TL;DR
A mineração de criptomoedas verifica e valida transações em blockchains. Também se refere ao processo de emissão de novas unidades de criptomoeda.
O trabalho realizado pelos mineradores requer muitos recursos computacionais, e esse processo ajuda a manter a segurança da rede blockchain.
O que é mineração de criptomoedas?
A mineração garante a segurança e a descentralização de criptomoedas baseadas no mecanismo de consenso Proof of Work (PoW), como o Bitcoin. É o processo pelo qual as transações dos usuários são verificadas e adicionadas ao ledger (livro razão) público da blockchain. Sendo assim, a mineração é um processo importante que permite que o Bitcoin funcione sem a necessidade de uma autoridade central.
As operações de mineração também são responsáveis por adicionar novas moedas ao fornecimento total em circulação. Contudo, a mineração de criptomoedas segue um conjunto de regras pré-estabelecidas que governam o processo de mineração e impedem que alguém crie novas moedas aleatoriamente. Essas regras estão embutidas nos protocolos subjacentes das criptomoedas e são executadas por toda a rede, composta por milhares de nodes.
Os mineradores usam seu poder computacional para resolver quebra-cabeças criptográficos complexos e, assim, criar novas unidades de criptomoedas. O primeiro minerador a encontrar uma solução válida para o quebra-cabeça tem o direito de adicionar um novo bloco de transações à blockchain e transmiti-lo à rede.
Como funciona a mineração das criptomoedas?
À medida que novas transações são feitas na blockchain, elas são enviadas à memory pool (conjunto de dados). O trabalho de um minerador é verificar a validade dessas transações pendentes e organizá-las em blocos.
Podemos imaginar um bloco como uma página do ledger (livro razão) da blockchain, onde várias transações são registradas (junto com outros dados). O node de mineração é responsável por coletar transações não confirmadas da memory pool e organizá-las em um bloco candidato.
Em seguida, os mineradores tentam converter o bloco candidato em um bloco válido e confirmá-lo. Para isso, o minerador deve resolver um problema matemático complexo que requer muitos recursos computacionais. No entanto, para cada bloco minerado com sucesso, o respectivo minerador recebe uma recompensa de bloco, que consiste em criptomoedas recém-criadas mais taxas de transação. Vamos ver como isso funciona.
Etapa 1: hashing de transações
Na primeira etapa da mineração de um bloco, cada uma das transações pendentes da memory pool é submetida a uma função de hashing. Cada vez que um dado é submetido a uma função hashing, é gerado um output (saída) de tamanho fixo, chamado de hash.
No contexto da mineração, o hash de cada transação consiste em uma sequência de números e letras que funciona como um identificador. O hash de uma transação representa todas as informações contidas nessa transação.
Além de fazer o hashing e listar cada transação individualmente, o minerador também adiciona uma transação personalizada, na qual ele envia a si mesmo a recompensa de bloco. Essa transação é conhecida como transação coinbase e é responsável pela emissão de novas moedas. Na maioria das vezes, essa transação é a primeira a ser registrada em um novo bloco, sendo seguida por todas as transações pendentes que aguardam validação.
Etapa 2: criando uma Merkle Tree
Após o hashing de cada transação, os hashes são organizados em uma Merkle Tree (também conhecida como árvore de Merkle ou árvore de hash). A Merkle Tree é criada através da organização dos hashes das transações em pares, que são então combinados e submetidos à função de hashing.
Os novos hashes de saída (outputs) são organizados em pares e submetidos novamente à função de hashing. O processo se repete até que um único hash seja obtido. Este último hash também é chamado de root hash ou Merkle root (em português, hash raiz) e é basicamente o hash que representa todos os hashes anteriores que foram usados para gerá-lo.
Etapa 3: encontrando um cabeçalho do bloco válido (hash de bloco)
O block header (cabeçalho do bloco) funciona como um identificador para cada bloco individual. Ou seja, cada bloco possui um hash exclusivo. Ao criar um novo bloco, os mineradores combinam o hash do bloco anterior com o root hash de seu bloco candidato para gerar um novo hash de bloco. Eles também devem adicionar um número arbitrário conhecido como nonce.
Portanto, ao tentar validar seu bloco candidato, um minerador precisa combinar o root hash, o hash do bloco anterior e um nonce, e submeter tudo isso a uma função de hashing. O objetivo é repetir esse processo até que seja possível criar um hash válido.
O root hash e o hash do bloco anterior não podem ser alterados, então os mineradores precisam alterar o valor do nonce várias vezes até encontrar um hash válido. Para ser considerado válido, o output (hash do bloco) deve ser menor que um determinado valor-alvo específico determinado pelo protocolo. Na mineração do Bitcoin, o hash do bloco deve começar com um certo número de zeros — isso é o que determina a dificuldade de mineração.
Etapa 4: transmitindo o bloco minerado
Conforme mencionamos, os mineradores devem submeter o cabeçalho do bloco ao hashing repetidamente, usando diferentes valores de nonce. Eles repetem esse processo até encontrar um hash de bloco válido e, após encontrar, o minerador o transmite para a rede. Todos os outros nodes verificarão se o bloco e seu hash são válidos e, em caso afirmativo, adicionarão o novo bloco às suas cópias da blockchain.
Nesse momento, o bloco candidato se transforma em um bloco confirmado e todos os mineradores iniciam o processo de mineração do próximo bloco. Os mineradores que não conseguiram encontrar um hash válido em tempo hábil descartam seu bloco candidato e a corrida da mineração recomeça do zero.
E se dois blocos forem minerados ao mesmo tempo?
Às vezes, dois mineradores transmitem um bloco válido ao mesmo tempo e a rede recebe dois blocos concorrentes. Os mineradores então começam a minerar o próximo bloco, com base no bloco que receberam primeiro. Isso faz com que a rede se divida (temporariamente) em duas versões diferentes da blockchain.
A competição entre esses blocos continuará até que o próximo bloco seja minerado, no topo de um dos dois blocos concorrentes. Quando um novo bloco é minerado, o bloco concorrente anterior será considerado o vencedor. O bloco concorrente abandonado é chamado de bloco órfão ou bloco obsoleto, fazendo com que todos os mineradores que escolheram este bloco voltem a minerar a blockchain do bloco vencedor.
O que é a dificuldade de mineração?
O protocolo ajusta regularmente a dificuldade de mineração para garantir uma taxa constante de criação de novos blocos, o que resulta em uma emissão constante e previsível de novas moedas. A dificuldade de mineração se ajusta de acordo com a quantidade de poder computacional (hash rate ou taxa de hashing) dedicado à rede.
Sendo assim, toda vez que novos mineradores se juntam à rede e a competição aumenta, a dificuldade de hashing também aumenta — o que impede a diminuição do tempo médio para criação de blocos. Por outro lado, se muitos mineradores deixam a rede, a dificuldade de hashing diminui, o que facilita a mineração de um novo bloco. Esses ajustes mantêm o tempo de criação de blocos constante, independentemente do poder total de hashing da rede.
Tipos de mineração de criptomoedas
Existem várias maneiras de minerar criptomoedas. Os equipamentos e processos mudam à medida que surgem novos hardwares e algoritmos de consenso. Normalmente, os mineradores usam computadores especializados para solucionar as complicadas equações criptográficas. Vamos ver alguns dos métodos de mineração mais comuns.
Mineração via CPU
A mineração via Unidade Central de Processamento (CPU) envolve o uso de CPUs de computadores para executar as funções de hashing requisitadas pelo mecanismo PoW. Nos primórdios do Bitcoin, as barreiras de entrada e os custos de mineração eram baixos. Uma CPU comum era capaz de lidar com a dificuldade de mineração, então qualquer um podia tentar minerar BTC e outras criptomoedas.
No entanto, à medida que mais pessoas começaram a minerar BTC e o hash rate da rede aumentou, a mineração lucrativa ficou cada vez mais difícil. Além disso, o surgimento de hardwares de mineração especializados com maior poder computacional tornou a mineração via CPU quase impossível. Atualmente, a mineração com CPU provavelmente não é mais uma opção viável, visto que todos os mineradores usam hardware especializado.
Mineração via GPU
As Unidades de Processamento Gráfico (GPUs) são projetadas para processar uma ampla gama de aplicações simultaneamente. Embora sejam normalmente usadas para videogames ou renderização de gráficos, elas também são usadas para mineração.
As GPUs são relativamente baratas e mais flexíveis do que os populares hardwares de mineração ASIC. Ainda que seja possível minerar algumas altcoins com GPUs, a eficiência da mineração vai depender do algoritmo e da dificuldade de mineração.
Mineração ASIC
Um Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) - em português, circuito integrado de aplicação específica - é desenvolvido para atender a um propósito específico. No setor cripto, o termo se refere a um hardware especializado para mineração. A mineração ASIC é conhecida por ser altamente eficiente, porém mais cara. A mineração ASIC é a opção mais moderna e eficiente, mas o custo de uma unidade é muito mais alto do que o de uma CPU ou GPU.
Além disso, o avanço contínuo da tecnologia ASIC pode rapidamente fazer com que modelos mais antigos se tornem não lucrativos, o que resulta na necessidade de substituições regulares. Por isso a mineração ASIC é uma das formas mais caras de mineração, mesmo que desconsiderados os custos com energia elétrica.
Pools de mineração
Como uma recompensa de bloco é concedida ao primeiro minerador bem-sucedido, a probabilidade de encontrar o hash correto é extremamente baixa. Os mineradores com uma pequena porcentagem do poder de mineração têm uma chance muito baixa de encontrar o próximo bloco por conta própria. As pools de mineração oferecem uma solução para este problema.
Pools de mineração são grupos de mineradores que juntam seus recursos (poder de hash) para aumentar suas chances de obter recompensas de bloco. Quando a pool encontra um bloco válido, os mineradores da pool dividem a recompensa de maneira proporcional à contribuição de cada um.
Pools de mineração podem beneficiar mineradores individuais em termos de custos de hardware e eletricidade, mas o domínio de grupos de mineração traz preocupações em relação a possíveis ataques de 51% na rede.
O que é mineração de Bitcoin e como ela funciona?
O Bitcoin é o exemplo mais popular e bem estabelecido de uma criptomoeda que pode ser minerada. A mineração de Bitcoin é baseada no algoritmo de consenso PoW.
O PoW é o mecanismo de consenso blockchain original criado por Satoshi Nakamoto e foi introduzido no whitepaper do Bitcoin em 2008. Basicamente, o PoW determina como uma rede blockchain obtém consenso para todos os participantes distribuídos, sem intermediários terceirizados. O funcionamento desse mecanismo exige um grande poder computacional para evitar a ação de usuários mal-intencionados.
Como vimos, as transações em uma rede PoW são verificadas por mineradores que competem para resolver quebra-cabeças criptográficos complexos usando hardware de mineração especializado. O primeiro minerador a encontrar uma solução válida pode então transmitir seu bloco de transações para a blockchain e receber a recompensa do bloco.
A quantia de criptomoedas da recompensa de bloco varia em cada rede. Por exemplo, na blockchain do Bitcoin, um minerador bem-sucedido recebe como recompensa de bloco 6,25 BTC (valor referente a março de 2023). Devido ao mecanismo de halving do Bitcoin, a quantidade de BTC em uma recompensa de bloco diminui pela metade a cada 210.000 blocos (aproximadamente a cada quatro anos).
A mineração de criptomoedas é lucrativa em 2023?
Embora seja possível ganhar dinheiro minerando criptomoedas, é um processo que requer cuidado, gerenciamento de risco e pesquisa. O processo envolve investimentos e riscos, como variações nos custos de hardware, volatilidade de preços de criptomoedas e alterações de protocolos cripto. Para mitigar esses riscos, antes de começar, os mineradores usam o gerenciamento de riscos e avaliam os custos e benefícios potenciais da mineração.
A lucratividade da mineração de criptomoedas depende de vários fatores. Um dos fatores é a variação de preços das criptomoedas. Quando os preços das criptomoedas aumentam, o valor fiduciário das recompensas de mineração também aumenta. Por outro lado, a lucratividade pode diminuir junto com a queda dos preços.
A eficiência do hardware também é um fator crucial para determinar a lucratividade da mineração. O hardware de mineração é caro, então os mineradores devem buscar um equilíbrio entre os custos e as recompensas potenciais que ele é capaz gerar. Outro fator a se considerar é o custo da eletricidade; se for muito alto, pode superar os ganhos e tornar a mineração não lucrativa.
Além disso, o hardware de mineração pode precisar de atualizações com relativa frequência, pois tende a se tornar obsoleto rapidamente. Novos modelos superarão os antigos e, se os mineradores não tiverem orçamento para atualizar suas máquinas, provavelmente terão dificuldades para permanecer competitivos.
Por último, mas não menos importante, existem as mudanças relacionadas ao protocolo. Por exemplo, o halving do Bitcoin pode afetar a lucratividade da mineração, já que reduz pela metade a recompensa pela mineração de um bloco. Em setembro de 2022, a Ethereum mudou completamente seu mecanismo de consenso PoW para o Proof of Stake (PoS), o que tornou a mineração desnecessária na rede.
Considerações finais
A mineração de criptomoedas é uma parte fundamental do Bitcoin e de outras blockchains PoW, pois mantém a rede segura e estabiliza a emissão de novas moedas. Além disso, os mineradores podem gerar renda passiva com a mineração. Saiba mais com as instruções passo a passo do nosso artigo Como minerar criptomoedas.
Conforme mencionado, a mineração tem vantagens e desvantagens,. A vantagem mais óbvia é a possibilidade de obter ganhos com as recompensas de bloco. No entanto, os lucros da mineração podem ser afetados por uma série de fatores, incluindo custos de eletricidade e preços do mercado. Portanto, antes de começar com a mineração de criptomoedas, você deve fazer suas próprias pesquisas (DYOR) e avaliar todos os riscos potenciais.
Leituras adicionais
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