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A mineração de criptomoedas verifica e valida transações blockchain. Também se refere ao processo de criação de novas unidades de criptomoedas.
O trabalho realizado pelos mineradores requer recursos computacionais intensivos, mas é o que mantém uma rede blockchain segura.
O que é mineração de criptomoedas?
A mineração de criptomoedas garante a segurança e a descentralização de criptomoedas como o Bitcoin, que são baseadas em um mecanismo de consenso de prova de trabalho (PoW). A mineração é o processo pelo qual as transações de criptomoeda entre usuários são verificadas e adicionadas ao livro-razão público do blockchain. Como tal, a mineração é um elemento essencial que permite ao Bitcoin operar sem a necessidade de uma autoridade central.
As operações de mineração também são responsáveis pela introdução de novas unidades na oferta existente em circulação. No entanto, a mineração de criptomoedas segue um conjunto de regras rigidamente codificadas que regem o processo de mineração e impedem que alguém crie novas unidades arbitrariamente. Estas regras são integradas nos protocolos subjacentes da criptomoeda e aplicadas por toda a rede composta por milhares de nós.
Para criar novas unidades de criptomoedas, os mineradores usam seu poder computacional para resolver quebra-cabeças criptográficos complexos. O primeiro minerador a resolver o quebra-cabeça tem o direito de adicionar um novo bloco de transações ao blockchain e transmiti-lo para a rede.
Como funciona a mineração de criptografia?
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 e organizá-las em blocos.
Você pode pensar em um bloco como uma página do livro-razão do blockchain, onde múltiplas transações são registradas (junto com outros dados). Especificamente, um nó de mineração é responsável por coletar transações não confirmadas do pool de memória e montá-las em um bloco candidato.
Então o minerador tentará converter este bloco candidato em um bloco válido e confirmado. Para fazer 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 que consiste em criptomoedas recém-criadas e taxas de transação. Vamos dar uma olhada mais de perto em como isso funciona.
Etapa 1: transações com hash
O primeiro passo na mineração de um bloco é pegar as transações pendentes do pool de memória e enviá-las, uma por uma, por meio de uma função hash. Cada vez que os dados passam por uma função hash, um resultado de tamanho fixo chamado hash é gerado.
No contexto da mineração, o hash de cada transação consiste em uma sequência de números e letras que serve como identificador. O hash da transação representa todas as informações contidas nessa transação.
Além de fazer hash e listar cada transação individualmente, o minerador também adiciona uma transação personalizada, na qual envia para si mesmo a recompensa do bloco. Essa transação é chamada de transação coinbase e é o que cria novas unidades de criptomoedas. Na maioria dos casos, a transação da Coinbase é a primeira a ser registrada em um novo bloco, seguida por quaisquer transações pendentes que deseja validar.
Etapa 2: Criando 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). Uma árvore Merkle é gerada organizando hashes de transação em pares e, em seguida, fazendo hash deles.
As novas saídas de hash são então organizadas em pares e submetidas a hash mais uma vez, e o processo é repetido até que um hash exclusivo seja criado. Este último hash também é chamado de hash raiz (ou raiz Merkle) e é essencialmente o hash que representa todos os hashes anteriores que foram usados para gerá-lo.
Etapa 3: Encontre um cabeçalho de bloco válido (hash de bloco)
Um cabeçalho de 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 mineradores combinam o hash do bloco anterior com o hash raiz do seu bloco candidato para gerar um novo hash de bloco. Mas além desses dois elementos, eles também devem adicionar um número arbitrário chamado nonce.
Portanto, quando o minerador tenta validar seu bloco candidato, ele deve combinar o hash raiz, o hash do bloco anterior e um nonce e, em seguida, enviá-los por meio de uma função hash. Seu objetivo é criar um hash considerado válido.
Como o hash raiz e o hash do bloco anterior não podem ser alterados, 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, determinado pelo protocolo. Na mineração de Bitcoin, o hash do bloco deve começar com um certo número de zeros, isso é chamado de dificuldade de mineração.
Passo 4: Transmita o bloco minado
Como acabamos de ver, os mineradores precisam fazer hash do cabeçalho do bloco repetidamente, com diferentes valores de nonce. Eles repetem esse trabalho até encontrarem um hash de bloco válido. O minerador que o encontrar transmitirá seu bloco na rede. Todos os outros nós verificarão se o bloco e seu hash são válidos e, em caso afirmativo, adicionarão o novo bloco à sua cópia do blockchain.
Neste ponto, o bloco candidato torna-se um bloco confirmado e os mineradores passam a minerar o próximo bloco. Os mineradores que não conseguiram encontrar um hash válido a tempo abandonam seu bloco candidato e a corrida pela mineração começa novamente.
O que acontece se dois blocos forem minerados ao mesmo tempo?
Às vezes, dois mineradores transmitem um bloco válido ao mesmo tempo e a rede acaba com dois blocos concorrentes. Os mineiros então começam a minerar o próximo bloco com base no bloco que receberam primeiro. Isso resulta na divisão (temporária) da rede em duas versões diferentes do blockchain.
A competição entre estes blocos continuará até que o próximo bloco seja minerado, seguindo qualquer um dos blocos concorrentes. Quando um novo bloco é minerado, o bloco anterior é considerado o vencedor. O bloco abandonado é chamado de bloco órfão ou bloco obsoleto, o que faz com que todos os mineradores que escolheram esse bloco mudem para a cadeia do bloco vencedor.
Qual é a dificuldade de mineração?
A dificuldade de mineração é regularmente ajustada pelo protocolo de forma a garantir uma taxa constante de criação de novos blocos e, portanto, uma emissão regular e previsível de novas unidades de criptomoeda. A dificuldade se ajusta proporcionalmente ao poder de computação (taxa de hash) dedicado à rede.
Portanto, sempre que novos mineradores ingressam na rede e a concorrência aumenta, a dificuldade de hashing aumenta, evitando que o tempo médio de bloqueio diminua. Por outro lado, se muitos mineradores decidirem sair da rede, a dificuldade de hash diminuirá, tornando menos difícil minerar um novo bloco. Esses ajustes ajudam a manter o tempo de bloqueio constante, independente do poder total de hashing da rede.
Tipos de mineração de criptomoedas
Não existe um método único para minerar criptomoedas. O equipamento e o processo mudam à medida que novos hardwares e algoritmos de consenso aparecem. Normalmente, os mineradores usam dispositivos de computação específicos para resolver equações criptográficas complexas. Vamos ver como funcionam alguns dos métodos de mineração mais comuns.
Mineração de CPU
A mineração da unidade central de processamento (CPU) envolve o uso do processador de um computador para executar as funções hash exigidas pelo consenso PoW. Nos primeiros dias do Bitcoin, o custo e a barreira à entrada da mineração eram baixos. A dificuldade de mineração poderia ser tratada por um processador normal, então qualquer um poderia 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. Além disso, a evolução de máquinas de mineração com maior poder computacional acabou tornando a mineração por CPU quase impossível. Hoje, 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 geralmente sejam usados para videogames ou renderização gráfica, eles também podem ser usados para mineração.
As GPUs são relativamente baratas e mais flexíveis que o hardware de mineração ASIC. Algumas altcoins podem ser extraídas com GPUs, mas a eficiência depende do algoritmo de mineração e da dificuldade.
Mineração ASIC
Um circuito integrado de aplicação específica (ASIC) é projetado para um uso específico. No campo criptográfico, refere-se a hardware especializado desenvolvido para mineração. A mineração ASIC é conhecida por sua eficiência, mas também por seu alto custo. Como os mineradores ASIC são de última geração, o custo de uma unidade é muito maior do que as unidades centrais de processamento (CPUs) ou placas gráficas.
Além disso, os avanços contínuos na tecnologia ASIC podem rapidamente tornar os modelos ASIC mais antigos antieconômicos e, portanto, exigir substituição regular. Mesmo excluindo os custos de eletricidade, a mineração ASIC é um dos métodos mais caros.
Piscinas de mineração
Como uma recompensa em bloco é dada ao primeiro minerador bem-sucedido, a probabilidade de encontrar o hash correto é extremamente baixa. Os mineradores com apenas uma pequena porcentagem do poder de mineração têm muito poucas chances 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 hash) para aumentar a probabilidade de ganhar recompensas em bloco. Quando o pool encontra um bloco com sucesso, os mineradores compartilham a recompensa igualmente entre todos os membros do pool, com base na quantidade de trabalho fornecido.
Os pools de mineração podem ser benéficos para mineradores individuais em termos de custos de hardware e eletricidade, mas o seu domínio na mineração levanta preocupações sobre um ataque de 51% às redes.
O que é mineração de Bitcoin e como funciona?
Bitcoin é o exemplo mais popular e bem estabelecido de criptomoeda de mineração. A mineração de Bitcoin é baseada no algoritmo de consenso PoW.
Prova de Trabalho (PoW) é o mecanismo de consenso blockchain original criado por Satoshi Nakamoto. Foi introduzido no white paper Bitcoin em 2008. Resumindo, o PoW determina como uma rede blockchain alcança consenso entre todos os participantes distribuídos sem um intermediário terceirizado. Para fazer isso, é necessário um poder computacional significativo para dissuadir atores mal-intencionados.
Como vimos, as transações numa rede PoW são verificadas pelos mineiros. Para ganhar o direito de minerar o próximo bloco, os mineradores competem resolvendo quebra-cabeças criptográficos complexos usando hardware de mineração especializado. O primeiro minerador a encontrar uma solução válida pode então transmitir seu bloco de transações no blockchain e receber a recompensa do bloco.
A quantidade de criptografia em uma recompensa em bloco varia entre as diferentes redes. Por exemplo, no blockchain Bitcoin, um minerador que encontrar um bloco pode receber 6,25 BTC mais taxas como recompensa do bloco (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 criptografia será lucrativa em 2023?
Embora seja possível ganhar dinheiro extraindo criptomoedas, isso requer consideração cuidadosa, gerenciamento de risco e pesquisa. 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 adotam frequentemente práticas de gestão de riscos e avaliam os potenciais custos e benefícios da mineração antes do lançamento.
A rentabilidade da mineração de criptomoedas depende de vários fatores. Uma delas é a evolução do preço das criptomoedas. Quando os preços das criptomoedas aumentam, o valor da moeda fiduciária das recompensas da mineração também aumenta. Por outro lado, a rentabilidade pode diminuir à medida que os preços caem.
A eficiência do hardware de mineração também é um fator crucial na determinação da lucratividade da mineração. O hardware de mineração pode ser caro e, portanto, os mineradores devem equilibrar o custo do hardware com os lucros potenciais que ele pode gerar. Outro factor a considerar é o custo da electricidade. Se for demasiado elevado, pode prejudicar os lucros e tornar a mineração não lucrativa.
Além disso, o hardware de mineração pode precisar ser atualizado com relativa frequência, pois tende a ficar desatualizado rapidamente. Os novos modelos terão um desempenho melhor do que os antigos e se os mineiros não tiverem orçamento para atualizar as suas máquinas, provavelmente terão dificuldades para se manterem competitivos.
Finalmente, existem as mudanças que ocorrem no nível do protocolo. Por exemplo, a redução do Bitcoin pela metade pode afetar a lucratividade da mineração porque reduz pela metade a recompensa pela mineração de um bloco. Além disso, o Ethereum mudou completamente do mecanismo de consenso PoW para Prova de Participação (PoS) em setembro de 2022, tornando a mineração inútil.
Conclusão
A mineração de criptomoedas é parte essencial do bitcoin e de outros blockchains PoW, pois contribui para a segurança da rede e a regularidade na emissão de novas unidades. 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 criptografia?
A mineração tem certas vantagens e desvantagens, sendo a mais óbvia a receita potencial das recompensas em bloco. Contudo, os lucros da mineração podem ser afectados por uma série de factores, incluindo custos de electricidade e preços de mercado. Portanto, antes de começar a minerar, você precisa fazer sua própria pesquisa (DYOR) e avaliar todos os riscos potenciais.
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