Prova de capacidade explicada: o algoritmo de mineração ecologicamente correto

Quando se trata de mineração de criptomoedas, existem atualmente dois protocolos bem estabelecidos e são Prova de Trabalho (PoW) e Prova de Participação (PoS).

No entanto, existe um terceiro algoritmo de mineração do qual muitas pessoas podem não ter ouvido falar: Prova de Capacidade.

Na verdade, não é totalmente irracional supor isso. Prova de capacidade é um algoritmo de mineração realmente novo que atualmente está sendo usado apenas por uma criptomoeda chamada Burstcoin.

Apesar disso, muitos pensam que a prova de capacidade é uma alternativa viável aos métodos de mineração atualmente estabelecidos. Então, o que é prova de capacidade e por que ela é vista como uma ótima solução de mineração?

Antes de passarmos pelos aspectos técnicos da PoC, é útil dar uma olhada em como os algoritmos de mineração populares funcionam atualmente.

Protocolos de mineração estabelecidos

Bitcoin Mining Farm ASICs

Imagem via Fotolia

PoW é atualmente um dos protocolos de mineração mais bem estabelecidos. Isso basicamente requer que um minerador use recursos de computador para resolver funções hash matemáticas complicadas (o “Trabalho”). No caso do Bitcoin, uma função hash conhecida chamada SHA 256 é usada.

Essas funções de hashing são funções unilaterais que podem ter apenas uma solução. Eles exigem esse poder de computação bruto para encontrar a entrada de função exata para obter a saída de função certa. Uma das variáveis ​​de entrada na função de hashing é o “nonce”.

O nonce é a variável que o minerador irá iterar continuamente até que seja capaz de produzir o hash certo. Esta é uma computação de força bruta que requer uma grande quantidade de energia e recursos para ser resolvida. À medida que a dificuldade do Bitcoin aumenta, também aumenta a quantidade de energia necessária para encontrar o nonce certo.

A mineração de prova de participação (PoS) é um conceito bem diferente da mineração de PoW. Nesse caso, as mineradoras precisam deter uma “participação” específica na criptomoeda em questão para participar das verificações da transação.

Esses stakers ou “validadores” serão um nó e criarão os novos blocos com base na quantidade de moedas que eles mantêm atualmente em suas carteiras.

A necessidade de alternativas

Embora o algoritmo PoW funcionasse bem quando o Bitcoin era uma tecnologia relativamente nascente, o crescimento da rede foi exponencial. O protocolo Bitcoin é projetado para aumentar a dificuldade de mineração, a fim de manter constantes os tempos de bloqueio.

O resultado disso é que a dificuldade de mineração se tornou tão complicada que apenas as máquinas mais avançadas, chamadas de Circuitos Integrados Específicos de Aplicação (ASICs), podem minerar as moedas. Eles também requerem uma quantidade imensa de energia para resolver as funções hash.

Para todos os mineiros que não conseguem resolver as funções hash a tempo, a energia que gastaram será desperdiçada. O resultado disso são custos excessivos de energia, que muitos consideram ruins para o meio ambiente.

Embora a mineração de PoS possa consumir menos energia, existem outras externalidades com as quais muitos defensores da criptomoeda têm problemas. Essa é a noção de centralização no processo de mineração. Fixar moedas significa que aqueles com mais moedas podem ter mais voz no processo de mineração.

Isso significa que as operações de mineração menores terão muito menos impacto sobre as decisões importantes que são feitas pelos nós maiores.

Portanto, há uma grande necessidade de um algoritmo de mineração alternativo que consuma menos energia do que o PoW e permita a descentralização adequada da rede. É aqui que entra a prova de capacidade.

O que é prova de capacidade?

Prova de capacidade é um algoritmo de consenso em que os mineradores “traçam” seus discos rígidos para participar da verificação da transação. Em outras palavras, os mineiros irão computar e armazenar as soluções para os problemas de mineração antes mesmo de a mineração começar.

Haverá algumas soluções que serão alcançadas mais rapidamente do que outras e essas serão as escolhidas na rodada de consenso. Esses mineiros receberão o bloco e, portanto, as moedas aplicáveis ​​a esse.

Essas soluções devem ser calculadas com antecedência, pois são muito complicadas para serem resolvidas em tempo real. Além disso, os tempos de bloqueio são realmente curtos em uma média de 1 bloco a cada 4 minutos (em comparação com os 10 minutos do Bitcoin). É por isso que as soluções para o algoritmo de hashing devem ser salvas antes.

A maneira que um minerador pode aumentar suas chances de ganhar a recompensa do bloco é se certificando de que ele tem a maior parte das soluções (parcelas) salvas em seus discos rígidos de antemão. Isso aumentará as chances de sua solução ser a mais rápida.

Como funciona a prova de capacidade?

Existem dois componentes que constituem a Prova de Capacidade, são eles Plotagem e a mineração no disco rígido. Plotar é o primeiro estágio e isso envolve a criação de seus arquivos de plotagem exclusivos.

A plotagem usa uma função hash chamada Shabal. Esse algoritmo de hashing é muito mais difícil de calcular do que a variante SHA 256 usada no protocolo Bitcoin. Portanto, os mineiros irão calcular as soluções para o algoritmo Shabal com antecedência e armazená-las no disco rígido.

Plotando o disco rígido

Quando você plota seu disco rígido ou cria os arquivos de plotagem, está produzindo nonces. Isso é ligeiramente diferente do nonce Bitcoin, pois é gerado a partir do arquivo de plotagem. Você continuamente hash seus dados, incluindo seu ID específico até que tenha resolvido o nonce.

Cada um dos nonces conterá 8.192 hashes e esses são agrupados em uma série de pares que são denominados “colheres”. No total, haverá 4.095 scoops, aos quais será atribuído um número exclusivo a cada um. Abaixo está um exemplo gráfico dos furos.

Exemplo de prova de capacidade coletiva

Exemplo de Nonce e Scoops. Fonte da imagem: burtwiki.org

Mineração no disco rígido

Um dos resultados do cálculo será o número da colher. Este número de colher estará entre 0 e 4.095. O número de colher resultante e o nonce correspondente serão usados ​​para calcular uma unidade de tempo chamada de “prazo”.

Isso será concluído para todos os nonces que estão em seu disco rígido e você selecionará o prazo mais curto. Este prazo mínimo é a quantidade de tempo que vai passar desde que o último bloco foi criado até que você possa produzir um novo.

Se o prazo que você pode produzir for menor do que o dos outros mineiros, você poderá criar o novo bloco e terá direito à recompensa do bloco.

Benefícios da Mineração de Prova de Capacidade

Dados os muitos desafios enfrentados por algoritmos de mineração mais tradicionais, como PoW e PoS, os algoritmos de consenso de Prova de Capacidade têm uma série de vantagens.

  • A mineração com um disco rígido é nitidamente mais eficiente em termos de energia do que o uso de equipamentos especializados como ASIC ou GPUs regulares. Isso irá amenizar as preocupações de vários ambientalistas.
  • Os mineiros que investiram em plataformas de mineração altamente especializadas e chips ASIC não teriam vantagem na mineração das moedas. Isso costuma ser visto como uma das desvantagens do protocolo Bitcoin.
  • Há um maior grau de diversificação com a Prova de Capacidade. Isso ocorre por causa das baixas barreiras para a obtenção de um disco rígido. Eles geralmente são muito baratos e permitem que mais mineiros entrem na briga.
  • O disco rígido pode ser reutilizado como peças normais de equipamento assim que a mineração for concluída. Uma vez que eles não são tão especializados, você pode simplesmente excluir os dados quando terminar e eles estiverem como novos. Isso não pode ser dito para ASICs.
  • Há poucos benefícios de otimização de discos rígidos mais novos (além do tamanho). Portanto, o equipamento mais recente não é um pré-requisito para obter uma vantagem na mineração das moedas.

Talvez seja esta a razão de muitos na comunidade de criptomoedas estarem olhando para o algoritmo de mineração como uma nova panaceia para uma alternativa descentralizada ecologicamente correta. No entanto, há uma série de contras que existem com a mineração de prova de capacidade. Isso inclui o seguinte:

  • Os dados plotados no disco rígido não servem para nada além da mineração das moedas. Isso significa que há uma grande quantidade de espaço que fica redundante.
  • Embora existam barreiras menores para a entrada com a mineração de prova de capacidade, as pessoas também podem comprar discos rígidos maiores. Não há nada que impeça um indivíduo de comprar discos rígidos muito maiores e usá-los para extrair a maioria das moedas. Isso pode impactar na descentralização da rede.
  • Se a mineração se tornar popular, existe a possibilidade de ser explorada por hackers. Atualmente, o malware de mineração se proliferou exponencialmente em vários computadores em todo o mundo. Às vezes, eles podem ser identificados como a mineração PoW torna o PC lento. No entanto, com a prova de capacidade é muito mais difícil dizer se o seu espaço de hardware sobressalente está sendo usado para fins ilícitos.

“A prova está no pudim

Prova de capacidade é sem dúvida um dos algoritmos de mineração mais interessantes. Não só repensa a forma como a mineração tem sido abordada nos últimos anos, mas também é uma solução que muitos consideram ecologicamente sustentável.

Também se presta bem à panacéia da maioria dos defensores da criptomoeda: um ecossistema perfeitamente descentralizado.

Ainda é um conceito novo e não foi usado na mesma escala que outros algoritmos. Resta ser provado se a Prova de Capacidade pode superar uma série de obstáculos de escala que os blockhains mais estabelecidos, como Bitcoin e Ethereum estão enfrentando.

No entanto, toda tecnologia inovadora começa como um caso de uso simples e é aprimorada conforme os obstáculos são apresentados. Será interessante ver o quanto a Prova de Capacidade pode impactar o ecossistema de criptomoedas.

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Mike Owergreen Administrator
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