Resumo
A mineração de criptomoeda verifica as transações blockchain e é o processo de criação de novas unidades de criptomoeda.
Os mineradores exigem uma grande quantidade de recursos computacionais, o que também garante a segurança da rede blockchain.
O que é mineração de criptomoedas?
A mineração de criptomoedas é baseada no mecanismo de consenso Proof of Work (PoW), garantindo a segurança e a descentralização de criptomoedas como o Bitcoin. A mineração é o processo de validação das transações do usuário e adicioná-las ao livro-razão público do blockchain. Portanto, a mineração é um elemento chave para que o Bitcoin funcione normalmente sem uma autoridade central.
As operações de mineração também são responsáveis pela introdução de novas moedas na oferta circulante existente. No entanto, a mineração de criptomoedas segue um conjunto de regras codificadas que regem o processo de mineração e evitam que alguém crie novas moedas aleatoriamente. Essas regras estão incorporadas ao protocolo de criptomoeda subjacente e são aplicadas por uma rede inteira de milhares de nós.
Para criar novas unidades de criptomoeda, os mineradores usam seu poder computacional para resolver quebra-cabeças criptográficos complexos. O primeiro minerador a resolver o quebra-cabeça com sucesso tem o direito de adicionar um novo bloco de transações ao blockchain e publicá-lo na rede.
Como funciona a mineração de Ethereum?
Após a conclusão de uma nova transação blockchain, ela será enviada para um pool de mineração denominado "pool de memória". O trabalho do minerador é verificar a validade dessas transações pendentes e integrá-las em blocos.
Um bloco pode ser pensado como uma página do livro-razão do blockchain, que registra diversas transações e outros dados. Especificamente, os nós de mineração são responsáveis por coletar transações não confirmadas do mempool e integrá-las em blocos candidatos.
Os mineradores então tentam converter esse bloco candidato em um bloco válido e confirmado. Para fazer essa transição, os mineradores devem resolver problemas matemáticos complexos, um processo que requer recursos computacionais significativos. No entanto, para cada bloco extraído com sucesso, o minerador receberá uma recompensa por bloco, que inclui criptomoeda recém-criada e taxas de transação. Como funciona a mineração é explicado mais abaixo.
Etapa 1: transação de hash
A primeira etapa da mineração de blocos é extrair as transações pendentes do mempool e enviá-las uma por uma por meio da função hash. Cada vez que um dado é executado por meio de uma função hash, uma saída de tamanho fixo é produzida chamada "valor hash".
Durante o processo de mineração, o hash de cada transação consiste em uma sequência de números e letras, que é usada como identificador. O hash da transação representa todas as informações contidas nessa transação.
Além de fazer hash e colocar cada transação em uma única coluna, os mineradores adicionam transações personalizadas para enviar recompensas em bloco para si mesmos. Esta transação é chamada de “transação coinbase”, o que significa que uma nova moeda é criada. Na maioria dos casos, esta transação é a primeira transação registrada em um novo bloco e todas as transações subsequentes são transações pendentes aguardando verificação.
Etapa 2: criar árvore Merkle
Após o hash de cada transação, esses hashes são combinados em uma "árvore Merkle" (também conhecida como "árvore hash"). Os hashes de transação são combinados em pares e depois hash para gerar uma árvore Merkle.
Depois que a nova saída de hash é combinada em pares, ela é hash novamente e todo o processo é repetido até que um único hash seja criado. O último hash criado também é chamado de “hash raiz (ou raiz Merkle)” e representa basicamente todos os hashes usados anteriormente para gerar o hash raiz.
Etapa 3: Encontre um cabeçalho de bloco válido (hash de bloco)
O cabeçalho do bloco é usado como um identificador para cada bloco independente, indicando que cada bloco possui um valor hash exclusivo. Ao criar um novo bloco, os mineradores combinam o hash do bloco anterior com o hash raiz do bloco candidato para gerar um novo hash de bloco. Além disso, o minerador deve adicionar um número aleatório chamado “nonce”.
Portanto, quando os mineradores tentam verificar um bloco candidato, eles precisam integrar o hash raiz, o hash do bloco anterior e o número aleatório e processá-los todos por meio da função hash. O objetivo desta iteração é criar um hash válido.
O hash raiz não pode ser alterado do hash do bloco anterior, portanto o minerador deve alterar o nonce várias vezes até que um hash válido seja encontrado. A saída (hash do bloco) deve ser menor que um determinado valor alvo determinado pelo protocolo para ser considerada válida. Na mineração de Bitcoin, o hash do bloco deve começar com vários zeros, o que é chamado de “dificuldade de mineração”.
Passo 4: Liberar os blocos minados
Como podemos ver, os mineradores devem hash repetidamente o cabeçalho do bloco com diferentes valores nonce até encontrarem um hash de bloco válido. O minerador que encontrar o hash pode publicar o bloco na rede. Todos os outros nós verificarão se o bloco e seu hash são válidos. Se válido, o novo bloco será adicionado à cópia do blockchain.
O bloco candidato agora se torna um bloco confirmado e todos os mineradores continuarão a minerar o próximo bloco. Os mineradores que não conseguirem encontrar um valor de hash válido a tempo abandonarão seus blocos candidatos e entrarão novamente na competição de mineração.
E se dois blocos forem minerados ao mesmo tempo?
Às vezes, dois mineradores publicam um bloco válido ao mesmo tempo e a rede acaba com dois blocos concorrentes. Os mineradores começarão a minerar o próximo bloco com base no bloco que receberam primeiro, fazendo com que a rede seja temporariamente dividida em duas versões diferentes do blockchain.
A competição entre blocos continuará até que um novo bloco seja extraído com base em qualquer bloco concorrente. O primeiro bloco a minerar um novo bloco será considerado vencedor. O bloco descartado é chamado de “bloco órfão” ou “bloco obsoleto”, e todos os mineradores que selecionarem este bloco irão para a cadeia onde o bloco vencedor está localizado para continuar a mineração.
Qual é a dificuldade de mineração?
A dificuldade de mineração é ajustada regularmente pelo protocolo para garantir que a taxa de criação de novos blocos permaneça constante, estabilizando assim a emissão de novas moedas conforme planejado. A dificuldade aumenta proporcionalmente ao poder de computação (taxa de hash) colocado na rede.
Portanto, cada vez que um novo minerador entra na rede, a concorrência se intensificará, a dificuldade das operações de hash aumentará proporcionalmente e o tempo médio de bloqueio não poderá ser reduzido. Pelo contrário, se a maioria dos mineradores sair da rede e a dificuldade de hash diminuir, será mais fácil minerar novos blocos. Após o ajuste da dificuldade, o tempo de geração do bloco não será afetado pelo poder geral de hash da rede e permanecerá sempre inalterado.
Tipos de mineração de criptomoeda
Existem muitas maneiras de extrair criptomoedas. Novos algoritmos de hardware e consenso estão surgindo constantemente, e equipamentos e processos estão sendo otimizados. Os mineradores costumam usar dispositivos de computação especializados para resolver equações criptográficas complexas. Vejamos alguns dos métodos de mineração mais comuns como exemplos.
Mineração de Unidade Central de Processamento (CPU)
A mineração da unidade central de processamento (CPU) refere-se ao uso da CPU de um computador para executar as funções de hashing exigidas pelo modelo de prova de trabalho. Nos primeiros dias do Bitcoin, os custos de mineração e as barreiras de entrada eram baixos, e as CPUs comuns eram suficientes para lidar com sua dificuldade, então qualquer um poderia tentar minerar Bitcoin e outras criptomoedas.
No entanto, à medida que mais pessoas exploram Bitcoin e o hashrate da rede aumenta, torna-se cada vez mais difícil obter lucro com a mineração. Além disso, hardware de mineração profissional com capacidades de processamento mais fortes está gradualmente se tornando disponível, e a mineração por CPU quase se tornou uma coisa do passado. Agora que todos os mineradores usam hardware especializado, a mineração por CPU não é mais viável.
Mineração de Unidade de Processamento Gráfico (GPU)
As unidades de processamento gráfico (GPUs) são projetadas para lidar com uma variedade de aplicativos simultaneamente e são frequentemente usadas para videogames ou renderização gráfica, mas também podem ser usadas para mineração.
Em comparação com o popular hardware de mineração de circuito integrado de aplicação específica (ASIC), as GPUs são relativamente baratas e flexíveis. Embora os usuários ainda possam extrair algumas altcoins com GPUs, a eficiência da mineração é determinada pela dificuldade e pelo algoritmo de mineração.
Mineração ASIC
Os circuitos integrados de aplicação específica (ASICs) são projetados para um único objetivo específico. No mundo das criptomoedas, refere-se a hardware especializado desenvolvido para mineração. Como todos sabemos, a mineração ASIC é eficiente, mas cara. As máquinas de mineração ASIC usam tecnologia de mineração de ponta e o custo do equipamento é muito maior do que o da CPU ou GPU.
Além disso, a tecnologia ASIC está a desenvolver-se rapidamente e os modelos mais antigos já não são rentáveis, pelo que as máquinas de mineração precisam de ser substituídas regularmente. Mesmo excluindo os custos de electricidade, a mineração ASIC ainda é um dos métodos de mineração mais caros.
Piscina de mineração
A recompensa do bloco é concedida ao primeiro minerador bem-sucedido, portanto a probabilidade de encontrar o hash correto é extremamente baixa. Se a capacidade de mineração de um mineiro for fraca, será difícil descobrir sozinho a próxima oportunidade de bloco. Pools de mineração resolvem esse problema.
Pools de mineração são grupos de mineradores que reúnem seus recursos (poder de hash) para aumentar suas chances de ganhar recompensas em bloco. Depois que o pool de mineração encontrar o bloco com sucesso, os mineradores compartilharão as recompensas de acordo com sua contribuição para o pool de mineração.
Os mineradores individuais que participam de pools de mineração desfrutam de vantagens de custo de hardware e eletricidade, mas assim que a mineração em pools de mineração se tornar dominante, as pessoas se preocuparão com a possibilidade de ataques de 51% à rede.
O que é mineração de Bitcoin e como funciona?
Bitcoin é o exemplo mais popular e bem estabelecido de criptomoeda disponível para mineração, e a mineração de Bitcoin é baseada no algoritmo de consenso de carga de trabalho.
A prova de trabalho é o primeiro mecanismo de consenso de blockchain criado por Satoshi Nakamoto e foi introduzido no white paper Bitcoin em 2018. Simplificando, a Prova de Trabalho determina como uma rede blockchain alcança consenso entre todos os participantes distribuídos sem um intermediário terceirizado. Este mecanismo requer muito poder de computação para chegar a um consenso e evitar comportamentos maliciosos.
Como vimos, numa rede de prova de trabalho, as transações são verificadas pelos mineiros. Eles competem para resolver quebra-cabeças criptográficos complexos com hardware de mineração especializado. Se o minerador encontrar primeiro uma solução eficaz, ele poderá publicar o bloco de transação no blockchain e ganhar recompensas por bloco.
A quantidade de criptomoeda nas recompensas do bloco varia entre blockchains. Por exemplo, a partir de março de 2023, os mineradores podem ganhar 6,25 recompensas em blocos Bitcoin na blockchain Bitcoin. De acordo com o mecanismo de redução pela metade do Bitcoin, a cada 210.000 blocos gerados (aproximadamente a cada quatro anos), o número de Bitcoins recompensados pelo bloco será reduzido pela metade.
A mineração de criptomoedas ainda será lucrativa em 2023?
A mineração de criptomoedas ainda tem potencial para gerar dinheiro, mas requer reflexão cuidadosa, gerenciamento de risco e pesquisa cuidadosa. A mineração também envolve investimentos e riscos, como custos de hardware, volatilidade dos preços das criptomoedas e alterações no protocolo das criptomoedas. Para reduzir os riscos acima mencionados, os mineiros normalmente implementam medidas de gestão de riscos e avaliam potenciais custos e benefícios antes do início da mineração.
A lucratividade da criptomoeda depende de vários fatores. Um deles é o movimento dos preços das criptomoedas. Quando os preços das criptomoedas sobem, o valor fiduciário das recompensas da mineração também aumenta. Pelo contrário, a queda dos preços levará a uma menor rentabilidade.
A eficiência do hardware de mineração também é um fator chave na determinação da lucratividade da mineração. O hardware de mineração pode ser caro, então os mineradores devem pesar o custo do hardware em relação às recompensas que se espera gerar. Outro factor a considerar é o custo da electricidade. Se o custo da electricidade for demasiado elevado e exceder as receitas, a mineração não será lucrativa.
Além disso, o hardware de mineração pode tornar-se obsoleto rapidamente, exigindo atualizações mais frequentes. Os novos modelos têm um desempenho melhor do que os modelos mais antigos, tornando difícil para os mineiros permanecerem competitivos se não puderem dar-se ao luxo de atualizar as suas plataformas de mineração.
Finalmente, os protocolos podem mudar. Por exemplo, o halving do Bitcoin reduzirá pela metade a recompensa do bloco de mineração, afetando assim a lucratividade da mineração. Além disso, o Ethereum mudará completamente do mecanismo de consenso de prova de trabalho para prova de participação (PoS) em setembro de 2022, tornando a mineração dispensável.
Conclusão
A mineração de criptomoedas é um componente chave do Bitcoin e de outros blockchains de prova de trabalho, ajudando a manter a segurança da rede e garantir a emissão estável de novas moedas. Além disso, a mineração pode gerar renda passiva para os mineradores. Para obter instruções passo a passo detalhadas sobre o assunto acima, leia nosso artigo Guia de mineração de criptomoedas.
A mineração tem seus prós e contras, sendo o mais significativo os ganhos potenciais das recompensas em bloco. No entanto, isto será afetado por múltiplos fatores, como custos de eletricidade e preços de mercado. Portanto, antes de se envolver na mineração de criptomoedas, faça sua própria pesquisa (DYOR) e avalie completamente os riscos potenciais.
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