Por Craig Wright | 26 de enero de 2024 | Bitcoin y tecnología blockchain
En 2012, comencé un proyecto para crear lo que originalmente llamamos " iDaemon ", o " Sistema Daemon Inteligente ", que presenta un diseño elaborado y un modelo arquitectónico para un sistema de software complejo diseñado para escalar Bitcoin a más de 1 millón de transacciones por segundo. Este proyecto abarca varios subsistemas que gestionan diferentes aspectos del procesamiento de transacciones, contabilidad, banca, intercambios, mensajería y contratos en el contexto de una red blockchain, particularmente Bitcoin. Era uno de los más de 100 proyectos que estaban ejecutando mis empresas.
El sistema ahora está siendo probado. Estamos demostrando 1,5 millones de transacciones por segundo. Cuando comencé el proyecto en 2012, subestimé enormemente lo que se necesitaría. 900 millones de dólares después, tenemos un sistema que funciona. Cuando vi el proyecto, el presupuesto era de 20 millones de dólares para dos años. A veces, las cosas buenas requieren un enfoque más prolongado para lograrse.
1. Introducción al sistema Daemon inteligente
El Intelligent Daemon System es un complejo marco diseñado específicamente para Bitcoin, diseñado para mejorar su funcionalidad como efectivo digital. Este sistema integra una variedad de subsistemas, cada uno meticulosamente diseñado para abordar aspectos específicos del procesamiento y gestión de transacciones de Bitcoin. La arquitectura del sistema se basa en principios de eficiencia, seguridad y escalabilidad, lo que garantiza un entorno sólido y confiable para las transacciones de Bitcoin.
Uno de los componentes críticos del sistema es su mecanismo de gestión de transacciones. Este mecanismo está optimizado para manejar transacciones de Bitcoin con precisión y velocidad, atendiendo a los requisitos únicos de Bitcoin como plataforma de efectivo digital/electrónico. Incorpora algoritmos y protocolos de última generación para garantizar la integridad y seguridad de las transacciones, un aspecto crítico dada la naturaleza distribuida de Bitcoin.
Otro elemento importante del Intelligent Daemon System es su subsistema de gestión de contratos. Este subsistema está diseñado para aprovechar la tecnología blockchain subyacente a Bitcoin, facilitando la creación y ejecución de contratos inteligentes. Estos contratos amplían la funcionalidad de Bitcoin más allá de las meras capacidades transaccionales, permitiendo crear una variedad de aplicaciones y servicios financieros en la plataforma Bitcoin. La inclusión de una característica de este tipo subraya el compromiso del sistema no sólo de gestionar las transacciones de Bitcoin sino también de ampliar su utilidad en la economía digital.
En general, el Intelligent Daemon System representa un avance significativo en el ámbito del procesamiento de transacciones de Bitcoin. Su enfoque integral y sus características innovadoras lo convierten en un desarrollo fundamental para mejorar la funcionalidad y usabilidad de Bitcoin como efectivo digital.
2. Descripción general de la arquitectura
La arquitectura del Sistema Inteligente Daemon, detallada en el documento, presenta una combinación sofisticada de Arquitectura Orientada a Servicios (SOA) y Microservicios, cada uno de los cuales tiene un propósito distinto al mejorar la funcionalidad y adaptabilidad del sistema. El marco SOA proporciona una base sólida, facilitando la interoperabilidad y la independencia de varios servicios dentro del sistema. Este marco es crucial para garantizar una integración y comunicación fluidas entre los diferentes componentes, mejorando así la eficiencia y coherencia generales del sistema.
Profundizando más, la arquitectura de microservicios desempeña un papel vital a la hora de perfeccionar la capacidad del sistema para gestionar procesos complejos. Cada microservicio del sistema está diseñado para ejecutar una función específica, operando de forma autónoma pero armoniosa dentro de la arquitectura general. Este enfoque modular no solo eleva la escalabilidad y la capacidad de mantenimiento del sistema, sino que también promueve un desarrollo e implementación ágiles, un aspecto crítico en el sector del efectivo digital en rápida evolución.
Esta combinación única de SOA y microservicios hace que el sistema Intelligent Daemon sea altamente adaptable y atienda una amplia gama de necesidades de los consumidores. Es ideal para usuarios individuales que realizan transacciones sencillas de Bitcoin, así como para entidades más grandes que requieren aplicaciones y servicios financieros más complejos. La naturaleza modular de la arquitectura permite la personalización y escalabilidad de acuerdo con las demandas de los consumidores, lo que garantiza que el sistema siga siendo práctico y relevante en el dinámico panorama del efectivo digital.
El enfoque de microservicios en Intelligent Daemon System permite el escalamiento dinámico a través de su arquitectura, donde cada microservicio funciona como una unidad independiente. Esta independencia permite que los componentes individuales se amplíen o reduzcan en función de las demandas específicas que encuentren. Por ejemplo, si un aspecto particular del sistema, como el procesamiento de transacciones, experimenta un aumento en la demanda, solo los microservicios que manejan estas transacciones pueden escalarse sin afectar al resto del sistema. Esta escalabilidad específica garantiza un uso eficiente de los recursos y mantiene un rendimiento óptimo del sistema incluso bajo cargas variables. Además, la arquitectura de microservicios facilita una implementación y actualizaciones rápidas, lo que permite que el sistema se adapte rápidamente a los requisitos cambiantes o a las tecnologías emergentes en el dominio del efectivo electrónico.
3. Análisis de subsistemas
– Gestión de transacciones de firma única
El análisis de la gestión de transacciones de firma única en el contexto de las billeteras y transacciones de Bitcoin es complejo e involucra varios aspectos clave. En primer lugar, se centra en simplificar el proceso de transacción, garantizando que las transacciones se ejecuten de forma rápida y segura. Este sistema de gestión es fundamental para mantener la integridad de las transacciones de Bitcoin, ya que implica verificar la autenticidad de las transacciones y garantizar el no repudio.
Este aspecto de gestión también incluye el mantenimiento del libro mayor de blockchain, manteniéndolo actualizado y sincronizado en toda la red. El aspecto de firma única significa que cada transacción es autenticada por una sola firma digital que pertenece al propietario de la billetera Bitcoin. Esta simplicidad es fundamental para mantener la eficiencia y la facilidad de uso del sistema.
Además, el sistema desempeña un papel vital en la seguridad de las carteras Bitcoin. Requerir una firma única para la autorización de transacciones logra un equilibrio entre seguridad y facilidad de uso. Sin embargo, esto también implica una mayor responsabilidad para el usuario a la hora de proteger sus claves privadas, ya que la pérdida o el robo de la clave podría poner en peligro su billetera.
– Contabilidad, Banco, Cambio, Gestión de transacciones de mensajes
Los subsistemas de contabilidad, banca, cambio y gestión de transacciones de mensajes en el sistema inteligente Daemon desempeñan funciones fundamentales para garantizar la funcionalidad integral del sistema.
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Subsistema de Contabilidad : Este subsistema es responsable de registrar y gestionar con precisión las transacciones financieras dentro del sistema. Realiza un seguimiento y mantiene el libro mayor de transacciones, asegurando que todas las entradas estén correctamente documentadas y conciliadas.
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Subsistema Bancario : Este componente se enfoca en administrar los saldos de los usuarios y facilitar las transferencias de fondos. Imita las operaciones bancarias tradicionales dentro del ámbito digital, garantizando un manejo seguro y eficiente de los activos de Bitcoin.
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Subsistema de intercambio : esta parte del sistema permite la conversión entre Bitcoin y otras monedas. Apoya las actividades comerciales y gestiona las complejidades asociadas con los tipos de cambio de divisas y la liquidación de transacciones.
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Gestión de transacciones de mensajes : este subsistema es fundamental en el manejo de la comunicación y la transmisión de datos dentro del sistema. Garantiza una mensajería segura y eficiente, lo cual es crucial para coordinar las transacciones y mantener la integridad del sistema.
La integración de estos subsistemas dentro de la arquitectura general del Intelligent Daemon System está diseñada para proporcionar una experiencia fluida, eficiente y segura para los usuarios que participan en transacciones y administración de Bitcoin. Cada subsistema funciona en armonía con los demás pero conserva funcionalidades distintas, lo que contribuye a la solidez y adaptabilidad del sistema.
– Gestión de Contratos
El subsistema de gestión de contratos del Intelligent Daemon System es fundamental para facilitar las aplicaciones de contratos inteligentes. Los contratos inteligentes, al ser contratos autoejecutables con los términos del acuerdo escritos directamente en código, ofrecen una ventaja significativa en la automatización y seguridad de los procesos contractuales. Este subsistema está diseñado para gestionar la creación, ejecución y gestión de estos contratos dentro del entorno de Bitcoin.
Permite a los usuarios participar en acuerdos y transacciones financieras complejas que se ejecutan automáticamente al cumplir condiciones predefinidas, reduciendo así la necesidad de intermediarios y mejorando la eficiencia y seguridad de las transacciones contractuales. La integración de la funcionalidad de contrato inteligente dentro del sistema representa un importante paso adelante en la aplicación de la tecnología Bitcoin, ampliando su utilidad más allá de las simples capacidades transaccionales.
- Sistema de monitoreo
El Sistema de Monitoreo en el Sistema Inteligente Daemon está dedicado a supervisar la red blockchain. Este sistema es crucial para garantizar la integridad y seguridad de la cadena de bloques, ya que monitorea continuamente las transacciones y los bloques en busca de anomalías o actividades maliciosas. Los componentes clave de este sistema incluyen seguimiento de transacciones en tiempo real, procesos de validación de bloques y comprobaciones del estado de la red. Estos elementos trabajan juntos para mantener un entorno blockchain seguro y estable, crucial para el funcionamiento confiable de las transacciones de Bitcoin y los contratos inteligentes. Esta capacidad de monitoreo es fundamental para detectar y abordar posibles amenazas a la seguridad, salvaguardando así todo el sistema.
4. Sistema central del demonio
El Daemon Core System en el Intelligent Daemon System es un componente complejo y crítico responsable de coordinar los procesos de la red. Su arquitectura está meticulosamente diseñada para garantizar una integración perfecta y una gestión eficiente de varios subsistemas dentro de la red.
El sistema central opera como la unidad de comando central, gestionando las comunicaciones entre diferentes módulos, como los subsistemas de gestión de transacciones, contabilidad y contratos. Garantiza que estos componentes funcionen en armonía, proporcionando un entorno cohesivo para el procesamiento de transacciones y la ejecución de contratos inteligentes.
Una de las funcionalidades críticas de Daemon Core System es su capacidad para manejar grandes volúmenes de transacciones con precisión y velocidad. Esto es esencial para mantener el rendimiento y la confiabilidad de las transacciones de Bitcoin. La arquitectura del sistema está optimizada para este propósito, empleando algoritmos y estructuras de datos avanzados para gestionar las colas de transacciones y el procesamiento de manera eficiente.
Además, Daemon Core System juega un papel vital en el mantenimiento de la seguridad y la integridad de la red. Emplea métodos de cifrado sólidos y protocolos de seguridad para protegerse contra accesos no autorizados y posibles amenazas a la seguridad. Esto es crucial en un entorno descentralizado como Bitcoin, donde la seguridad y la confianza son primordiales.
En general, la estructura y las funcionalidades del Daemon Core System son parte integral del Intelligent Daemon System. Ejemplifica principios avanzados de ingeniería de software, garantizando que el sistema siga siendo no sólo funcional y eficiente, sino también seguro y adaptable a las necesidades cambiantes de la red Bitcoin.
5. Bibliotecas y tecnologías compartidas
El Intelligent Daemon System (IntDS) aprovecha una variedad de bibliotecas y tecnologías compartidas para mejorar su funcionalidad y rendimiento en la gestión de transacciones de Bitcoin y procesos relacionados. Estos recursos compartidos son parte integral de la arquitectura del sistema, lo que permite el manejo eficiente de diversas tareas en diferentes subsistemas.
API Common Ware (API CW) : esta biblioteca proporciona servicios esenciales como conexiones de bases de datos, mecanismos de registro y utilidades generales. Constituye la columna vertebral de todos los subsistemas y garantiza interacciones consistentes y confiables con varios componentes del IntDS.
API del esquema Shamir’s Secret Sharing (API 4S) : una API especializada que implementa Shamir’s Secret Sharing, un algoritmo criptográfico. Esta API desempeña un papel fundamental en la distribución segura y la reconstrucción de información confidencial, crucial para los aspectos de seguridad del sistema, especialmente en la gestión de claves.
API de algoritmo de firma digital de curva elíptica (API ECDSA) : esta API es vital para generar pares de claves públicas y privadas. Dada la importancia de las transacciones seguras en los sistemas Bitcoin, la API ECDSA ofrece capacidades criptográficas sólidas, garantizando la integridad y autenticidad de las transacciones.
API generador de código mnemónico (API MCG) : esta API genera códigos mnemónicos, que son esenciales para crear representaciones legibles por humanos de claves criptográficas complejas. Estos códigos mnemotécnicos mejoran la usabilidad y accesibilidad del sistema para los usuarios que administran sus billeteras y transacciones de Bitcoin.
Además de estas API, IntDS emplea una pila de tecnología sofisticada que incluye Java, el kit de desarrollo de Java, JAX-RS para servicios RESTful, Jersey, Apache Ant, Groovy, PostgreSQL y otros componentes de software críticos. Esta pila garantiza que el sistema esté construido sobre una base sólida de tecnologías confiables y ampliamente adoptadas, lo que garantiza un alto rendimiento, escalabilidad y adaptabilidad en diversos entornos operativos.
La integración de estas bibliotecas y tecnologías compartidas demuestra el compromiso del sistema de emplear soluciones avanzadas y eficientes para abordar las complejidades de la gestión de transacciones de Bitcoin. Al aprovechar estos recursos compartidos, Intelligent Daemon System garantiza una operación fluida, segura y eficiente, atendiendo a las diversas necesidades de sus usuarios en el dominio de las criptomonedas.
La interacción de los tipos SigHash con el sistema se detalla en el Apéndice K. Los tipos SigHash son cruciales para definir cómo se firman partes de una transacción, lo que afecta tanto la seguridad como la flexibilidad de las transacciones. El documento describe cuatro tipos de SigHash:
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SIGHASH_ALL (0x00000001) : este tipo predeterminado firma todas las entradas y salidas, protegiendo todo en la transacción excepto los scripts de firma contra modificaciones. Es la forma más común, asegurando que la transacción no pueda ser alterada sin invalidar las firmas.
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SIGHASH_NONE (0x00000002) : este tipo firma todas las entradas pero ninguna de las salidas. Esto permite que cualquiera cambie el destino de los satoshis (unidades de Bitcoin) a menos que otras firmas que utilicen diferentes indicadores hash de firma protejan las salidas. Ofrece flexibilidad en la forma en que se manejan los resultados, pero menos seguridad para los destinatarios de la transacción.
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SIGHASH_SINGLE (0x00000003) : Con este tipo, solo se firma la salida correspondiente a esta entrada (que tiene el mismo número de índice de salida). Esto garantiza que nadie pueda cambiar la parte de la transacción del remitente, pero permite que otros firmantes cambien sus partes. Sin embargo, debe existir la salida correspondiente o el esquema de seguridad fallará. Solo esta entrada y otras entradas se incluyen en la firma, y los números de secuencia de otras entradas se pueden actualizar.
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SIGHASH_ANYONECANPAY (0x00000080) : este tipo es único. El vector de entrada de la copia de la transacción (txCopy) cambia de tamaño a uno, y el subíndice (dirigido por su longitud como un entero var codificado) se establece como el único miembro de este vector. Este tipo es como decir: “ Deje que otras personas agreguen entradas a esta transacción; No me importa de dónde viene el resto de los bitcoins”. Permite un enfoque más colaborativo para financiar transacciones.
Cada tipo de SigHash ofrece diferentes niveles de seguridad y flexibilidad, lo que permite que Intelligent Daemon System maneje diversos escenarios de transacciones de manera eficiente y segura.
6. Seguridad y gestión de claves
El Intelligent Daemon System (IntDS) otorga una alta prioridad a la seguridad y la gestión de claves, empleando un marco sólido para salvaguardar las transacciones electrónicas de efectivo. El sistema integra múltiples capas de medidas de seguridad para proteger contra varios tipos de vulnerabilidades y amenazas.
Algoritmo de firma digital de curva elíptica (ECDSA) : fundamental para la seguridad del sistema, el ECDSA se utiliza para generar pares de claves criptográficas, que son esenciales para autenticar transacciones. Este algoritmo garantiza la integridad y el no repudio de las transacciones, una característica crítica para los sistemas de efectivo electrónico.
Estrategias de gestión de claves : IntDS implementa estrategias avanzadas de gestión de claves, incluidos procesos seguros de generación, almacenamiento y recuperación de claves. Estas estrategias están diseñadas para evitar el acceso no autorizado y garantizar que los materiales críticos se manejen de forma segura durante todo su ciclo de vida.
Técnicas de cifrado : el sistema emplea varias técnicas de cifrado para proteger los datos en tránsito y en reposo. Esto incluye el uso de protocolos y algoritmos estándar de la industria para cifrar información confidencial, proporcionando una capa adicional de seguridad contra filtraciones de datos y ataques cibernéticos.
Auditorías y actualizaciones de seguridad periódicas : para mantener el más alto nivel de seguridad, el sistema se someterá a auditorías de seguridad periódicas. Estas auditorías ayudan a identificar y rectificar vulnerabilidades potenciales, garantizando que el sistema sea resistente frente a amenazas en evolución.
El marco de seguridad del IntDS es integral e incorpora algoritmos criptográficos de vanguardia, estrictas prácticas de administración de claves y evaluaciones de seguridad continuas. Este enfoque multifacético de la seguridad garantiza el manejo seguro de las transacciones electrónicas en efectivo, infundiendo confianza en los usuarios del sistema.
7. Retos y oportunidades
La implementación del Sistema Inteligente Daemon para transacciones electrónicas de efectivo plantea varios desafíos y al mismo tiempo ofrece oportunidades únicas en el espacio blockchain.
Desafíos:
- Escalabilidad : garantizar que el sistema pueda manejar volúmenes de transacciones crecientes sin comprometer el rendimiento.
- Seguridad : protección continua contra las amenazas cibernéticas en evolución y mantenimiento de estándares de cifrado sólidos.
- Adopción de usuarios : superar la renuencia de los usuarios financieros tradicionales y fomentar la adopción entre una base de usuarios más amplia.
- Cumplimiento regulatorio : Navegando por panoramas regulatorios variables y en evolución en diferentes regiones.
Oportunidades:
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Innovación en sistemas de efectivo electrónico : ser pioneros en nuevas soluciones y mejoras en el proceso de transacciones de efectivo electrónico.
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Funciones de seguridad mejoradas : establece nuevos estándares en seguridad de transacciones, lo que potencialmente influye en prácticas industriales más amplias.
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Expansión del mercado : aprovechar mercados y sectores emergentes que están comenzando a explorar las tecnologías blockchain.
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Colaboraciones y asociaciones : formar alianzas estratégicas con otros proveedores de tecnología e instituciones financieras.
En general, si bien los desafíos son importantes, van acompañados del potencial de avances y crecimiento innovadores en el dominio blockchain.
8. Perspectivas futuras y conclusión
Mirando hacia atrás desde 2024, el Intelligent Daemon System ha evolucionado significativamente desde 2015. Los avances en su arquitectura reflejan un profundo compromiso con las tecnologías emergentes y un enfoque adaptable al panorama en constante cambio del efectivo electrónico y la tecnología blockchain. Esta evolución, si bien está arraigada en la investigación y el desarrollo del pasado, apunta hacia un futuro rico en potencial. El viaje del sistema desde sus etapas iniciales en 2015 hasta su estado actual proporciona información valiosa sobre su trayectoria, destacando su papel en la configuración del futuro de los sistemas de efectivo electrónico y la tecnología blockchain. El progreso logrado en los últimos ocho años demuestra no sólo el avance tecnológico sino también un compromiso con la innovación y la excelencia en el campo.
Espero que disfrutes de este libro sobre la historia de un proyecto que ha requerido más de una década de trabajo y los esfuerzos de cientos de personas. Estoy orgulloso de presentar los resultados de la investigación realizada tras este proyecto global en Inglaterra. Si bien los ocho años han llevado a cambios continuos en el sistema y el diseño ha crecido, la arquitectura adjunta permitió volúmenes de transacciones de más de 100.000 transacciones por segundo (TPS) en 2015. El sistema que estamos lanzando ahora escalará primero a 1,5 millones de transacciones por segundo y luego crecer con las necesidades basadas en hardware hasta cualquier límite.
Encuentre la documentación original del Sistema Inteligente Daemon (iDaemon) aquí .