Carteras HD explicadas: cómo BIP32 convierte una semilla en un árbol de claves

Una cartera jerárquica determinista (HD) deriva un gran número de claves de una sola semilla binaria. Entender el mecanismo importa para la recuperación: explica por qué una misma frase de recuperación puede dar lugar a muchas carteras de apariencia válida y por qué la ruta de derivación y el índice de cuenta deciden qué direcciones corresponden a sus fondos.

La clave maestra

BIP-32 comienza con una semilla binaria. En una cartera BIP-39, esa semilla se obtiene a partir de la frase de recuperación y, si se utiliza, de la passphrase BIP-39. BIP-32 procesa la semilla mediante HMAC-SHA512 con una clave fija («Bitcoin seed») y produce 64 bytes: los 32 primeros se convierten en la clave privada maestra y los 32 últimos en el chain code maestro. Ambos son necesarios para derivar hijos — por eso una clave extendida contiene una clave más un chain code.

Claves hijas y chain code

Cada clave hija se deriva de forma determinista de su padre:

• Derivación normal: HMAC-SHA512 usa el chain code del nodo padre como clave y la clave pública serializada, junto con el índice, como datos. Cualquiera con un xpub (la clave pública extendida) puede derivar hijos — eso es lo que hace funcionar las carteras de solo lectura.
• Derivación reforzada (el apóstrofo, p. ej. m/44'): HMAC-SHA512 usa el chain code del nodo padre como clave y la clave privada serializada, precedida por 0x00 y seguida del índice, como datos. Solo puede realizarla quien dispone de la clave privada; por eso la rama no puede derivarse a partir de la clave pública extendida del nodo padre.

El chain code aporta los 32 bytes adicionales que intervienen en la derivación. Forma parte tanto de las claves privadas extendidas como de las claves públicas extendidas; cada clave extendida agrupa una clave y su chain code.

Los niveles de propósito (BIP-43, BIP-44, BIP-49, BIP-84, BIP-86)

BIP-43 reservó el primer nivel del árbol para un propósito. Los propósitos habituales son:

• BIP-44 — m/44'/coin_type'/account'/change/index — direcciones legacy (1...)
• BIP-49 — m/49'/coin_type'/account'/change/index — SegWit anidado en P2SH (3...)
• BIP-84 — m/84'/coin_type'/account'/change/index — SegWit nativo (bc1q...)
• BIP-86 — m/86'/coin_type'/account'/change/index — Taproot (bc1p...)

Bajo el propósito están el tipo de moneda (0' Bitcoin, 60' Ethereum, etc.), la cuenta, la rama de cambio (0 = recepción, 1 = cambio) y finalmente el índice de dirección. Cada nivel es una rama del árbol; la misma semilla binaria bajo dos propósitos distintos produce dos conjuntos de direcciones completamente distintos.

Determinista frente a no determinista

• Carteras HD: una semilla binaria, un árbol y la posibilidad de restaurar las claves con la ruta correcta.
• Carteras no HD (primeras versiones de Bitcoin Core, MultiBit Classic): generaban y almacenaban claves independientes en archivos de cartera; sin el archivo correspondiente o una copia, una frase de recuperación no puede reconstruirlas. Por eso importan los archivos de cartera antiguos.

Qué significa esto para la recuperación

• Una frase de recuperación correcta es solo una parte de la respuesta: la ruta de derivación y el índice de cuenta deciden qué direcciones se comprueban.
• Una ruta o cuenta errónea produce direcciones válidas pero vacías, no un error.
• Un xpub permite al software derivar direcciones no reforzadas dentro de su rama sin gastar, pero no permite restaurar las claves privadas ni revela por sí solo toda la ruta anterior.
• El gap limit y las direcciones de cambio son las consecuencias prácticas de esta estructura de árbol: las carteras analizan una ventana acotada de direcciones sin usar.

La referencia de rutas lista los valores por defecto prácticos; esta página es el mecanismo que hay detrás.