Compreender o processo de mineração cripto: mecanismo de funcionamento e passos

Principais Tópicos

• A mineração de criptomoedas é um processo fundamental que garante a segurança e a integridade das redes de blockchain, onde os mineradores verificam e organizam as transações.
• O processo de mineração contribui para a emissão de novas unidades monetárias dentro do ciclo econômico da moeda
• A mineração requer o uso de um poder computacional enorme, o que fortalece a proteção da rede contra ataques potenciais.
• Os mineradores reúnem transações pendentes em blocos que são transmitidos na rede, e ao serem validadas, recebem recompensas.
• A viabilidade da mineração é afetada por vários fatores, incluindo a eficiência dos equipamentos, os custos de energia, as flutuações do mercado e os desenvolvimentos protocolares.

O que significa o processo de mineração de criptomoedas?

Imagine um registro financeiro global distribuído que lista todas as transações de criptomoedas. A mineração garante a precisão e a confiabilidade deste registro. Os mineradores usam computadores avançados para resolver problemas matemáticos complexos ( criptográficos principalmente ) com o objetivo de organizar e validar as transações pendentes. O vencedor que resolver o problema recebe uma recompensa em dinheiro.

O processo de mineração automática garante a segurança do Bitcoin e de outras criptomoedas. Através dele, as transações entre usuários são verificadas e adicionadas aos livros públicos da cadeia de blocos. A mineração é um elemento crucial que permite que as redes Bitcoin funcionem de forma descentralizada, ou seja, sem uma autoridade central que as controle.

A atividade de mineração também contribui para a geração de novas unidades monetárias. Embora isso possa parecer semelhante à impressão de dinheiro, a mineração de criptomoedas é regida por protocolos de software rigorosos que governam todo o processo e impedem a criação aleatória de novas unidades. Essas regras são aplicadas através de uma rede de nós distribuídos.

Para produzir novas unidades monetárias, os mineradores utilizam recursos computacionais para resolver enigmas criptográficos complexos. O primeiro minerador que encontra a solução obtém a permissão para adicionar um novo bloco de transações à cadeia de blocos e transmiti-lo pela rede.

Mecanismo de Funcionamento da Mineração de Criptomoedas

a explicação resumida

1. Agrupamento de transações em blocos Quando um utilizador envia ou recebe uma moeda digital, as transações pendentes são temporariamente guardadas em um “bloco” à espera de confirmação.

2. A resolução do enigma pelos mineradores Os mineradores usam computadores para encontrar um número aleatório especial chamado nonce (Nonce), e ao combiná-lo com as informações do bloco, resulta em um valor inferior ao alvo definido. É semelhante a um bilhete de loteria digital que contém um quebra-cabeça.

3. Adicionar o bloco à cadeia O primeiro minerador a resolver o enigma tem o direito de adicionar o seu bloco à cadeia de blockchain. Os outros mineradores verificam a validade do bloco.

4. Obtenção de recompensas O minerador vencedor recebe uma recompensa que inclui criptomoedas recém-criadas, além das taxas de transação do bloco.

a explicação detalhada

Quando novas transações são realizadas na blockchain, elas são enviadas para uma área de espera chamada mempool. Os nós responsáveis pela verificação avaliam a validade dessas transações. O papel do minerador é coletar as transações pendentes e organizá-las em blocos. Vale ressaltar que alguns mineradores também operam nós de verificação, mas essas são funções tecnicamente diferentes.

Um bloco representa uma página do registro da cadeia de blocos que contém várias transações e dados adicionais. Mais especificamente, cabe ao nó de mineração a responsabilidade de coletar transações não confirmadas da memória e agrupá-las em um bloco candidato. O minerador tenta transformar esse bloco candidato em um bloco validado resolvendo uma equação matemática complexa que requer um grande poder computacional. Ao minerar um bloco com sucesso, o minerador recebe uma recompensa de bloco que inclui novas moedas digitais, além de taxas de transação.

Passo um: Processamento de transações em lote

A primeira fase da mineração de bloco consiste em pegar as transações pendentes do pool de memória e processá-las uma a uma usando uma função de hash. Cada vez que os dados são passados pela função de hash, é gerada uma saída de comprimento fixo chamada valor de hash.

O valor do hash de cada transação consiste em uma sequência de números e letras que atua como um identificador exclusivo. Esse valor reflete todas as informações contidas na transação. Paralelamente ao hash de cada transação, o minerador insere uma transação especial através da qual se transforma em uma recompensa de bloco. Esta transação é conhecida como transação coinbase e é o que cria unidades monetárias completamente novas. Normalmente, esta transação vem primeiro em qualquer novo bloco, seguida por todas as transações pendentes.

Passo dois: Construir a árvore de Merkle

Após a fragmentação de cada transação, os valores de hash são organizados em uma estrutura conhecida como árvore de Merkle ( ou árvore de hash ). A árvore de Merkle é construída organizando os valores de hash das transações em pares e, em seguida, hashando-os juntos. As saídas de hash resultantes são novamente fragmentadas em pares, e o processo se repete até que se chegue a um único valor de hash. Este valor final é chamado de hash raiz, e representa de forma concisa todos os valores de hash anteriores utilizados em sua construção.

Passo três: procurar o valor de hash correto para o bloco

O valor do hash do bloco atua como um identificador único para cada bloco. Ao criar um novo bloco, os mineradores combinam o hash do bloco anterior com o hash raiz do bloco candidato para produzir um novo hash de bloco. Um número aleatório, chamado nonce, também deve ser adicionado. Assim, quando o minerador tenta validar seu bloco candidato, ele combina o hash raiz, o hash do bloco anterior e o nonce e passa isso por uma função de hash. O objetivo é repetir isso até que consiga produzir um hash válido.

Uma vez que a hash raiz e a hash do bloco anterior são fixas, os mineradores devem ajustar o valor do nonce várias vezes até encontrarem a hash apropriada. O resultado ( hash do bloco ) deve ser inferior a um alvo específico definido pelo protocolo. No contexto da mineração de Bitcoin, a hash do bloco deve começar com um número específico de zeros — este alvo é definido como a dificuldade da mineração.

Passo quatro: Publicar o bloco minerado

Como vimos, os mineradores devem fazer hash de seu bloco repetidamente usando diferentes valores de nonce até que encontrem o hash correto. Quando um minerador encontra um hash de bloco válido, ele transmite esse bloco para a rede. Em seguida, todos os outros nós verificam a validade do bloco e, se estiver correto, adicionam o novo bloco à sua cópia da cadeia de blockchain.

A massa candidata nesta fase torna-se uma massa autenticada, e todos os mineradores passam a minerar a próxima massa. Os mineradores que não encontraram um hash válido a tempo abandonam a sua massa candidata e a corrida começa novamente.

Estado: Minerando dois blocos ao mesmo tempo

Em raras ocasiões, os mineradores podem minerar dois blocos válidos ao mesmo tempo, fazendo com que a rede se depare com dois blocos concorrentes. Todos os mineradores começam a minerar o próximo bloco com base em qual deles chegou primeiro, causando uma divisão temporária da rede em duas versões diferentes da blockchain.

A competição entre os dois blocos continua até que o próximo bloco seja minerado em um deles. Quando um novo bloco aparece, o bloco que o precedeu é considerado o vencedor. O bloco rejeitado é chamado de bloco inválido ou abandonado, levando os mineradores que escolheram esse ramo a tentar minerar a cadeia correta novamente.

Dificuldade de Mineração: Ajuste Contínuo

O protocolo ajusta a dificuldade de mineração regularmente para garantir uma taxa constante de produção de novos blocos, resultando na emissão de novas moedas de forma regular e previsível. O nível de dificuldade é ajustado de acordo com a potência computacional total ( taxa de hash ) dedicada à rede.

À medida que novos mineradores se juntam e a concorrência aumenta, a dificuldade de mineração sobe, o que impede a redução do tempo médio entre blocos. Por outro lado, se um número de mineradores deixar a rede, a dificuldade diminui, tornando a mineração de um novo bloco mais fácil. Esses ajustes mantêm a estabilidade do tempo médio entre blocos, independentemente da potência total de hash da rede.

Os diferentes métodos de mineração de criptomoedas

Existem várias maneiras diferentes de minerar criptomoedas, que estão em constante evolução com o surgimento de novos equipamentos e algoritmos de consenso. Os mineradores geralmente dependem de computadores especializados para resolver equações criptográficas complexas. Vamos revisar os métodos mais comuns.

mineração com unidades de processamento central (CPU)

A mineração com CPU limita-se ao uso da unidade central de processamento de um computador normal para realizar as funções de hash necessárias. Nos primeiros dias do Bitcoin, os custos de mineração eram baixos e as barreiras eram muito poucas, e uma unidade de processamento normal era capaz de lidar com a dificuldade. Qualquer pessoa poderia tentar minerar naquela época.

No entanto, com a adesão de mais participantes e o aumento da taxa de hash geral, a mineração lucrativa tornou-se muito mais difícil. Além disso, o surgimento de equipamentos de mineração avançados com maior poder computacional tornou a mineração por CPU quase impossível. Hoje, a mineração por CPU não é uma opção viável, pois todos os mineradores utilizam equipamentos especializados.

mineração com unidades de processamento gráfico (GPU)

As placas gráficas foram projetadas para lidar com aplicações múltiplas em simultâneo. Embora o seu uso principal esteja relacionado com videojogos e gráficos de computador, também são adequadas para mineração. As placas gráficas têm preços relativamente mais baixos e mais flexibilidade em comparação com equipamentos de mineração altamente especializados. Apesar de serem usadas na mineração de algumas criptomoedas alternativas, a sua eficácia depende da dificuldade de mineração e do algoritmo utilizado.

mineração usando circuitos ASIC

Os circuitos integrados específicos da aplicação (ASIC) foram projetados para desempenhar uma função muito específica. No contexto das criptomoedas, refere-se a equipamentos especializados projetados apenas para mineração. A mineração com ASIC é caracterizada por uma alta eficiência, mas é relativamente cara. Como os equipamentos ASIC representam o auge da tecnologia, o custo por unidade é muito mais alto do que o de CPU ou GPU. Além disso, a evolução contínua da tecnologia ASIC pode tornar os modelos mais antigos rapidamente não rentáveis. Isso torna a mineração com ASIC uma das formas mais custosas, mas é a mais eficaz e pode ser muito lucrativa quando aplicada em grande escala.

Minerações

Como a recompensa do bloco é concedida apenas ao primeiro minerador bem-sucedido, a probabilidade de minerar o próximo bloco sozinho é muito baixa. Mineradores com uma pequena participação na potência de mineração têm uma chance muito reduzida de vencer sozinhos.

Os pools de mineração oferecem uma solução para este problema. São grupos de mineradores que juntam recursos de mineração (poder de hash) para aumentar a chance de ganhar recompensas de bloco. Quando o pool encontra um bloco com sucesso, os membros do pool compartilham a recompensa de acordo com a quantidade de esforço que cada um contribuiu.

Os pools podem oferecer benefícios para os mineradores individuais em termos de custos de equipamentos e eletricidade, mas seu controle sobre a mineração levanta preocupações sobre centralização e o risco de ataques visando o controle da rede.

mineração na nuvem

Em vez de comprar equipamentos, os mineradores alugam poder de computação de fornecedores de serviços especializados no modelo de mineração em nuvem. É uma forma simplificada de começar a minerar, mas envolve riscos como fraudes ou lucros reduzidos. Se você decidir experimentar a mineração em nuvem, certifique-se de escolher um fornecedor com boa reputação.

Mineração de Bitcoin: o caso mais proeminente

O Bitcoin é o exemplo mais famoso e claro de criptomoedas que podem ser mineradas, e a sua mineração baseia-se em um algoritmo de consenso chamado Prova de Trabalho (PoW).

A prova de trabalho é o mecanismo de consenso original das cadeias de blocos criado por Satoshi Nakamoto e apresentado no artigo do Bitcoin em 2008. Em resumo, a prova de trabalho determina como a rede de blockchain alcança um consenso entre os participantes distribuídos sem um intermediário externo, exigindo investimentos massivos em energia e poder computacional para dissuadir entidades maliciosas.

Como vimos, as transações pendentes na rede Bitcoin são organizadas e adicionadas a blocos por mineradores que competem para resolver enigmas com equipamentos avançados. O primeiro minerador que chega a uma solução correta transmite o seu bloco para a blockchain, e se for aceito pelos nós de verificação, recebe a recompensa do bloco.

O valor das criptomoedas na recompensa de bloco varia de uma cadeia de blockchain para outra. No caso do Bitcoin, os mineradores podem receber 3.125 BTC como recompensa de bloco ( a partir de dezembro de 2024). Devido ao mecanismo de halving do Bitcoin, a quantidade de BTC na recompensa de bloco é reduzida pela metade a cada 210.000 blocos, aproximadamente a cada quatro anos (.

A mineração é lucrativa?

Embora seja possível gerar renda com a mineração, isso requer um estudo cuidadoso, gerenciamento de riscos e uma pesquisa aprofundada. Os riscos incluem custos de equipamentos, volatilidade dos preços das moedas e atualizações de protocolos. Normalmente, os mineradores aplicam estratégias de gerenciamento de riscos ao equilibrar custos e benefícios potenciais.

A viabilidade da mineração depende de múltiplos fatores. Um deles são as flutuações nos preços das criptomoedas. Quando os preços sobem, o valor das recompensas recebidas aumenta. Por outro lado, os lucros diminuem com a queda dos preços.

A eficiência do equipamento de mineração também afeta significativamente a rentabilidade. O equipamento pode ser caro, por isso os mineradores devem equilibrar os seus custos com os retornos esperados. Outro fator crucial são os custos de eletricidade; se aumentarem muito, podem ultrapassar os lucros potenciais, tornando a mineração não viável.

Além disso, o equipamento de mineração pode precisar de atualizações periódicas, pois se torna obsoleto rapidamente. Se você não tiver o orçamento para atualizar seus dispositivos, pode ter dificuldade em competir.

Finalmente, podem ocorrer desenvolvimentos protocolares significativos. Por exemplo, o halving do Bitcoin afeta a rentabilidade ao reduzir as recompensas pela metade. Em outros casos, um novo sistema de consenso pode substituir a mineração. Por exemplo, a rede Ethereum migrou completamente de Proof of Work para Proof of Stake )PoS( em setembro de 2022, tornando a mineração desnecessária.

Resumo

A mineração representa um elemento essencial para a rede Bitcoin e outras cadeias de blockchain que utilizam mecanismos de prova de trabalho, pois mantém a segurança da rede e facilita a emissão regular de novas moedas.

A mineração tem aspectos positivos e negativos. Os principais aspectos positivos são a renda potencial das recompensas de blocos. No entanto, os lucros da mineração são afetados por vários fatores, incluindo os custos de eletricidade e os preços de mercado.

Portanto, antes de começar a minerar criptomoedas, você deve fazer sua própria pesquisa e avaliar todos os riscos associados a essa atividade.