A transação foi propagada na rede bitcoin. Ela só vai tornar-se parte de ledger compartilhado (a blockchain) quando for verificada e incluída em um bloco, através de um processo chamado mineração. Veja [ch8] para uma explicação mais detalhada.
O sistema de confiança do bitcoin é baseado em computação. As transações são agrupadas em blocos, o que requer uma enorme quantidade de processamento para prová-las, mas apenas uma pequena quantidade de processamento para verificá-las como previamente provadas. O processo de mineração do bitcoin possui dois propósitos:
• A mineração cria novos bitcoins em cada bloco, quase como um banco central imprimindo novas moedas e notas. A quantidade de bitcoin criada por bloco é fixa e diminui com o tempo.
• A mineração cria confiança ao garantir que as transações sejam confirmadas somente se poder de processamento suficiente for dedicado ao bloco que as contém. Mais blocos requerem mais processamento, o que significa maior confiança.
COMO FUNCIONA
Uma boa maneira de descrever a mineração é como um jogo de sudoku, gigantesco e competitivo, que reinicia cada vez que alguém encontra uma solução e cuja dificuldade se ajusta automaticamente, de maneira que leve cerca de 10 minutos para que uma solução seja encontrada. Imagine um sudoku gigantesco, com milhares de colunas e linhas de tamanho.
Se eu mostrar para você um sudoku completo, você pode verificar rapidamente que ele está corretamente preenchido. No entando, se o sudoku tiver apenas alguns quadrados preenchidos e o resto estiver vazio, levará muito trabalho para resolvê-lo!
A dificuldade do sudoku pode ser ajustada ao mudar o seu tamanho (mais ou menos linhas ou colunas), mas o sudoku ainda pode ser verificado de maneira rápida, mesmo que ele seja muito grande. O "quebra-cabeças" usado no bitcoin é baseado em um hash criptográfico, que exibe características semelhantes: ele é assimetricamente difícil de resolver, mas fácil de verificar, e sua dificuldade pode ser ajustada.
Em [user-stories], nós apresentamos o Jing, um estudante de engenharia da computação de Shanghai. Ele está participando da rede bitcoin como um minerador. À cada 10 minutos em média, Jing se une a milhares de outros mineradores para uma corrida global para achar uma solução para um bloco de transações.
Encontrar a tal solução, também chamada de prova de trabalho, requer quadrilhões de operações de hashing por segundo ao longo de toda a rede bitcoin.
O algoritmo para a prova de trabalho envolve fazer hashing com o cabeçalho do bloco e um número aleatório com um algoritmo criptográfico SHA256 até que a solução correspondente a um determinado padrão surja.
O primeiro minerador a encontrar uma solução ganha a rodada da competição e publica o bloco na blockchain. Jing começou a minerar em 2010 usando um computador destktop muito rápido para achar provas de trabalho adequadas para novos blocos.
Conforme mais mineradores começaram a se juntar à rede bitcoin, a dificuldade do problema cresceu rapidamente. Logo em seguida, Jing e outros mineradores fizeram upgrade para um hardware mais especializado, como placas com unidades de processamento gráfico (GPUs) dedicadas de alta performance, como as placas de vídeo utilizadas para jogos de desktop ou videogames.
Nesse momento, a dificuldade está tão alta que só é rentável minerar com circuitos integrados específicos para a aplicação (ASIC), que é essencialmente centenas de algoritmos de mineração impressos em hardware, rodando em paralelo em um único chip de silício.
Jing também se uniu ao "mining pool", que é como uma mina coletiva que permite que vários participantes compartilhem seus esforços e recompensas. Jing agora roda duas máquinas ASIC ligadas a USB para minerar bitcoins 24 horas por dia. Ele paga seus custos de eletricidade com a venda dos seus bitcoins minerados, obtendo algum lucro dos seus bitcoins.
Seu computador roda uma cópia do bitcoind, um cliente bitcoin de referência, como um backend para seu software de mineração especializado.
Minerando Transações em Blocos
Uma transação transmitida pela rede não é verificada até que ela se torna parte do ledger distribuído global, a blockchain. A cada 10 minutos em média, os mineradores geram um novo bloco que contém todas as transações que ocorreram desde o último bloco.
As novas transações estão constantemente sendo adicionadas à rede pelas carteiras e outros aplicativos dos usuários. Quando elas são vistas pelos nós da rede bitcoin, elas são adicionadas a um pool temporário de transações não-verificadas que é mantida por cada nó.
Ao construir um novo bloco, os mineradores adicionam as transações não verificadas deste pool para um novo bloco, e tentam resolver um problema (prova de trabalho) muito difícil (também conhecido como prova-de-trabalho) para provar a validade deste novo bloco.
O processo de mineração é explicado em maiores detalhes em [mining].
As transações são adicionadas ao novo bloco, recebendo prioridade as transações que possuem as maiores taxas de transação, além de alguns outros critérios.
Cada minerador inicia o processo de mineração de um bloco de transação tão logo ele recebe o bloco anterior da rede, sabendo que ele perdeu a rodada anterior da competição. Ele imediatamente cria um novo bloco, preenche-o com transações e impressões digitais do bloco anterior, e começa a calcular a prova-de-trabalho para o novo bloco.
Cada minerador inclui uma transação especial em seu novo bloco, que paga uma recompensa de novos bitcoins recém criados (atualmente 25 BTC por bloco), que serão enviados para o endereço bitcoin do minerador.
Se ele encontra uma solução que torna o bloco válido, ele "ganha" essa recompensa porque seu bloco é adicionado à blockchain e a transação especial de recompensa que ele incluiu se torna gastável. Jing, que participa de um pool de mineração, programou seu software para criar novos blocos que designam uma recompensa para um endereço de pool.
Desta maneira, uma parte da recompensa recebida é distribuída entre Jing e outros mineradores, de acordo com a quantidade de trabalho que cada um contribuiu na última rodada.
A transação de Alice foi incluída na rede e adicionada no pool de transações não-verificadas. Como ela tinha taxas de transação suficientes, ela foi incluída em novo bloco gerado pela pool de mineração do Jing.
Aproximadamente cinco minutos após a transação ter sido inicialmente transmitida pela carteira de Alice, o equipamento de mineração ASIC do Jing encontrou uma solução para o bloco e publicou-o como bloco #277316, contendo outras 419 transações. O equipamento de mineração ASIC do Jing publicou o novo bloco na rede bitcoin, onde outros mineradores o validaram e iniciaram uma nova rodada da corrida para gerar o próximo bloco.
Você pode ver o bloco que inclui a transação de Alice. Alguns minutos mais tarde, um novo bloco, #277317, é minerado por outro minerador. Como esse novo bloco é baseado no bloco anterior (#277316) que continha a transação de Alice, ele adicionou ainda mais processamento computacional neste bloco anterior, desta maneira fortalecendo a confiança nas transações contidas no bloco.
Logo, após esse processamento adicional do bloco contendo a transação de Alice, considera-se que a transação da Alice contida no bloco recebeu uma "confirmação". Cada que é bloco minerado após um bloco anterior contendo transações, gera uma confirmação adicional para cada uma destas transações. Conforme os blocos se empilham um sobre os outros, torna-se exponencialmente mais difícil de se reverter a transação, dessa maneira tornando-a cada vez mais confiável pela rede.
VÍDEO MINERAR BITCOIN
No diagrama em Transação de Alice incluída no bloco #277316 podemos ver o bloco #277316, que contém a transação de Alice. Abaixo dele há 277316 blocos (incluindo o bloco #0), ligados uns aos outros, formando uma corrente de blocos (blockchain) que se estende até o seu bloco inicial (#0), também conhecido como bloco gênese.
Ao longo do tempo, a "altura" da pilha de blocos aumenta, aumentando a dificuldade de processamento computacional necessário para cada bloco e para toda a corrente. Os bloco minerados após o bloco que contém a transação de Alice são considerados uma garantia adicional, já que eles receberam mais processamento computacional em uma corrente cada vez maior.
Por convenção, considera-se irrevogável o bloco que já recebeu seis ou mais confirmações, porque seria necessária uma imensa capacidade de poder computacional para invalidar ou recalcular seis blocos. Nós iremos examinar em mais detalhes o processo de mineração e a maneira como ele
constrói a confiança no [ch8].
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