Resumo
A mineração criptográfica verifica e valida transações blockchain. Também se refere ao processo de criação de novas unidades de criptomoeda.
Embora o trabalho dos mineradores exija recursos computacionais intensivos, é o que ajuda a manter uma rede blockchain segura.
O que é mineração de criptografia?
A mineração de criptografia garante a segurança e a descentralização de criptomoedas, como o Bitcoin, que são baseadas no mecanismo de consenso de Prova de Trabalho (PoW). A mineração é o processo pelo qual as transações são verificadas e adicionadas ao livro-razão público da blockchain. Como tal, a mineração é um elemento fundamental que permite ao Bitcoin funcionar sem a necessidade de uma autoridade central.
As operações de mineração também são responsáveis por adicionar moedas à 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 arbitrariamente. Essas regras são incorporadas aos protocolos de criptomoeda subjacentes e aplicadas a toda a rede de milhares de nós.
Para criar novas unidades de criptomoeda, os mineradores usam seu poder computacional para resolver quebra-cabeças criptográficos. O primeiro minerador a resolver o quebra-cabeça tem o direito de adicionar um novo bloco de transações ao blockchain e propagá-lo para a rede.
Como funciona a mineração de criptomoedas?
À medida que novas transações são feitas no blockchain, elas são enviadas para um pool chamado pool de memória. O trabalho do minerador é verificar a validade dessas transações pendentes, bem como organizá-las em blocos.
Você pode imaginar um bloco como uma página de registro de blockchain, na qual uma série de transações são registradas (junto com outros dados). Mais especificamente, um nó de mineração é responsável por coletar transações não confirmadas do pool de memória e reuni-las em um bloco candidato.
O minerador tentará então converter este bloco candidato em um bloco válido e confirmado. Para conseguir isso, o minerador deve resolver um problema matemático complexo que requer muitos recursos computacionais. No entanto, para cada bloco extraído com sucesso, o minerador recebe uma recompensa de bloco que consiste nas criptomoedas recém-criadas mais taxas de transação. Vamos ver como isso funciona.
Etapa 1: hash de transação
O primeiro passo para minerar um bloco é pegar as transações pendentes do pool de memória e passá-las, uma por uma, por meio de uma função hash. Cada vez que um dado passa pela função hash, uma saída de tamanho fixo chamada hash é gerada.
No contexto da mineração, o hash de cada transação consiste em uma série de números e letras que funciona como identificador. O hash da transação representa todas as informações contidas nele.
Além de fazer hash e adicionar cada transação individualmente, o minerador também adiciona uma transação personalizada, na qual envia para si mesmo a recompensa do bloco. Essa transação é conhecida como transação coinbase e é o que cria novas moedas. Na maioria dos casos, esta transação é a primeira a ser registrada em um novo bloco, seguida por todas as transações pendentes que aguardavam para serem validadas.
Etapa 2: crie uma árvore Merkle
Após o hash de cada transação, os hashes são organizados no que é chamado de árvore Merkle (também conhecida como árvore hash). A árvore Merkle é gerada organizando hashes de transação em pares e, em seguida, fazendo hash deles.
As novas saídas de hash são organizadas em pares e hash novamente, e o processo é repetido até que um único hash seja criado. Este último hash é chamado de hash raiz (ou Merkle Root) e é, basicamente, o hash “raiz” que representa todos os hashes anteriores que foram usados para gerá-lo.
Etapa 3: Encontre um cabeçalho de bloco válido (hash de bloco)
O cabeçalho do bloco funciona como um identificador para cada bloco individual, o que significa que cada bloco possui um hash exclusivo. Ao criar um novo bloco, os mineiros combinam o hash do bloco anterior com o hash raiz do seu bloco candidato, para gerar o hash de um novo bloco. Eles também devem adicionar um número arbitrário conhecido como nonce.
Portanto, ao tentar validar seu bloco candidato, um minerador deve combinar o hash raiz, o hash do bloco anterior e um nonce, e enviar tudo por meio de uma função hash. Seu objetivo é fazer isso repetidamente até conseguir criar um hash válido.
O hash raiz e o hash do bloco anterior não podem ser modificados, portanto, os mineradores devem alterar o valor nonce várias vezes até que um hash válido seja encontrado. Para ser considerada válida, a saída (hash do bloco) deve ser menor que um determinado valor alvo, que é determinado pelo protocolo. Na mineração de Bitcoin, o hash do bloco deve começar com um certo número de zeros, o que é chamado de dificuldade de mineração.
Etapa 4: propagar o bloco minerado
Como vimos, os mineradores devem fazer hash do cabeçalho do bloco várias vezes com diferentes valores de nonce. Eles fazem isso até encontrarem um hash de bloco válido e, posteriormente, o minerador que o encontrou propagará esse bloco para a rede. O restante dos nós verificará se o bloco e seu hash são válidos e, em caso afirmativo, adicionarão o novo bloco à sua cópia do blockchain.
Nesse ponto, o bloco candidato torna-se um bloco confirmado e todos os mineradores procedem à mineração do próximo. Todos os mineradores que não conseguiram encontrar um hash válido a tempo descartam seu bloco candidato e a corrida de mineração recomeça.
O que acontece se dois blocos forem minerados ao mesmo tempo?
Às vezes acontece que dois mineiros apresentam um bloco válido ao mesmo tempo e a rede encontra dois blocos concorrentes. Nesta situação, os mineiros começam a minerar o próximo bloco com base no bloco que receberam primeiro, fazendo com que a rede se divida temporariamente em duas versões diferentes da blockchain.
A competição entre estes dois blocos continuará até que o próximo bloco seja extraído em um dos blocos concorrentes. Quando um novo bloco for minerado, o bloco que chegar primeiro será considerado o vencedor. O bloco abandonado é chamado de bloco órfão ou bloco obsoleto e fará com que os mineradores que o escolheram voltem a minerar a cadeia de blocos vencedora.
Qual é a dificuldade de mineração?
O protocolo ajusta regularmente a dificuldade de mineração para garantir uma taxa constante de criação de novos blocos e, em troca, uma emissão constante e previsível de novas moedas. A dificuldade é ajustada proporcionalmente à quantidade de poder de computação (taxa de hash) dedicada à rede.
Portanto, cada vez que novos mineradores ingressam na rede e a concorrência aumenta, a dificuldade de hashing aumenta, evitando assim que o tempo médio de bloqueio diminua. Por outro lado, se muitos mineradores saírem da rede, a dificuldade de hashing diminui, facilitando a mineração de um novo bloco. Essas configurações mantêm o tempo de bloqueio constante, independentemente do poder total de hashing da rede.
Tipos de mineração de criptomoedas
Existem muitas maneiras de minerar criptomoedas. As equipes e os processos mudam à medida que surgem novos mecanismos de hardware e consenso. Normalmente, os mineradores usam unidades de computação especializadas para resolver equações criptográficas complexas. Vamos ver como funcionam alguns dos métodos de mineração mais comuns.
Mineração de CPU
Na mineração da Unidade Central de Processamento (CPU), a CPU do computador é usada para executar as funções hash exigidas pelo mecanismo PoW. Nos primeiros dias do Bitcoin, os custos de mineração e as barreiras de entrada eram baixos e sua dificuldade podia ser resolvida com uma CPU convencional, para que qualquer pessoa pudesse tentar minerar BTC e outras criptomoedas.
No entanto, à medida que mais pessoas começaram a minerar e a taxa de hash da rede aumentou, a mineração lucrativa tornou-se cada vez mais difícil. Da mesma forma, com o tempo, o surgimento de hardware de mineração especializado com maior poder computacional tornou a mineração por CPU praticamente impossível. Atualmente, a mineração por CPU não é mais uma opção viável, pois todos os mineradores usam hardware especializado.
Mineração de GPU
As unidades de processamento gráfico (GPUs) são projetadas para processar uma ampla gama de aplicativos em paralelo. Embora sejam comumente usados para videogames ou renderização gráfica, eles também podem ser aplicados à mineração.
As GPUs são relativamente baratas e mais flexíveis do que o popular hardware de mineração ASIC. Embora você possa extrair algumas altcoins com GPU, sua eficiência depende da dificuldade de mineração e do algoritmo.
Mineração ASIC
Um circuito integrado de aplicação específica (ASIC) é projetado para atender a um único propósito específico. No caso das criptomoedas, designa hardware especializado desenvolvido para mineração. A mineração ASIC é conhecida por ser altamente eficiente, mas cara. Como os mineradores ASIC estão na vanguarda da tecnologia de mineração, o custo de uma unidade é muito maior do que o de CPUs ou GPUs.
Além disso, o avanço contínuo da tecnologia ASIC pode tornar os modelos ASIC mais antigos menos econômicos e exigir substituição de rotina. Mesmo que os custos de eletricidade sejam excluídos, isso torna a mineração ASIC uma das formas mais caras de mineração.
Piscinas de mineração
Como o primeiro minerador bem-sucedido recebe uma recompensa em bloco, a probabilidade de encontrar o hash correto é extremamente baixa. Os mineradores que possuem uma pequena porcentagem de poder de mineração têm uma chance muito pequena de descobrir o próximo bloco por conta própria. Pools de mineração oferecem uma solução para esse problema.
Pools de mineração são grupos de mineradores que reúnem seus recursos (poder de hashing) para aumentar a probabilidade de ganhar recompensas por bloco. Quando o pool consegue encontrar um bloco, os mineradores do pool compartilham a recompensa com base na quantidade de trabalho que cada um contribuiu.
Os pools de mineração podem beneficiar mineradores individuais em termos de custos de hardware e eletricidade, embora o seu domínio sobre a mineração suscite preocupações sobre um ataque de 51% à rede.
O que é mineração de Bitcoin e como funciona?
Bitcoin é o exemplo mais popular e estabelecido de criptomoeda lavrável. A mineração de Bitcoin é baseada no algoritmo de consenso PoW.
PoW é o mecanismo de consenso blockchain original criado por Satoshi Nakamoto, que foi introduzido no white paper Bitcoin em 2008. Simplificando, o PoW determina como uma rede blockchain alcança consenso entre todos os participantes distribuídos sem intermediários externos. Ele consegue isso exigindo um poder computacional significativo que desencoraja aqueles que agem de má-fé.
Como já vimos, os mineiros que verificam as transações numa rede PoW são mineiros que competem para resolver equações criptográficas complexas utilizando hardware de mineração especializado. O primeiro minerador a encontrar uma solução válida pode enviar seu bloco de transações para o blockchain e receber a recompensa do bloco.
A quantidade de criptomoeda na recompensa do bloco varia entre diferentes blockchains. Por exemplo, no blockchain Bitcoin, os mineradores podem ganhar uma recompensa em bloco de 6,25 BTC (em março de 2023). Devido ao mecanismo de redução pela metade do Bitcoin, a quantidade de BTC em uma recompensa de bloco é reduzida pela metade a cada 210.000 blocos (aproximadamente a cada quatro anos).
A mineração de criptomoedas será lucrativa em 2023?
Embora a mineração de criptomoedas possa gerar dinheiro, ela requer avaliação, gerenciamento de risco e pesquisa consideráveis. Também envolve investimentos e riscos, como custos de hardware, volatilidade dos preços das criptomoedas e alterações no protocolo das criptomoedas. Para mitigar estes riscos, os mineiros realizam frequentemente práticas de gestão de riscos e avaliam os potenciais custos e benefícios da mineração antes de embarcarem nela.
A lucratividade da mineração criptográfica depende de vários fatores. Uma delas são as mudanças nos preços das criptomoedas. Quando estes preços aumentam, o valor fiduciário das recompensas da mineração também aumenta. Pelo contrário, a rentabilidade pode diminuir juntamente com a queda dos preços.
A eficiência do hardware de mineração também é um fator crucial na determinação da lucratividade da mineração. O hardware de mineração pode ser caro, por isso os mineradores devem equilibrar o custo do hardware com as recompensas potenciais que a atividade irá gerar. Outro factor que precisam de ter em conta é o custo da electricidade: se for demasiado elevado, poderá exceder os lucros e tornar a mineração não lucrativa.
Além disso, o hardware de mineração provavelmente precisará ser atualizado com relativa frequência, pois tende a ficar desatualizado rapidamente. Os novos modelos superarão os antigos e, se as mineradoras não tiverem orçamento para atualizar suas máquinas, provavelmente terão problemas para permanecer competitivas.
Finalmente, existem as mudanças que acontecem no nível do protocolo. Por exemplo, o halving do Bitcoin pode afetar a lucratividade da mineração porque reduz pela metade as recompensas pela mineração de um bloco. Da mesma forma, a Ethereum deixou de lado o consenso PoW para o mecanismo Proof of Stake (PoS) em setembro de 2022, o que fez com que a mineração não fosse mais utilizada naquela rede.
Conclusões
A mineração de criptografia é uma parte fundamental do Bitcoin e de outros blockchains PoW, pois protege a rede e mantém constante a emissão de novas moedas. Além disso, a mineração pode gerar renda passiva para os mineradores. Você pode aprender mais com estas instruções passo a passo em nosso artigo Como minerar criptomoedas.
A mineração tem certas vantagens e desvantagens. As vantagens mais óbvias são o potencial de lucros provenientes de recompensas em bloco. No entanto, isto é afectado por uma série de factores, incluindo o custo da electricidade e os preços de mercado. Com isto em mente, antes de mergulhar na mineração de criptografia, você deve fazer sua própria pesquisa (DYOR) e avaliar todos os riscos potenciais.
Leitura adicional
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