Bitcoin como Estándar Monetario Interplanetario con Sellado Temporal de Prueba de Tránsito

Tabla de Contenidos

1. Introducción

Este artículo explora la viabilidad de establecer Bitcoin como un estándar monetario compartido entre la Tierra y Marte, abordando los profundos desafíos que plantean las comunicaciones interplanetarias. El tiempo de luz en un solo sentido (OWLT, por sus siglas en inglés) entre los dos planetas oscila entre 3 y 22 minutos, con conectividad intermitente y apagones. Estas limitaciones físicas hacen que la minería de Bitcoin sincronizada sea impracticable, pero dejan espacio para la verificación asíncrona, los pagos locales y la liquidación. El trabajo introduce una primitiva criptográfica novedosa, el Sellado Temporal de Prueba de Tránsito (PoTT), para crear trazas de auditoría resistentes a la manipulación para los datos de Bitcoin que atraviesan estos enlaces de alta latencia y propensos a interrupciones.

2. Contribuciones Principales

Las contribuciones principales del artículo son:

• Arquitectura de Bitcoin Interplanetario: Un diseño consciente de la física que preserva los parámetros de la capa base de Bitcoin (tiempo de bloque de 10 minutos, límite de 21 millones) mientras permite una operación confiable a través de unidades astronómicas (UA).
• Sellado Temporal de Prueba de Tránsito (PoTT): Una primitiva novedosa que proporciona una prueba criptográfica e irrepudiable de cuándo los datos entraron y salieron de un enlace de alta latencia, creando una traza de auditoría para la rendición de cuentas.
• Replicación Primero de Encabezados: Una optimización donde los encabezados de bloque tienen prioridad para la propagación, permitiendo una verificación más rápida de la punta de la cadena antes de que lleguen los datos completos del bloque.
• Política de Lightning Consciente de la Latencia: Parametrización del `cltv_expiry_delta` de la Red Lightning y otros bloqueos temporales para tener en cuenta los tiempos de ida y vuelta (RTT) interplanetarios, evitando el cierre prematuro de los canales.
• Vías de Liquidación: Análisis de dos modelos para la liquidación final: 1) una federación fuerte (confiable, a corto plazo) y 2) cadenas de compromiso con minería fusionada ciega (BMM) (con minimización de confianza, a más largo plazo).

3. Estado del Arte y Fundamentos

El trabajo se basa en varias áreas clave:

• Redes Tolerantes a Retardos/Interrupciones (DTN): Específicamente el Protocolo de Paquetes Versión 7 (BPv7) y su extensión de seguridad (BPSec), diseñados para comunicación asíncrona de almacenamiento y reenvío en entornos desafiantes.
• Interconexión Espacial: Marcos como LunaNet de la NASA y Moonlight de la ESA, que proporcionan planos arquitectónicos para las comunicaciones lunares, extendidos aquí a escalas interplanetarias.
• Teoría de Bitcoin y Lightning: Trabajos previos sobre la seguridad de los bloqueos temporales y los canales de pago, que deben reevaluarse bajo latencias de varios minutos.
• Análisis Relativista de Bitcoin: Propuestas tempranas sugerían escalar el intervalo de bloque global de Bitcoin con la distancia para preservar la equidad de la minería. Este artículo rechaza ese enfoque, optando por mantener el consenso de la capa base sin cambios.

4. Modelo del Sistema y Supuestos

El modelo asume la comunicación dentro de la zona habitable circunestelar (CHZ) de una estrella, con el caso canónico Tierra-Marte. Los parámetros clave incluyen:

• OWLT: 3-22 minutos (variable).
• Conectividad intermitente debido a la rotación planetaria, la mecánica orbital y las conjunciones solares.
• Uso de constelaciones de malla óptica en órbita terrestre baja (LEO) como repetidores de datos confiables.
• Nodos de retransmisión dentro de la DTN que son honestos-pero-curiosos o moderadamente adversarios.
• Las reglas de consenso de Bitcoin permanecen sagradas y sin alterar.

5. Sellado Temporal de Prueba de Tránsito (PoTT)

PoTT es la innovación central. Es un recibo criptográfico generado cuando un paquete de datos (por ejemplo, una transacción de Bitcoin o un encabezado de bloque) entra en un enlace de alta latencia. El recibo incluye:

• Hash de la carga útil de datos.
• Sello temporal de entrada (de una baliza de tiempo confiable, por ejemplo, una señal de un satélite GPS o de un reloj atómico terrestre).
• Firma digital del nodo de entrada.
• Tiempo de tránsito esperado o compromiso del sello temporal de salida.

Al salir, el nodo de salida proporciona una firma y un sello temporal correspondientes. La secuencia de recibos firmados proporciona una traza de auditoría inmutable, demostrando que los datos estuvieron en tránsito durante el período de latencia declarado. Esto mitiga los problemas de rendición de cuentas donde un repetidor malicioso podría afirmar que un retraso excesivo se debió a la "física" y no a su propia mala conducta.

6. Arquitectura de Extremo a Extremo

La arquitectura propuesta integra múltiples componentes:

1. Capa de Transporte: DTN (BPv7/BPSec) con extensiones PoTT proporciona la columna vertebral de almacenamiento y reenvío.
2. Propagación de Datos: La replicación primero de encabezados permite a los nodos marcianos verificar rápidamente la prueba de trabajo de los nuevos bloques terrestres, actualizando su vista de la punta de la cadena antes de que llegue el bloque completo (con transacciones).
3. Canales de Pago: Los canales Lightning se establecen con valores de `cltv_expiry_delta` masivamente aumentados. La fórmula tiene en cuenta el OWLT máximo, la fluctuación ($J$) y un margen de seguridad ($\Delta_{extra}^{CLTV}$): $CLTV_{delta} = 2 \times OWLT_{max} + J + \Delta_{extra}^{CLTV}$. Esto se convierte en un recuento de bloques usando el tiempo de bloque de 10 minutos de Bitcoin.
4. Torres de Vigilancia: Las torres de vigilancia planetarias (en Marte) monitorean los estados de los canales para penalizar fraudes, ya que las torres de vigilancia basadas en la Tierra serían ineficaces debido a la latencia.
5. Liquidación: Se proponen dos modelos:
   • Federación Fuerte: Una federación multi-firma en Marte custodia un saldo de Bitcoin con una paridad 1:1, emitiendo activos locales para una liquidación rápida. Confiable pero práctico para las primeras colonias.
   • Cadena de Compromiso con Minería Fusionada Ciega (BMM): Una cadena lateral donde los mineros se comprometen con los bloques de Bitcoin sin ver los datos de la cadena lateral, proporcionando una capa de liquidación más fuerte con minimización de confianza si la tecnología madura.

7. Análisis de Seguridad

La seguridad de PoTT depende de la integridad del sistema de baliza de tiempo. Si tanto la baliza de tiempo de origen (Tierra) como la de destino (Marte) están comprometidas, PoTT se reduce a "afirmaciones administrativas" en lugar de una prueba criptográfica. El artículo describe perfiles de verificación:

• Verificación Completa: Para liquidaciones grandes, verificando toda la cadena PoTT y cotejando con fuentes de tiempo independientes.
• Verificación Muestreada: Para pagos más pequeños, comprobando probabilísticamente un subconjunto de recibos PoTT para disuadir el fraude.

La arquitectura no cambia el modelo de seguridad central de Bitcoin. Los ataques de doble gasto aún requieren el 51% de la tasa de hash de la Tierra. El nuevo vector de ataque principal es la subversión de la fuente de tiempo, que PoTT hace evidente.

8. Hoja de Ruta Operativa

El despliegue se concibe en fases:

1. Fase 1 (Experimental): Desplegar nodos DTN con PoTT en enlaces Tierra-LEO-Luna para probar protocolos y tolerancia a la latencia.
2. Fase 2 (Marte Temprano): Establecer un sistema de liquidación de federación fuerte para una pequeña base marciana. Usar replicación primero de encabezados y contratos simples con bloqueo temporal.
3. Fase 3 (Colonia Madura): Transición a una cadena de compromiso BMM para la liquidación si la tecnología está probada y adoptada en la Tierra, avanzando hacia un modelo más descentralizado.

9. Conclusión

El artículo demuestra que Bitcoin puede funcionar como un estándar monetario interplanetario sin modificar sus reglas de consenso centrales. Al introducir el Sellado Temporal de Prueba de Tránsito y adaptar los protocolos de capas superiores (Lightning, cadenas laterales) para tener en cuenta la latencia, es factible un sistema funcional para la verificación, los pagos y la liquidación entre la Tierra y Marte. La base monetaria L1 de la Tierra permanece intacta, preservando su escasez, mientras que Marte opera una economía localmente vinculada.

10. Perspectiva del Analista

Perspectiva Central: Esto no es solo un artículo sobre redes; es un experimento mental profundo en soberanía monetaria y resiliencia del sistema. Los autores no solo están resolviendo un problema de latencia; están intentando preparar el núcleo "inalterable" de Bitcoin para el futuro contra una realidad física (la distancia interplanetaria) que rompe fundamentalmente sus supuestos sincrónicos. La verdadera innovación es PoTT, que reformula la latencia de una vulnerabilidad a un activo verificable y auditable. Es un ejemplo clásico del adagio "No luches contra la física, instruméntala".

Flujo Lógico: El argumento es elegantemente recursivo. Comienza con las reglas inmutables de Bitcoin. Enfrenta la imposibilidad física del consenso sincrónico a través de minutos-luz. En lugar de romper las reglas (una opción inviable para los partidarios de Bitcoin), construye una capa de rendición de cuentas (PoTT) sobre una capa de transporte tolerante (DTN). Luego, adapta las capas de escalabilidad existentes (Lightning, cadenas laterales) para operar dentro de este nuevo entorno responsable-pero-asíncrono. La lógica es hermética: preserva la base sagrada, innova agresivamente en las capas superiores flexibles.

Fortalezas y Debilidades: Su fortaleza es su enfoque pragmático y en capas que respeta las realidades políticas y de seguridad de Bitcoin. El uso de estándares DTN (BPv7) y un despliegue por fases claro muestra un pensamiento de ingeniería del mundo real. Sin embargo, la debilidad evidente es el supuesto de confianza en la baliza de tiempo. Como admiten los autores, una fuente de tiempo comprometida reduce el PoTT a teatro. Las propuestas para la sincronización de tiempo descentralizada en el espacio, como usar señales de púlsares, son incipientes. Además, el modelo de "federación fuerte" para el Marte temprano es una píldora amarga para los maximalistas de la descentralización; es esencialmente un banco confiable, una necesidad que resalta la tensión entre el idealismo y la practicidad colonial.

Conclusiones Accionables: Para los desarrolladores con base en la Tierra, los conceptos de replicación primero de encabezados y la contabilidad explícita de latencia en Lightning son aplicables inmediatamente a enlaces terrestres de alta latencia (por ejemplo, internet por satélite). Los reguladores deben notar la taxonomía clara del artículo: el Bitcoin de la Tierra no cambia, mientras que Marte usa un sistema vinculado. Esto crea una separación limpia jurisdiccional y de política monetaria. Para las agencias espaciales, esto proporciona un caso de uso concreto y un conjunto de requisitos para la internet espacial de próxima generación (como SCaN de la NASA) más allá de la telemetría, centrándose en los flujos de datos económicos. El llamado a estandarizar PoTT dentro del grupo de trabajo DTN del IETF es el próximo paso crucial.

11. Detalles Técnicos y Fórmulas

La parametrización clave implica calcular los bloqueos temporales de la Red Lightning. El `cltv_expiry_delta` requerido en bloques se deriva del tiempo máximo de ida y vuelta (RTT):

$\text{CLTV}_{\text{bloques}} = \left\lceil \frac{2 \times \text{OWLT}_{\text{max}} + J + \Delta_{\text{extra}}^{\text{CLTV}}}{600 \text{ segundos}} \right\rceil$

Donde:

• $\text{OWLT}_{\text{max}}$ = Tiempo máximo de luz en un solo sentido (por ejemplo, 1320 segundos para 22 minutos).
• $J$ = Margen de fluctuación de la red (por ejemplo, 300 segundos).
• $\Delta_{\text{extra}}^{\text{CLTV}}$ = Margen de seguridad para la resolución de disputas (por ejemplo, 144 bloques = 1 día).
• Denominador 600 segundos = Tiempo de bloque de 10 minutos de Bitcoin.

Para un canal conservador Tierra-Marte con un OWLT de 22 minutos, el `cltv_expiry_delta` podría superar fácilmente los 1000 bloques (~1 semana), cambiando fundamentalmente la economía de liquidez del canal.

12. Resultados Experimentales y Diagramas

El artículo hace referencia a dos diagramas conceptuales clave:

1. Figura 3: Conversión de Bloques CLTV: Este gráfico mapea visualmente el ciclo sinódico Tierra-Marte (OWLT de 3 a 22 min) en una línea de tiempo de alturas de bloque de Bitcoin. Muestra cómo el delta CLTV requerido en bloques se dispara durante la conjunción superior (cuando los planetas están en lados opuestos del Sol). Estos no son datos experimentales, sino una visualización crítica de la limitación de diseño.
2. Figura 4: Adjuntar Metadatos PoTT: Este diagrama detalla la pila de protocolos, mostrando dónde se adjuntan los metadatos PoTT (sellos temporales de entrada/salida, firmas) a los paquetes BPv7 que transportan datos de Bitcoin (encabezados, transacciones, actualizaciones de Lightning). Ilustra la estratificación: datos de aplicación de Bitcoin envueltos en un paquete DTN aumentado con PoTT para transporte interplanetario.

El aspecto "experimental" es la verificación formal de las propiedades de seguridad del protocolo PoTT y el barrido de parámetros para los valores CLTV bajo diferentes condiciones orbitales.

13. Ejemplo del Marco de Análisis

Caso: Evaluación del Riesgo de Finalidad de Liquidación para un Puesto Minero Marciano.

1. Definir Parámetros:
- Activo: Nómina mensual (equivalente a 10 BTC).
- Modelo de Liquidación: Federación Fuerte de la Fase 2.
- Amenaza: Insolvencia o fraude del operador de la federación.

2. Aplicar el Marco PoTT:
- El puesto recibe una reclamación de transacción de "vinculación" desde la Tierra.
- En lugar de confiar en la reclamación, solicita la traza de auditoría PoTT para el paquete de transacción BTC correspondiente originado en la Tierra.
- Pasos de Verificación:

1. Verificar la firma de entrada desde la puerta de enlace DTN terrestre conocida.
2. Verificar el sello temporal de entrada contra una fuente independiente de la señal de tiempo de la Red del Espacio Profundo de la NASA.
3. Calcular el tiempo de tránsito esperado basado en los datos de efemérides publicados para esa fecha.
4. Verificar la firma de salida de la estación de retransmisión marciana.
5. Confirmar que el sello temporal de salida se alinea con la ventana de llegada esperada.

3. Puntuación de Riesgo:
- Si la cadena PoTT verifica y los sellos temporales se alinean dentro de la fluctuación esperada: RIESGO BAJO. La liquidación puede ser aceptada localmente.
- Si las firmas PoTT son válidas pero los sellos temporales son inconsistentes con las efemérides: RIESGO MEDIO. Marcar para investigación; posible problema de baliza de tiempo.
- Si la cadena PoTT falta o las firmas son inválidas: RIESGO ALTO. Rechazar la liquidación; iniciar disputa con la federación.

Este marco traslada la confianza de la afirmación de la federación a la física verificable del canal de comunicación.

14. Aplicaciones y Direcciones Futuras

Las implicaciones se extienden mucho más allá de Marte:

• Economía Cislunar: El terreno de prueba inmediato. PoTT y Lightning consciente de la latencia podrían permitir pagos en tiempo real entre bases lunares, estaciones orbitales y la Tierra, usando el OWLT de ~1.3 segundos como un prototipo manejable.
• Gestión de Activos en el Espacio Profundo: Sondas autónomas o drones mineros en el cinturón de asteroides podrían usar este sistema para microtransacciones para pagar servicios de retransmisión de datos o combustible, con liquidación agrupada durante largos períodos.
• Resiliencia Terrestre: La tecnología es directamente aplicable a DTN terrestres para recuperación de desastres, redes de sensores remotos o comunicaciones submarinas, donde la conectividad es intermitente.
• Tiempo Descentralizado: La frontera de investigación más grande es reemplazar las balizas de tiempo confiables con consenso descentralizado sobre el tiempo. La investigación sobre el uso de relojes de partículas entrelazadas cuánticamente o consenso de eventos celestes (como llegadas de pulsos de púlsares) podría eventualmente cerrar la principal brecha de confianza de PoTT. El trabajo de Kapitza et al. sobre sincronización de relojes tolerante a fallos bizantinos en redes asíncronas proporciona un punto de partida teórico.
• Canales Interplanetarios Multiparte: Trabajos futuros podrían diseñar fábricas de canales Lightning que involucren a partes en la Tierra, Marte y una estación espacial, con HTLCs complejos y de múltiples saltos que tengan en cuenta las diferentes latencias en cada tramo.

15. Referencias

1. Z. Wilcox, "Blind Merged Mining: A Protocol for Trustless Interoperability between Blockchains," 2021.
2. M. Moser et al., "Sidechains and interoperability," en Blockchain and Cryptocurrencies, 2022.
3. NASA JPL, "Horizons System / SPICE Ephemerides," https://ssd.jpl.nasa.gov/horizons/.
4. S. Nakamoto, "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System," 2008.
5. J. Garay et al., "The Bitcoin Backbone Protocol: Analysis and Applications," en EUROCRYPT, 2015. (Trabajo temprano analizando consenso bajo retardo).
6. IETF, "RFC 2119: Key words for use in RFCs to Indicate Requirement Levels," 1997.
7. IETF, "RFC 8174: Ambiguity of Uppercase vs Lowercase in RFC 2119 Key Words," 2017.
8. CCSDS, "Bundle Protocol Version 7 (BPv7)," CCSDS 734.2-B-1, 2022.
9. P. Kapitza et al., "CheapBFT: Resource-efficient Byzantine Fault Tolerance," en Proceedings of the 7th ACM European Conference on Computer Systems, 2012. (Relevante para consenso de tiempo descentralizado).
10. J. Poon & T. Dryja, "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments," 2016.