Mineração de ativos de criptografia: guia completo do princípio à prática

Por que a Mineração é crucial para a Blockchain

A mineração de criptomoedas não é apenas uma forma de ganhar dinheiro, é a base para o funcionamento normal de toda a rede Blockchain. Em termos simples, a mineração resolve um problema central: quem valida as transações na ausência de um banco central? Quem cria novas moedas? A resposta são os mineradores.

Mineração garante a segurança da rede através do consumo de grandes recursos computacionais. Este mecanismo de “prova de trabalho” custoso impede que atores mal-intencionados falsifiquem facilmente transações ou alterem o livro-razão. É por isso que o Bitcoin (BTC) e outras blockchains de prova de trabalho podem manter sua integridade e consistência sem uma entidade central.

Mineração de criptomoedas como funciona: análise do processo central

A centralização e empacotamento das transações

Sempre que os utilizadores enviam ou recebem criptomoedas, essas transações pendentes entram em uma piscina de transações chamada “memória pool” (mempool). O primeiro trabalho dos mineradores é coletar transações dessa piscina e organizá-las em um “bloco candidato”.

Além de outras transações na rede, os mineradores também criam uma transação especial para si mesmos - a “transação coinbase” - para se atribuírem recompensas de mineração. Esta transação é geralmente o primeiro registro no novo bloco.

Construção de hash e árvore de Merkle

Em seguida, os mineradores precisam realizar uma operação de hash em cada transação. A função de hash converte os dados da transação em uma string de comprimento fixo - essa é a “impressão digital” da transação.

Todos os hashes das transações são então organizados em uma estrutura em árvore, chamada de “Árvore de Merkle”. Este processo é realizado em pares: primeiro, os dois hashes são combinados e hashados, e depois o resultado continua a ser combinado e hashado, até que reste apenas um hash - o “Raiz de Merkle”. A Raiz de Merkle representa o resumo de todas as transações dentro do bloco.

Encontrar um cabeçalho de bloco válido (hash do bloco)

Esta é a parte mais demorada da Mineração. Os mineradores precisam gerar um hash de bloco - o identificador único do bloco. Para isso, precisam combinar três elementos:

• Hash do bloco anterior
• Raiz de Merkle do bloco atual
• Um número aleatório chamado “nonce”

Depois, combine estes três elementos e processe-os através da função de hash. O objetivo é que o resultado da saída seja inferior a um valor alvo específico (este valor alvo é determinado pelo protocolo e é chamado de “dificuldade de mineração”).

Devido ao fato de que os dois primeiros elementos não podem ser alterados, os mineradores só podem tentar mudar o valor do nonce continuamente. Normalmente, é necessário tentar bilhões de vezes para encontrar um hash de bloco válido – é exatamente por isso que é necessária uma capacidade computacional tão poderosa.

Bloco de transmissão e confirmação

Uma vez que o minerador encontra um hash de bloco válido, ele irá transmitir este novo bloco para toda a rede. Outros nós de validação irão verificar se este bloco é realmente válido. Se passar, todos os nós irão adicioná-lo às suas cópias da blockchain. O bloco candidato torna-se oficialmente um “bloco confirmado”. Neste momento, outros mineradores desistirão dos blocos que estão a calcular (independentemente do progresso) e começarão a minerar o próximo bloco.

O que acontece quando dois blocos são minerados ao mesmo tempo?

Às vezes, dois mineradores encontram um hash de bloco válido ao mesmo tempo, resultando em dois blocos concorrentes na rede. Isso pode fazer com que a rede se divida temporariamente em duas versões — cada versão com os mineradores a continuarem a trabalhar com base no bloco que receberam primeiro.

Esta competição continua até que o próximo bloco seja minerado com sucesso. Qualquer que seja o bloco que “ganhou”, o perdedor se tornará um “bloco órfão” — abandonado pela rede, cujas transações voltarão para a fila de espera.

Mineração dificuldade como ajustar automaticamente

A dificuldade de mineração não é fixa, mas é ajustada periodicamente pelo protocolo de acordo com as condições da rede. O objetivo do ajuste é claro: manter a velocidade de geração de blocos constante.

Quando mais mineradores se juntam à rede e a potência computacional total aumenta, a dificuldade sobe. Isso garante que, mesmo com mais pessoas a competir, o tempo médio de bloco (cerca de 10 minutos para o Bitcoin) permaneça estável.

Por outro lado, se muitos mineradores saírem da rede, a dificuldade diminuirá, tornando mais fácil para os mineradores restantes encontrarem blocos válidos. Este mecanismo de autoajuste garante a regularidade e previsibilidade da emissão de novas moedas.

Principais métodos de Mineração de criptomoedas

Mineração de CPU: já é história

No início do Bitcoin, os processadores centrais (CPU) de computadores comuns podiam realizar Mineração. Mas com o aumento da taxa de hash da rede e o surgimento de hardware de mineração especializado, a mineração com CPU tornou-se completamente não lucrativa. Hoje, ninguém usaria uma CPU para minerar Bitcoin.

Mineração de GPU: flexível, mas com limitações

As placas gráficas (GPU) foram originalmente projetadas para processar tarefas de imagem em paralelo, mas também podem ser utilizadas na Mineração. A vantagem das GPUs é o custo relativamente baixo e a flexibilidade, podendo minerar algumas moedas concorrentes. Mas para o Bitcoin, as GPUs já não são competitivas.

Mineração ASIC: o mais forte, mas o mais caro

Circuitos Integrados de Aplicação Específica (ASIC) são hardware projetados para tarefas específicas, referindo-se a máquinas de mineração profissionais no campo das criptomoedas. Os ASIC têm uma eficiência e taxa de hash extremamente altas, mas o custo é extremamente elevado. Além disso, devido à rápida iteração tecnológica, as antigas máquinas de mineração ASIC rapidamente se tornam não lucrativas.

Apesar disso, para quem deseja fazer Mineração em larga escala, o ASIC ainda é a opção mais prática.

Mineração de Bloco: reduzir o risco pessoal

A probabilidade de obter recompensas de mineração é extremamente baixa. Para mineradores individuais com uma pequena participação na potência de cálculo, encontrar o próximo bloco por conta própria é basicamente um conto de fadas.

Mineração de pools resolveu este problema. Os pools são alianças de mineradores que compartilham capacidade computacional para aumentar a probabilidade de descobrir blocos. Quando o pool consegue minerar um bloco, a recompensa é distribuída proporcionalmente ao trabalho contribuído por cada participante.

Isso permite que os pequenos mineradores compartilhem os custos de eletricidade e hardware a um custo aceitável. No entanto, a dominância dos pools de mineração também levantou preocupações sobre a centralização e potenciais ataques de 51%.

Mineração em nuvem: conveniente, mas com riscos

Mineração em nuvem permite que as pessoas não precisem comprar hardware, apenas aluguem capacidade de computação de provedores de serviços em nuvem. Isso parece simples, mas existe o risco de fraude, e os lucros reais muitas vezes não atingem as expectativas.

A particularidade da Mineração de Bitcoin

O Bitcoin é a criptomoeda minerável mais famosa. Ele utiliza o algoritmo de consenso de prova de trabalho (PoW) - que também é o mecanismo de consenso original criado por Satoshi Nakamoto no white paper do Bitcoin de 2008.

PoW alcança consenso na rede exigindo que os participantes invistam uma grande quantidade de eletricidade e recursos computacionais, e esse alto custo é, por si só, uma forte dissuasão contra comportamentos maliciosos.

Na rede Bitcoin, os mineradores que conseguem minerar um Bloco bem-sucedido recebem uma recompensa de Bloco. Até dezembro de 2024, esta recompensa é de 3.125 BTC. Este número diminuirá periodicamente com o evento de “halving” do Bitcoin – a cada 210.000 Blocos minerados (aproximadamente a cada quatro anos), a recompensa é reduzida pela metade.

A mineração de criptomoedas realmente dá dinheiro?

Teoricamente é possível, mas requer um cálculo cuidadoso e gestão de riscos. O lucro real depende da interação de vários fatores complexos.

Impacto da flutuação dos preços das moedas: Quando o preço das criptomoedas aumenta, o valor em moeda fiduciária das recompensas de mineração também aumenta. O inverso também é verdadeiro.

Eficiência de Hardware: Uma boa máquina de mineração pode aumentar a taxa de hash, mas o custo de aquisição é muito alto. Os mineradores devem encontrar um equilíbrio entre o investimento em hardware e os potenciais retornos. O hardware antigo rapidamente se torna obsoleto, e os custos de atualização estão sempre presentes.

Pressão sobre a conta de eletricidade: Este é frequentemente o maior fator variável. Custos de eletricidade muito altos podem consumir todos os lucros. Mineradores que escolhem regiões com baixos custos de eletricidade tendem a ser mais competitivos.

Mudança de protocolo: por exemplo, a redução pela metade do Bitcoin cortará diretamente as recompensas, afetando imediatamente a margem de lucro. Um exemplo mais extremo é a mudança completa do Ethereum de PoW para Prova de Participação (PoS) em setembro de 2022, transformando instantaneamente o equipamento de todos os mineradores de PoW em sucata.

Resumo

Mineração de criptomoedas é essencial para o Bitcoin e outras blockchains PoW. Ela protege a rede ao consumir recursos reais, garantindo que novas moedas circulem de forma ordenada.

Os benefícios da mineração são claros - potenciais receitas de recompensas de blocos. Mas esses ganhos são facilmente corroídos pelos custos de eletricidade, flutuações do mercado e custos de hardware.

Para se aventurar na Mineração, é necessário fazer a lição de casa (DYOR) e avaliar os riscos de forma abrangente. Só entendendo esses fatores é que se pode decidir se a Mineração vale a pena.

Leitura adicional

• Blockchain básico: como funciona
• Guia de Introdução à Mineração de Criptomoedas
• Comparação entre a criptomoeda em staking e a Mineração