Blockchain: o segredo da complexidade da mineração e do tempo de bloqueio (descoberta)

A dificuldade de mineração é o grau que determina o quão difícil é para os mineiros gastar poder hash (e, portanto,tempo) para encontrar um hash sum adequado, ou, em outras palavras, uma assinatura para o seu bloco (cada bloco de transações precisa de um hash que atenda aos critérios estabelecidos para verificá-lo e depois adicioná-lo ao blockchain). No blockchain do Bitcoin, os mineiros tentam encontrar a soma hash necessária ao fazer o hash de números aleatórios. Vamos dar uma olhada rápida neste processo.

O que é mineração (também conhecido como hashing) - vamos refrescar nossa memória

Vamos repassar rapidamente este tópico novamente.Se você leu meu artigo "Como funciona a mineração e como as transações são processadas", você já sabe que um bloco de transações será aceito pelo resto da rede apenas se tiver uma assinatura (hash) que atenda aos requisitos estabelecidos (por exemplo, no blockchain do Bitcoin a assinatura do bloco deve começar com um certo número de zeros). Para encontrar essa assinatura, os mineiros gastam seu poder de computação (poder de hashing) na execução de muitas operações predefinidas em números aleatórios até encontrarem o número necessário, o que acabará levando a um certo número na saída, que é irá atender aos critérios fornecidos. Encontrar a saída como um número que começa com apenas um zero é muito mais fácil (e geralmente mais comum) do que encontrar uma saída numérica que começa com cinco zeros consecutivos (esta é uma ocorrência bastante rara e, portanto, requer muito mais tempo para encontrar o número desejado, o que levará a esses dados na saída).

Assinatura de bloco (hash) que atende aos critérios - ou dificuldade de mineração

Então, exatamente o número de zeros dos quais deveriapara iniciar uma assinatura de acordo com os requisitos do blockchain, determina o quão difícil será para os mineiros encontrá-la (quanto poder de hash ou tempo é necessário em média). Essa é a dificuldade da mineração... Quanto mais zeros forem necessários, mais difícil será encontrar uma assinatura adequada (= maior complexidade). Mas o que determina a dificuldade de mineração?

O que determina a dificuldade de mineração?

A dificuldade de mineração na rede é ajustada automaticamente a cada duas semanas dependendo do velocidade de encontrar novos blocos... Potência total de hash da redeaumenta à medida que mais e mais mineiros se juntam a ele para extrair bitcoins. Portanto, podemos supor que, neste caso, a rede como um todo encontrará assinaturas adequadas mais rapidamente, o que significa que os blocos serão adicionados ao blockchain mais rápido também.

Aqui está um exemplo:

• Suponha que todos os mineiros neste exemplotêm o mesmo poder de processamento (taxa de hash). Em média, um minerador leva 1 hora para encontrar um hash que atenda aos requisitos. Assim, um minerador encontra um hash adequado por hora, mas dez mineradores já encontrarão dez hashes que atendem aos critérios ao mesmo tempo. Então, a velocidade de encontrar um bloco para um mineiro é de 1 bloco por hora, mas para dez mineiros já será igual a 10 blocos por hora, o que é muito mais rápido!

No blockchain Bitcoin, a dificuldade de mineração é ajustada a cada duas semanas, de modo que poder de hashing total da rede média produziu 1 bloco a cada 10 minutos... Se uma grande quantidade de Bitcoin se juntar ao blockchainmineiros e o poder de hash total aumentará, então a velocidade de localização de um bloco pode aumentar de 1 bloco em 10 minutos para 9 minutos em 1 bloco. Com o tempo, isso também aumentará a dificuldade de mineração, portanto, mesmo com esse poder de hash extra, a taxa de produção de blocos manterá uma taxa constante de 1 bloco a cada 10 minutos. O mesmo se aplica ao cenário oposto, quando os mineradores param de minerar no blockchain e a taxa de hash agregada diminui, a dificuldade de mineração também diminui. A questão principal é - por que 1 bloco a cada 10 minutos?

Mas por que apenas um bloco a cada dez minutos ?!

Você pode não estar ciente disso agora, mas esta é uma pergunta realmente muito boa. Pessoalmente, demorei muito para descobrir isso e, aparentemente, não fui o único.

Resultados da pesquisa para o tempo de bloqueio.

Mas por que a complexidade deveria aumentarmineração? Afinal, será necessário mais eletricidade para processar o mesmo número de transações. Por que não apenas reduzir a dificuldade de mineração e, assim, acelerar o ritmo de descoberta de novos blocos? Isso também resultaria em transações de Bitcoin sendo processadas muito mais rápido.

Resultados da pesquisa: "por que apenas 1 bloco em 10 minutos?"

Por muito tempo, esta questão nãocoloquei minha cabeça em paz até que um dia alguém no Reddit finalmente apareceu com uma resposta. Descobriu-se que esta foi a única decisão de Satoshi Nakamoto (o inventor do Bitcoin) de manter a taxa de produção de blocos em um nível estável e em média 1 bloco a cada 10 minutos, pela razão de que levará aproximadamente 10 minutos para que o blockchain propague o (s) último (s) bloco (s) para todos os nós da rede ao redor do mundo para que o blockchain fique devidamente sincronizado... Se os blocos são criados em uma taxa mais rápida, entãoalguns nós do outro lado do globo podem não ser capazes de incorporar rápida e oportunamente dados de transações recentes em suas cópias do blockchain. Isso, por sua vez, pode fazer com que os nós não sejam mais sincronizados corretamente. A consequência de tal dessincronização dos nós da rede pode ser o aparecimento dos chamados blocos "órfãos" (ou ramificações da cadeia), que são blocos "órfãos" ou blocos excluídos da blockchain principal. O blockchain deve evitar tais bloqueios tanto quanto possível, a fim de permanecer seguro. Claro, essa parece uma resposta bastante simples, mas faz sentido.

Então - a complexidade de encontrar o bloco

Vamos resumir - a dificuldade de encontrarO bloco é baseado no poder de hash total da rede e é ajustado a cada duas semanas para manter uma taxa de geração de bloco estável de 1 bloco em 10 minutos. Isso dá à rede tempo para sincronizar e atualizar o livro razão de blockchain globalmente e é fundamental para manter o livro-razão seguro (Blocos órfãos reduzem a segurança da rede, pois podem se tornar inválidos mesmo depois de serem validados)

Quanto mais mineiros entrarem na rede, maismais poder de computação agregado será gasto na localização de assinaturas correspondentes, e os blocos mais rápidos serão adicionados ao blockchain se a dificuldade de resolução de blocos não for alterada. Portanto, a complexidade aumenta à medida que o poder de hashing total aumenta e, inversamente, à medida que a complexidade diminui, o poder de hashing também diminui. Como você pode ver abaixo, a taxa total de hash (hashrate) é atualmente de 51 bilhões de GH / s. Quanto maior a taxa de hash, maior a dificuldade de bloqueio.

Data - Data
Dificuldade - Dificuldade
Mudança - Mudança
Taxa de hash - taxa de hash

Conforme ilustrado abaixo, bloco 100 (em 2009ano) exigia uma assinatura que começava com apenas oito zeros consecutivos, enquanto o último bloco no momento da redação desta publicação (bloco 542865) exigia uma assinatura que começava com pelo menos 18 zeros consecutivos. O número de zeros é o que reflete o nível de dificuldade. Encontrar uma saída com tantos zeros consecutivos leva muito mais tempo ou muito mais potência de hash. E hoje, a dificuldade de encontrar um bloco é muito maior, pelo simples motivo de que muito mais poder de hashing é consumido no blockchain do Bitcoin (devido ao aumento do número de mineradores).

A dificuldade do bloco 100 foi de 8 zeros consecutivos.

A complexidade do bloco 542864 era de 18 zeros consecutivos.

Como você pode ver, poder de hashing agregado no blockchain Bitcoin em 2018 em muitos, muitosvezes mais do que em 2009. Uma observação rápida: o gráfico abaixo mostra apenas a dificuldade cada vez maior de mineração de bitcoin até março de 2018, mas tem diminuído desde outubro de 2018, quando os mineiros foram forçados a parar de minerar porque seus custos operacionais começaram a exceder os lucros de mineração conforme os preços do bitcoin caíram rapidamente.

A dificuldade de minerar Bitcoin aumentou drasticamente desde seu início, porque mais mineradores se juntaram à rede desde então (o poder de hashing aumentou).

Ok, e daí se aumentarmos o tamanho do bloco?

Sim, este é um tópico amplamente discutido.Se o tamanho do bloco aumentar, independentemente da complexidade, mais transações serão colocadas no bloco, portanto, mais transações serão processadas em um determinado período de tempo. Embora isso possa parecer uma solução, na verdade não é. Existem vários argumentos contra o aumento do tamanho do bloco, um dos quais é que tempos de propagação de bloco mais longos entre os nós resultarão em uma taxa mais alta de blocos órfãos aparecendo. Essencialmente é um compromisso entre escalabilidade e segurançaentretanto, esta é apenas uma solução temporária, ao custo da integridade da rede.

Onde posso encontrar relatórios em tempo real sobre a adição de novos blocos aos blockchains de Bitcoin e Ethereum?

Você pode encontrar scanners fornecendoinformações em tempo real sobre os parâmetros a seguir - tempo de bloco, complexidade de bloco, taxa de hash, etc., aqui para o blockchain Bitcoin e aqui para Ethereum.

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