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A mineração de criptomoedas é usada para verificar e confirmar transações no blockchain, bem como criar novas unidades de criptomoedas.
O trabalho dos mineradores requer recursos computacionais consideráveis, mas é necessário garantir a segurança da rede blockchain.
O que é mineração de criptomoedas
A mineração de criptomoedas fornece segurança e descentralização para criptomoedas (como Bitcoin) com base no mecanismo de consenso de Prova de Trabalho (PoW). Durante esse processo, as transações dos usuários são verificadas e adicionadas ao livro-razão público da blockchain. Assim, é a mineração que garante o funcionamento do Bitcoin sem a necessidade de uma autoridade centralizada.
A mineração também é responsável por colocar novas moedas em circulação. Ao mesmo tempo, a mineração de criptomoedas é estritamente regulada por um conjunto de regras que regem o processo e evitam a criação arbitrária de novas moedas. Essas regras estão incorporadas nos protocolos subjacentes das criptomoedas e se aplicam a toda a rede de milhares de nós.
Para criar novas unidades de criptomoeda, os mineradores usam o poder da computação para resolver quebra-cabeças criptográficos complexos. O primeiro minerador a encontrar uma solução adiciona seu bloco ao blockchain e recebe uma recompensa por bloco.
Como funciona a mineração de criptomoedas?
Todas as novas transações no blockchain são enviadas para o chamado pool de memória. O trabalho do mineiro é verificar a validade das transações que estão sendo processadas e combiná-las em blocos.
Um bloco pode ser considerado uma página de registro de blockchain onde múltiplas transações (junto com outros dados) são inseridas. Especificamente, o nó de mineração é responsável por coletar transações não confirmadas do pool de memória e combiná-las em um bloco candidato.
O minerador então tenta converter seu bloco candidato em um bloco confirmado. Para isso, é necessário encontrar uma solução para um problema matemático complexo, gastando muito poder computacional. Para cada bloco criado com sucesso, o minerador recebe uma recompensa que consiste em novas unidades de criptomoeda e taxas de transação. A seguir veremos esse processo em detalhes.
Etapa 1: transações com hash
No primeiro estágio, o minerador busca as transações pendentes do pool de memória e faz o hash delas uma por uma. Ao fazer o hash de cada dado, o minerador produz um resultado de tamanho fixo chamado hash.
No contexto da mineração, o hash de cada transação consiste em uma sequência de números e letras que serve como identificador. O hash de uma transação contém todas as informações contidas nessa transação.
Além de fazer o hash e confirmar cada transação individualmente, o minerador também adiciona sua própria transação na qual envia para si mesmo a recompensa do bloco. Esta transação é chamada coinbase e gera novas moedas. Na maioria dos casos, a transação coinbase é a primeira adicionada a um novo bloco, seguida por todas as outras transações não confirmadas.
Passo 2: Crie uma árvore Merkle
Após o hash de cada transação, os hashes são organizados em uma estrutura chamada árvore Merkle (ou árvore hash). Uma árvore Merkle é formada organizando hashes de transação em pares e depois fazendo hash deles.
Os novos hashes obtidos são então emparelhados e hash novamente. O processo é repetido até que um hash seja obtido. Este hash mais recente também é chamado de hash raiz (ou raiz Merkle) e inclui todos os hashes anteriores que foram usados para criá-lo.
Etapa 3: Encontrar um cabeçalho de bloco válido (hash de bloco)
O cabeçalho do bloco atua como um identificador para cada bloco individual, o que significa que cada bloco possui um hash exclusivo. Ao criar um novo bloco, os mineradores combinam o hash do bloco anterior com o hash raiz do seu bloco candidato para produzir um novo hash de bloco. Além disso, eles também adicionam um número arbitrário chamado nonce.
Assim, ao tentar validar seu bloco candidato, um minerador deve combinar o hash raiz, o hash do bloco anterior e o valor nonce e, em seguida, fazer o hash deles. Este processo é repetido até que um hash válido seja encontrado.
O hash raiz e o hash do bloco anterior não podem ser alterados, portanto, os mineradores devem alterar o valor nonce até que um hash válido seja encontrado. Este hash deve ser menor que o valor alvo definido pelo protocolo. Ao minerar na rede Bitcoin, o hash de um bloco deve começar com um certo número de zeros (isso é chamado de dificuldade de mineração).
Passo 4. Transfira o bloco
Como descobrimos, os mineradores precisam fazer hash do cabeçalho do bloco várias vezes com diferentes valores de nonce. Eles fazem isso até encontrarem um hash de bloco válido, momento em que o minerador transmite o bloco para a rede. Todos os outros nós verificam a validade do bloco e do hash e, se tudo estiver correto, adicionam-no à sua cópia do blockchain.
Neste ponto, o bloco candidato é confirmado e todos os mineradores passam para a mineração do próximo. Os mineradores que não conseguiram encontrar um hash válido excluem seu bloco candidato e começam tudo de novo.
O que fazer se dois blocos forem minerados ao mesmo tempo?
Às vezes, dois mineradores transmitem um bloco válido ao mesmo tempo e dois blocos concorrentes aparecem na rede. Os mineiros então passam a minerar o próximo bloco com base no bloco que enviaram. Isso faz com que a rede se divida (temporariamente) em duas versões do blockchain.
A competição continua até que o próximo bloco seja minerado, à frente de todos os blocos concorrentes. Após a criação de um novo bloco, o bloco anterior do mesmo minerador será considerado vencedor. Um bloco abandonado por outro minerador é chamado de órfão ou desencadeado. Todos os mineiros que selecionaram este bloco mudam para o bloco vencedor e continuam a minerar com base nele.
O que é dificuldade de mineração
A dificuldade de mineração é constantemente ajustada pelo protocolo para garantir uma taxa estável de criação de novos blocos e, por sua vez, a emissão previsível de novas moedas. A dificuldade varia dependendo da quantidade de poder de computação (hashrate) da rede.
Assim, cada vez que novos mineradores ingressam na rede e a concorrência aumenta, a dificuldade de hashing aumenta, evitando que o tempo médio de criação de blocos diminua. Por outro lado, se muitos mineradores saírem da rede, a dificuldade de hash diminuirá e a criação de um novo bloco será mais fácil. Tais ajustes mantêm um tempo de criação de bloco estável, independentemente do poder computacional geral da rede.
Tipos de mineração de criptomoeda
Existem várias maneiras de minerar criptomoedas. O hardware e os processos de mineração mudam constantemente à medida que novos dispositivos e algoritmos de consenso são disponibilizados. Normalmente, os mineradores usam plataformas de computação especializadas para resolver equações criptográficas complexas. Vejamos os métodos de mineração mais comuns.
Mineração com CPU
A mineração da unidade central de processamento (CPU) envolve o uso da CPU de um computador para realizar hashing em um consenso PoW. Nos primeiros anos do Bitcoin, o custo da mineração e os requisitos para os participantes eram bastante baixos, e sua complexidade podia ser controlada pelo processador de um computador normal. Como resultado, qualquer pessoa poderia minerar BTC e outras criptomoedas.
Porém, à medida que o número de mineradores aumentava, o hashrate da rede aumentava e, com ele, a dificuldade de uma mineração lucrativa. Além disso, o advento de hardware especializado com maior poder computacional tornou quase impossível a mineração em processadores. No momento, a mineração por CPU não é uma opção viável, pois todos os mineradores usam hardware especializado.
Mineração com GPU
As unidades de processamento gráfico (GPUs) são projetadas para processar uma ampla gama de operações simultaneamente. Embora sejam normalmente usados para videogames ou renderização gráfica, eles também podem ser usados para mineração.
As GPUs são relativamente baratas e, diferentemente do hardware de mineração ASIC, podem realizar muitas tarefas diferentes. Eles também podem ser usados para extrair algumas altcoins, mas a eficiência dependerá do algoritmo e da dificuldade de mineração.
Mineração com ASIC
Um circuito integrado de aplicação específica (ASIC) é projetado para uma finalidade específica. No espaço das criptomoedas, esse é o nome dado aos equipamentos especializados projetados para mineração. A mineração em dispositivos ASIC é altamente eficiente, mas requer custos consideráveis. Como o hardware ASIC é a vanguarda da tecnologia de mineração, essas plataformas são muito mais caras do que CPUs ou GPUs.
Além disso, como resultado do constante desenvolvimento dos ASICs, os modelos anteriores rapidamente se tornam obsoletos e precisam ser substituídos regularmente. Mesmo sem custos de eletricidade, ter que comprar novas plataformas ASIC torna a mineração com elas extremamente cara.
Piscina de mineração
Como os mineiros competem para obter a recompensa do bloco, a probabilidade de encontrar um hash válido é extremamente baixa. Mineiros com pouco poder computacional têm muito poucas chances de encontrar o próximo bloco por conta própria. Para resolver este problema, foram criados pools de mineração.
Pools de mineração são grupos de mineradores que reúnem seus recursos (poder de hashing) para aumentar a probabilidade de encontrar um bloco e receber uma recompensa. Se o pool encontrar um bloco com sucesso, os mineradores do pool dividirão a recompensa entre si de acordo com a quantidade de trabalho concluído.
Os pools de mineração são atraentes para mineradores independentes porque reduzem os custos de hardware e eletricidade, mas o domínio desses pools na mineração aumenta o risco de ataque à rede em até 51%.
O que é mineração de Bitcoin e como funciona?
Bitcoin é a criptomoeda mais famosa que resistiu ao teste do tempo. Bitcoins podem ser minerados usando o algoritmo de consenso PoW.
PoW é um mecanismo de consenso blockchain criado por Satoshi Nakamoto e apresentado no white paper Bitcoin de 2008. PoW define como uma rede blockchain atinge consenso entre todos os participantes distribuídos sem o envolvimento de terceiros intermediários. Sob esse mecanismo, os invasores precisarão de um poder computacional significativo para realizar um ataque.
Como mencionamos acima, os mineradores validam transações na rede PoW e competem para resolver quebra-cabeças criptográficos complexos usando hardware de mineração especializado. O primeiro minerador que conseguir encontrar uma solução para esses problemas matemáticos adiciona seu bloco ao blockchain e recebe uma recompensa por bloco.
O tamanho da recompensa da criptomoeda depende do blockchain usado. Por exemplo, em dezembro de 2021, o blockchain Bitcoin tinha uma recompensa em bloco de 6,25 BTC. O Bitcoin usa um mecanismo de redução pela metade que reduz a recompensa do BTC pela metade a cada 210.000 blocos (aproximadamente a cada quatro anos).
Rentabilidade da mineração de criptomoedas em 2023
É perfeitamente possível ganhar dinheiro com criptomoedas, mas requer estudo cuidadoso, gerenciamento de riscos e pesquisa. Também é necessário investir com sabedoria e levar em consideração os custos dos equipamentos, a volatilidade dos preços das criptomoedas e possíveis mudanças no protocolo das criptomoedas. Para garantir a proteção, os mineiros utilizam técnicas de gestão de risco e avaliam antecipadamente os potenciais custos e benefícios da mineração.
A lucratividade da mineração de criptomoedas depende de vários fatores, um dos quais são as mudanças nos preços das criptomoedas. Quando os preços sobem, o valor fiduciário das recompensas da mineração também aumenta. Por outro lado, a rentabilidade diminuirá à medida que os preços caírem.
A eficiência do hardware de mineração é um fator chave na determinação da lucratividade da mineração. O hardware de mineração pode ser caro, então os mineradores devem pesar o custo de suas plataformas em relação ao lucro potencial que podem obter. Outro fator importante é o custo da eletricidade. Custos de eletricidade demasiado elevados podem exceder os rendimentos e tornar a mineração não lucrativa.
Além disso, os equipamentos de mineração precisam ser substituídos regularmente, pois ficam rapidamente obsoletos. Os novos modelos serão mais produtivos e, portanto, os mineiros sem capacidade financeira para atualizar as suas plataformas não conseguirão permanecer competitivos.
Por último, mas não menos importante, estão as mudanças no nível do protocolo. Por exemplo, reduzir pela metade o preço do Bitcoin poderia impactar a lucratividade da mineração, pois reduziria a recompensa do bloco pela metade. Além disso, em setembro de 2022, Ethereum mudou completamente de um mecanismo de consenso PoW para um mecanismo de Prova de Participação (PoS), eliminando completamente a mineração da rede.
Para concluir
A mineração de criptomoedas é uma parte importante do Bitcoin e de outros blockchains PoW, garantindo a segurança dessas redes e a emissão estável de novas moedas. Além disso, a mineração pode tornar-se uma fonte de rendimento passivo para os mineiros. Mais informações podem ser encontradas em nosso artigo com instruções passo a passo sobre como minerar criptomoeda.
A mineração tem suas vantagens e desvantagens e atrai mineradores com a oportunidade de obter renda com recompensas em bloco. Contudo, os lucros da mineração são afectados por uma série de factores, incluindo o custo da electricidade e os preços de mercado. Se você estiver interessado na mineração de criptomoedas, primeiro faça sua pesquisa e avalie quaisquer riscos potenciais.
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