Hashrate e segurança

Curiosidade

1. Como se obtém um número que representa quintilhões de cálculos por segundo a partir de apenas duas variáveis observáveis?
2. O que seria realmente necessário para reescrever um dia da história do Bitcoin?
3. O que faz com que um investimento em hardware, que não tenha utilidade alguma fora de um algoritmo de consenso específico, se torne uma força estabilizadora para essa rede?

Explorar

1. Hashrate é a capacidade computacional agregada de todos os mineradores que realizam a prova de trabalho (PoW), medida em exahashes por segundo (EH/s), onde um exahash equivale a 10^18 hashes. Em 2024, esse valor chegou a centenas de EH/s. Nada conta as tentativas de hash diretamente; exploradores e analistas estimam o hashrate com base na dificuldade atual e na taxa na qual os blocos chegam. Como a descoberta de blocos é um processo estocástico regido pela probabilidade, os valores do hashrate em curto prazo flutuam significativamente devido às variações no tempo de chegada dos blocos.
2. A proteção contra a reescrita da história é econômica e não criptográfica. Reescrever a história recente exige que um atacante mantenha mais poder de hash do que o resto da rede simultaneamente. Isso demanda a aquisição de hardware especializado e energia em uma escala cujo custo de montagem é proibitivamente alto e cuja tentativa é altamente ostensiva. Uma maneira de precificar um ataque, argumentada pelo economista Eric Budish em 2018, é pela receita de mineração que o hardware do atacante poderia ter gerado; nessa perspectiva, a segurança custa aproximadamente o que os mineradores recebem.
3. O mecanismo de ajuste de dificuldade garante que, à medida que a taxa de hash aumenta, o valor-alvo do hash diminua proporcionalmente a cada 2016 blocos (aproximadamente duas semanas). Isso mantém o intervalo médio entre blocos em torno de dez minutos. Consequentemente, as probabilidades individuais dos mineradores de encontrar um bloco diminuem à medida que a capacidade da rede cresce, mas o trabalho total que um atacante precisa igualar aumenta. A energia gasta pelos mineradores funciona como um custo de verificação, o que torna os gastos duplos economicamente irracionais para agentes racionais que investiram capital na infraestrutura.
4. A especialização do hardware aprofunda esse vínculo econômico. Os ASICs para Bitcoin são projetados exclusivamente para calcular hashes duplos SHA-256; eles só podem minerar moedas que utilizam a mesma prova de trabalho (PoW) e têm pouco valor fora disso. Isso vincula diretamente as fortunas financeiras dos mineradores à saúde e segurança da rede. Se a rede fosse atacada com sucesso, esse hardware perderia grande parte do seu valor. Esse alinhamento de incentivos desencoraja ataques por parte de operadores em larga escala que investiram pesadamente em equipamentos de capital projetados para um fim específico, os quais se depreciam rapidamente, mas exigem altos custos iniciais.
5. Os blocos mais antigos ganham imutabilidade com o passar do tempo. Fazer um fork da cadeia em uma altura recente requer superar a rede honesta apenas por um curto período de tempo, o que é viável com capital suficiente. No entanto, reverter a história em centenas de milhares de blocos exigiria sustentar a maioria do hashrate por anos, acumulando custos energéticos que excedem qualquer ganho potencial obtido com fundos roubados. Assim, a profundidade de confirmação serve como um indicador de finalização: cada bloco adicional torna a reversão exponencialmente menos provável para um atacante com uma minoria da capacidade de hash e adiciona cerca de dez minutos de trabalho pela rede inteira para quem possui a maioria.
6. Para verificar essas dinâmicas, abra o mempool.space ou um explorador similar para visualizar a dificuldade atual da rede e a taxa de hash estimada. Compare esses valores com os dados de um ano anterior para observar as tendências de crescimento e os efeitos do retargeting. Note que, embora máquinas individuais contribuam com quantidades discretas de poder de processamento, o valor da rede representa uma estimativa contínua sujeita a ruído estatístico, refletindo a natureza coletiva, mas variável, das operações de mineração distribuída em jurisdições globais.

Fatos-chave

Exercício nove, seis, três, um

Verificação de fatos

Datas, números e afirmações verificados com as fontes publicadas listadas abaixo.

• A. M. Antonopoulos & D. A. Harding, Mastering Bitcoin, 3rd ed. (2023), ch. 12
• Budish, 'The Economic Limits of Bitcoin and the Blockchain' (NBER Working Paper, 2018)
• mempool.space mining dashboard