Nonce

O campo coringa usado na mineração

• Greg Walker
• Atualizado em 30/08/2025

O nonce é um campo reservado no fim do cabeçalho do bloco usado para a mineração.

Nonce é uma abreviação de number used once (número usado uma vez).

Eu gosto de chamá-lo de "campo de mineração".

De qualquer forma, a maneira mais fácil de entender o seu propósito é ajustar o nonce em um cabeçalho de bloco e ver como ele afeta o hash do bloco:

Uso

Para que serve o campo nonce?

O nonce é um campo de 4 bytes que pode conter números entre 0 e 4294967295 (0x0 a 0xffffffff em hexadecimal).

Os mineradores incrementam o valor do nonce ao minerar, para obter resultados de hash completamente diferentes para o cabeçalho do seu bloco candidato. Eles torcem para tropeçar em um valor de nonce "mágico" que produza um hash de bloco abaixo do alvo atual.

Então não há habilidade em tentar encontrar um nonce que funcione. É só um campo reservado que permite aos mineradores re-hashear rapidamente o cabeçalho do bloco sem ter que reconstruir o bloco inteiro.

Notas

Alguns detalhes extras sobre como o nonce funciona:

• Você não fica mais perto de minerar um bloco a cada tentativa de hash. Só porque você está incrementando o nonce, não significa que está "trabalhando rumo" à mineração do bloco. O resultado da função de hash é completamente imprevisível, então cada resultado é independente do anterior. Você tem a mesma chance de minerar um bloco com um nonce de 0 ou de 4294967295 — não faz diferença.
• Você não precisa incrementar o nonce. Você poderia ir de trás para frente, ou até tentar valores de nonce aleatórios ao minerar um bloco. Não faz diferença. Desde que você não tente de novo com os mesmos valores de nonce, o seu método para tentar nonces diferentes não muda em nada as suas chances de minerar o bloco. Porém, incrementar o valor do nonce a cada tentativa é o método mais simples e rápido, então é o que os mineradores normalmente fazem.
• Nem todo bloco tem um nonce "mágico". Não há garantia de que haverá um valor de nonce "mágico" para um dado cabeçalho de bloco. Na verdade, é provável que não haja nenhum valor de nonce que produza um resultado de hash abaixo do alvo. Se você esgotar o nonce, precisa começar de novo com um novo cabeçalho de bloco (ex.: ajustando o campo tempo, ou mudando as transações do bloco).

Limitações

Todo bloco tem um nonce "mágico"?

Os mineradores geralmente esgotam o campo nonce de 4 bytes do cabeçalho do bloco sem encontrar um valor de nonce "mágico" que produza um hash de bloco abaixo do alvo atual.

Então não, a maioria dos blocos não terá um valor de nonce "mágico".

Quando um minerador esgota o campo nonce, o passo óbvio seguinte é ajustar o campo tempo. Isso produz um cabeçalho de bloco ligeiramente diferente, o que permite ao minerador incrementar o campo nonce novamente em uma tentativa de minerar o mesmo bloco de transações.

Porém, os mineradores são tão rápidos que esgotam o campo nonce em menos de 1 segundo, então o campo tempo não ajuda muito nessa situação. Por isso, os mineradores buscam outras formas de modificar o cabeçalho do bloco sem ter que reconstruir o bloco inteiro de transações (o que levaria mais tempo)…

Ter um campo nonce tão pequeno (4 bytes) no cabeçalho do bloco foi possivelmente um erro de design do Satoshi.

ExtraNonce

Se um minerador esgota o campo nonce, ele passa a ajustar o que é chamado de "ExtraNonce".

O ExtraNonce fica localizado dentro do scriptSig da transação coinbase. Os mineradores ficam livres para colocar qualquer dado que quiserem no scriptSig, o que significa que podem modificá-lo para servir como um campo não oficial para um valor de nonce adicional.

Isso funciona porque:

1. Mudar o conteúdo do scriptSig muda os dados da transação.
2. Mudar os dados da transação coinbase muda o seu TXID.
3. Mudar o TXID da transação coinbase muda a raiz de Merkle.
4. Mudar a raiz de Merkle muda o cabeçalho do bloco.

Então, uma mudança no scriptSig da transação coinbase é uma forma rápida e fácil de modificar o cabeçalho do bloco via a raiz de Merkle.

Não há uma posição "oficial" para um ExtraNonce dentro do scriptSig, então nem sempre é fácil identificar qual parte o minerador usou como ExtraNonce. Porém, os mineradores normalmente incrementam algum dado próximo ao início do campo scriptSig.

Terminologia

Por que se chama nonce?

Boa pergunta.

É um termo usado em criptografia para "número usado uma vez", então basicamente se refere a qualquer momento em que você precisa usar um número aleatório de uso único para algum propósito criptográfico.

A menos que você seja britânico, claro, caso em que a palavra não significa nada disso.

Gifs

Aqui está um gif horrível que fiz em 2016 mostrando como o nonce é usado para mudar o hash do bloco:

E aqui está outro mostrando uma visualização aproximada do processo de mineração:

Se esses gifs não explicam tudo, não sei o que explica.

Recursos

• Por que o Satoshi não fez o espaço do nonce maior?
• Determinando o valor do Extranonce de um bloco