma más anónima de obtener bitcoins. Esto se aplica a la minería en solitario ya que los pools de minería generalmente conocen la dirección IP del minero.
• Robo: En teoría, otra forma de obtener bitcoin de forma anónima es robándolos.

Mezcladores

Un usuario enviaría bitcoins a un servicio de mezcla y el servicio enviaría diferentes bitcoins de vuelta al usuario, menos una tarifa. En teoría, un adversario que observe la cadena de bloques sería incapaz de vincular las transacciones entrantes y salientes.

Sin embargo, el usuario debe confiar en el servicio de mezcla para devolver los bitcoins y también para no guardar registros sobre las relaciones entre el dinero recibido y enviado.
Algunos otros servicios también pueden usarse como mezcladores, como los casinos de Bitcoin donde puedes enviar bitcoins y recuperarlos más tarde.

CoinJoin

CoinJoin mezclará varias transacciones de diferentes usuarios en solo una para hacer más difícil para un observador encontrar qué entrada está relacionada con qué salida.
Esto ofrece un nuevo nivel de privacidad, sin embargo, algunas transacciones donde algunos montos de entrada y salida están correlacionados o son muy diferentes del resto de las entradas y salidas todavía pueden ser correlacionadas por el observador externo.

Ejemplos de IDs de transacciones (probablemente) CoinJoin en la cadena de bloques de bitcoin son 402d3e1df685d1fdf82f36b220079c1bf44db227df2d676625ebcbee3f6cb22a y 85378815f6ee170aa8c26694ee2df42b99cff7fa9357f073c1192fff1f540238.

https://coinjoin.io/en
Similar a CoinJoin pero mejor y para Ethereum tienes Tornado Cash (el dinero es proporcionado por los mineros, por lo que simplemente aparece en tu billetera).

PayJoin

El tipo de CoinJoin discutido en la sección anterior puede identificarse fácilmente como tal al verificar las múltiples salidas con el mismo valor.

PayJoin (también llamado pago al punto final o P2EP) es un tipo especial de CoinJoin entre dos partes donde una parte paga a la otra. La transacción entonces no tiene las distintivas múltiples salidas con el mismo valor, por lo que no es visible de manera obvia como un CoinJoin de salidas iguales. Considera esta transacción:

2 btc --> 3 btc
5 btc     4 btc

Podría interpretarse como una simple transacción pagando a algún lugar con cambio sobrante (ignorando por ahora la cuestión de cuál salida es el pago y cuál es el cambio). Otra forma de interpretar esta transacción es que la entrada de 2 BTC es propiedad de un comerciante y 5 BTC es propiedad de su cliente, y que esta transacción implica que el cliente pague 1 BTC al comerciante. No hay forma de saber cuál de estas dos interpretaciones es correcta. El resultado es una transacción de coinjoin que rompe la heurística común de propiedad de entrada y mejora la privacidad, pero también es indetectable e indistinguible de cualquier transacción de bitcoin regular.

Si las transacciones PayJoin se utilizan moderadamente, harían que la heurística común de propiedad de entrada sea completamente defectuosa en la práctica. Como son indetectables, ni siquiera sabríamos si se están utilizando hoy en día. Dado que las empresas de vigilancia de transacciones dependen en su mayoría de esa heurística, a partir de 2019 hay un gran entusiasmo en torno a la idea de PayJoin.

Buenas Prácticas de Privacidad en Bitcoin

Sincronización de Monederos

Los monederos de Bitcoin deben obtener de alguna manera información sobre su saldo e historial. A finales de 2018, las soluciones existentes más prácticas y privadas son usar un monedero de nodo completo (que es maximamente privado) y filtrado de bloques del lado del cliente (que es muy bueno).

• Nodo completo: Los nodos completos descargan toda la cadena de bloques que contiene cada transacción en bitcoin que ha ocurrido. Por lo tanto, un adversario que observe la conexión a internet del usuario no podrá saber qué transacciones o direcciones le interesan al usuario.
• Filtrado de bloques del lado del cliente: El filtrado de bloques del lado del cliente funciona creando filtros que contienen todas las direcciones de cada transacción en un bloque. Los filtros pueden probar si un elemento está en el conjunto; los falsos positivos son posibles pero no los falsos negativos. Un monedero ligero descargaría todos los filtros de cada bloque en la cadena de bloques y verificaría si hay coincidencias con sus propias direcciones. Los bloques que contienen coincidencias se descargarían por completo de la red peer-to-peer, y esos bloques se usarían para obtener el historial y el saldo actual del monedero.

Tor

La red de Bitcoin utiliza una red peer-to-peer, lo que significa que otros pares pueden conocer tu dirección IP. Por eso se recomienda conectarse a través de Tor cada vez que desees interactuar con la red de Bitcoin.

Evitar la reutilización de direcciones

La reutilización de direcciones es muy perjudicial para la privacidad porque vincula más transacciones de la cadena de bloques con la prueba de que fueron creadas por la misma entidad. La forma más privada y segura de usar bitcoin es enviar una nueva dirección a cada persona que te pague. Después de que las monedas recibidas hayan sido gastadas, la dirección nunca debería usarse de nuevo. Además, se debe exigir una nueva dirección de bitcoin al enviar bitcoin. Todos los buenos monederos de bitcoin tienen una interfaz de usuario que desalienta la reutilización de direcciones.

Múltiples transacciones

Pagar a alguien con más de una transacción en la cadena de bloques puede reducir en gran medida el poder de los ataques de privacidad basados en la cantidad, como la correlación de cantidades y los números redondos. Por ejemplo, si el usuario quiere pagar 5 BTC a alguien y no quiere que el valor de 5 BTC sea fácilmente rastreable, entonces puede enviar dos transacciones por el valor de 2 BTC y 3 BTC que juntas suman 5 BTC.

Evitar el cambio

Evitar el cambio es cuando las entradas y salidas de la transacción se eligen cuidadosamente para no requerir una salida de cambio en absoluto. No tener una salida de cambio es excelente para la privacidad, ya que rompe las heurísticas de detección de cambio.

Múltiples salidas de cambio

Si evitar el cambio no es una opción, entonces crear más de una salida de cambio puede mejorar la privacidad. Esto también rompe las heurísticas de detección de cambio que suelen asumir que solo hay una salida de cambio. Dado que este método utiliza más espacio de bloque del habitual, evitar el cambio es preferible.

Monero

Cuando se desarrolló Monero, la gran necesidad de anonimato completo fue lo que buscaba resolver, y en gran medida ha llenado ese vacío.

Ethereum

Gas

Gas se refiere a la unidad que mide la cantidad de esfuerzo computacional requerido para ejecutar operaciones específicas en la red Ethereum. Gas se refiere a la tarifa requerida para realizar con éxito una transacción en Ethereum.

Los precios de gas se indican en gwei, que a su vez es una denominación de ETH: cada gwei es igual a 0.000000001 ETH (10-9 ETH). Por ejemplo, en lugar de decir que tu gas cuesta 0.000000001 ether, puedes decir que tu gas cuesta 1 gwei. La palabra 'gwei' en sí misma significa 'giga-wei', y es igual a 1,000,000,000 wei. Wei en sí es la unidad más pequeña de ETH.

Para calcular el gas que va a costar una transacción, lee este ejemplo:

Digamos que Jordan tiene que pagarle a Taylor 1 ETH. En la transacción, el límite de gas es de 21,000 unidades y la tarifa base es de 100 gwei. Jordan incluye una propina de 10 gwei.

Usando la fórmula anterior, podemos calcular esto como 21,000 * (100 + 10) = 2,310,000 gwei o 0.00231 ETH.

Cuando Jordan envía el dinero, se deducirán 1.00231 ETH de la cuenta de Jordan. Taylor recibirá 1.0000 ETH. El minero recibirá la propina de 0.00021 ETH. La tarifa base de 0.0021 ETH se quema.

Además, Jordan también puede establecer una tarifa máxima (maxFeePerGas) para la transacción. La diferencia entre la tarifa máxima y la tarifa real se reembolsa a Jordan, es decir, reembolso = tarifa máxima - (tarifa base + tarifa de prioridad). Jordan puede establecer un monto máximo a pagar por la ejecución de la transacción y no preocuparse por pagar en exceso "más allá" de la tarifa base cuando se ejecute la transacción.

Dado que la tarifa base se calcula por la red en función de la demanda de espacio de bloque, este último parámetro: maxFeePerGas ayuda a controlar la tarifa máxima que se va a pagar.

Transacciones

Ten en cuenta que en la red Ethereum una transacción se realiza entre 2 direcciones y estas pueden ser direcciones de usuario o de contratos inteligentes.
Los Contratos Inteligentes se almacenan en el libro mayor distribuido a través de una transacción especial.

Las transacciones, que cambian el estado del EVM, deben ser difundidas a toda la red. Cualquier nodo puede difundir una solicitud para que se ejecute una transacción en el EVM; después de que esto sucede, un minero ejecutará la transacción y propagará el cambio de estado resultante al resto de la red.
Las transacciones requieren una tarifa y deben ser minadas para ser válidas.

Una transacción enviada incluye la siguiente información:

• destinatario – la dirección receptora (si es una cuenta de propiedad externa, la transacción transferirá valor. Si es una cuenta de contrato, la transacción ejecutará el código del contrato)
• firma – el identificador del remitente. Esto se genera cuando la clave privada del remitente firma la transacción y confirma que el remitente ha autorizado esta transacción
• valor – cantidad de ETH a transferir del remitente al destinatario (en WEI, una denominación de ETH)
• datos – campo opcional para incluir datos arbitrarios
• gasLimit – la cantidad máxima de unidades de gas que puede consumir la transacción. Las unidades de gas representan pasos computacionales
• maxPriorityFeePerGas - la cantidad máxima de gas que se incluirá como propina al minero
• maxFeePerGas - la cantidad máxima de gas dispuesta a pagar por la transacción (incluida baseFeePerGas y maxPriorityFeePerGas)

Ten en cuenta que no hay ningún campo para la dirección de origen, esto se debe a que esto se puede extrapolar de la firma.

Referencias

• https://en.wikipedia.org/wiki/Proof_of_stake
• https://www.mycryptopedia.com/public-key-private-key-explained/
• https://bitcoin.stackexchange.com/questions/3718/what-are-multi-signature-transactions
• https://ethereum.org/en/developers/docs/transactions/
• https://ethereum.org/en/developers/docs/gas/
• https://en.bitcoin.it/wiki/Privacy