Mineração de Criptomoedas: O que é e Por que ela é importante?

No contexto das moedas digitais, o termo “mineração” pode evocar diversas imagens em sua mente, possivelmente fazendo você pensar na extração de ouro ou carvão da terra.

Na realidade, a mineração de criptomoedas é um processo inteiramente digital que simplesmente facilita a colaboração honesta entre pessoas desconhecidas. Embora a mineração ocasionalmente gere valor econômico na forma de recompensas, sua principal finalidade é manter uma rede descentralizada funcionando de forma segura.

Se esta descrição lhe parecer complicada, não se preocupe, pois na sequência deste artigo, vamos explorar o que significa minerar uma moeda digital e por que esse sistema deve existir em primeiro lugar. Também discutiremos aspectos diversos, como sua rentabilidade e seu potencial impacto ambiental ao longo do caminho.

Embora a maior parte deste artigo se concentre na mineração de Bitcoin, os mesmos princípios se aplicam à maioria das outras criptomoedas. A única exceção são os ativos digitais que utilizam métodos alternativos para atingir o consenso, como é o caso do Cardano.

Por que a mineração de criptomoedas é necessária?

A primeira e mais famosa aplicação da mineração está relacionada ao Bitcoin, uma criação atribuída ao pseudônimo Satoshi Nakamoto. Embora as tentativas de desenvolver moedas eletrônicas não fossem novidade em 2009, o Bitcoin se destacou por ser a primeira moeda verdadeiramente descentralizada.

Antes do surgimento do Bitcoin, todas as moedas dependiam de alguma forma de autoridade central. Essa abordagem apresentava várias desvantagens, principalmente a necessidade de confiar no emissor e nas entidades superiores na hierarquia. Até mesmo serviços comuns, como o PayPal, detinham controle absoluto sobre os fundos mantidos na plataforma e podiam congelá-los a qualquer momento.

O Bitcoin, por outro lado, eliminou essa estrutura centralizada. Para utilizá-lo, não é necessário obter permissão de um banco central ou intermediário, tampouco é obrigatório assinar qualquer documento. Tudo o que você precisa é de uma conexão com a internet. Além disso, uma vez que você adquira criptomoedas, ninguém pode confiscá-las sem o seu consentimento.

O Bitcoin alcançou esse nível de descentralização e segurança por meio de um algoritmo conhecido como Prova de Trabalho, e a mineração é a aplicação prática desse algoritmo.

De forma simplificada, o Bitcoin utiliza um sistema em que qualquer pessoa pode propor novas transações, mas essas transações só são consideradas válidas quando os outros participantes da rede chegam a um consenso sobre sua legitimidade. Esse sistema também garante que transações anteriores não possam ser alteradas ou revertidas por indivíduos mal-intencionados, conferindo ao Bitcoin a característica de imutabilidade.

Embora possa parecer simples chegar a um consenso unânime, na prática, é um desafio extremamente complexo, especialmente quando envolve dinheiro real. Você confiaria em um grupo de estranhos para assegurar que seu dinheiro chegue às mãos da pessoa certa? A resposta é provavelmente não.

Por esse motivo, Satoshi Nakamoto acreditava que a única maneira de alcançar consenso em uma rede de criptomoedas era incentivar alguns usuários a trabalharem para a rede em troca de recompensas. Foi assim que o sistema foi batizado de “Prova de Trabalho”.

A prova de trabalho é essencialmente uma CPU, um voto.

Satoshi Nakamoto

Exploraremos esta interação de “trabalho” e incentivos numa seção posterior. Por enquanto, saiba que todas as partes interessadas no ecossistema das criptomoedas são incentivadas a agir no melhor interesse da rede, portanto, é extremamente improvável que apoiem atos maliciosos.

O que a mineração alcança?

Vejamos uma rede típica de criptomoeda para responder a essa pergunta. Os participantes podem ser amplamente classificados em três grupos:

1. Usuários : são usuários finais – participantes como você e eu – que enviam e recebem fundos. Os usuários iniciam transações por meio de sua carteira criptografada, que é essencialmente um software. Isso, por sua vez, transmite detalhes relevantes (como quantidade e endereço de destino) para o restante da rede.
2. Nodes : Nodes são usuários voluntários que mantêm uma cópia do blockchain Bitcoin em seus computadores. Eles também assumem a responsabilidade de reconhecer novas transações divulgadas pelos usuários. Finalmente, os nós impõem uma lista abrangente de regras específicas da rede que todas as transações recebidas devem cumprir.
3. Nós de mineração : são nós especializados que se voluntariam para verificar as transações de entrada mencionadas acima. Não há risco ou taxa de entrada envolvida, desde que o minerador possa contribuir com poder computacional para o processo de verificação. Em troca, eles recebem compensação na forma de recompensas simbólicas, taxas de transação ou ambos.

Como você provavelmente já deve ter percebido, há uma relação simbiótica muito clara entre os três grupos. Os nós não aceitarão transações ilegítimas dos usuários. No entanto, os mineradores devem cumprir as regras da rede para receberem sua compensação.

Grandes quantidades de poder computacional não são baratas nem infinitas, por isso os mineradores o utilizam criteriosamente por sua própria vontade. E é aí que reside a beleza da mineração – ela permite o consenso descentralizado e é autoregulada por natureza.

Vale ressaltar que você não precisa entender de mineração para simplesmente usar uma criptomoeda. Provavelmente, você também não pensa em como os bancos processam transações nos bastidores.

A maioria das bolsas e carteiras digitais atualmente simplificou as interfaces de usuário. No entanto, nos bastidores, o Bitcoin e a maioria das criptomoedas usam um livro-razão que monitora todas as transações desde o início da rede. Esse livro-razão é comumente chamado de blockchain. O termo também fornece uma grande pista para entender como a mineração funciona.

No contexto do Bitcoin, novas transações não confirmadas são agrupadas em um bloco a cada 10 minutos. Esse bloco também incluirá um carimbo de data/hora e uma referência ao bloco anterior. Isso significa que todos os blocos estão interligados desde 2009 – como uma espécie de cadeia de blocos, entendeu?

Então, o que tudo isso tem a ver com mineração? Na verdade, bastante. Os mineradores têm a tarefa de criar esses blocos, e, embora o processo seja relativamente simples, não é nada fácil.

Leia mais : O que é um blockchain?

Como funciona a mineração: o ciclo de vida de uma transação de criptomoeda

Logo após a carteira de um usuário enviar uma transação, um nó próximo a captura e a coloca na mempool do Bitcoin, que é essencialmente um espaço onde transações aguardam confirmação.

A cada poucos minutos, mineradores de todo o mundo acessam essa mempool e selecionam um conjunto de transações para incluir no próximo bloco. Uma transação típica de Bitcoin ocupa menos de 1 KB, permitindo que os mineradores coloquem várias transações em um único bloco de 1 MB. No entanto, os mineradores costumam dar prioridade às transações com as taxas mais altas, visando maximizar seus ganhos.

Uma vez que um bloco é montado, os mineradores não podem simplesmente submetê-lo imediatamente. Isso criaria um sistema injusto, onde a velocidade da conexão à internet seria o único fator determinante.

Em vez disso, cada minerador deve dedicar poder computacional para resolver um problema matemático específico daquele bloco em particular. O primeiro minerador a encontrar uma solução válida tem seu bloco aceito pelos outros nós. É por isso que esse algoritmo é chamado de prova de trabalho – os mineradores devem demonstrar que realizaram um trabalho computacional para receberem sua recompensa.

Mas o que exatamente é esse problema matemático e o que torna uma solução válida? Em resumo, os mineradores executam um algoritmo de computador que usa os dados do bloco como entrada e produz uma saída consistente de 256 bits. Essa saída geralmente é representada em formato hexadecimal, onde cada caractere tem quatro bits.

Por exemplo, a frase “Eu amo Bitcoin” geraria um hash de exatamente 256 bits (representado por 64 caracteres hexadecimais), como o seguinte:

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Gerar um hash desse tipo é uma tarefa relativamente simples para um computador, e até mesmo seres humanos podem fazê-lo. No entanto, reverter o processo (encontrar a entrada original do hash) é virtualmente impossível, a menos que você tenha um supercomputador.

Então, qual é o desafio nisso? Bem, as criptomoedas estabelecem uma restrição arbitrária para aumentar a dificuldade de encontrar um hash válido. No caso do Bitcoin, os mineradores devem encontrar um hash que comece com pelo menos 19 zeros à esquerda. Veja o exemplo abaixo, cortesia do bloco Bitcoin 692174:

0000000000000000000100a4681fe264d4ac31e6a5fd0ce8b78a0f807a98289b

Isso é alcançado adicionando um número aleatório chamado “nonce” ao final dos dados do bloco em cada cálculo de hash. Em outras palavras, toda vez que a entrada é alterada, um novo hash correspondente é gerado. No caso do bloco mencionado, o valor do nonce é 1.567.882.533. Com os dados do bloco e o valor do nonce, você pode calcular o hash (manualmente ou por meio de código de computador) para verificar se o trabalho foi realmente feito.

Dessa forma, mineradores de todo o mundo calculam trilhões de hashes por segundo até encontrarem o primeiro que atenda aos critérios necessários. O desempenho do hardware de mineração é frequentemente medido em terahashes por segundo. No entanto, mesmo com essa capacidade computacional, seria necessário um grande número de mineradores para encontrar uma única solução válida.

Como a mineração evita que a história seja reescrita

Lembra como cada bloco está vinculado ao anterior em um blockchain? Agora considere que qualquer invasor em potencial precisaria não apenas calcular o hash do próximo bloco mais rápido do que todos os outros, mas também de cada bloco anterior. E se a cadeia for quebrada pelo menos uma vez, a rede saberá automaticamente que deve descartar a solução proposta.

Satoshi Nakamoto também explicou a permanência da transação no white paper do Bitcoin. Mais especificamente, “Uma vez que o esforço da CPU tenha sido despendido para satisfazê-lo à prova de trabalho, o bloco não pode ser alterado sem refazer o trabalho”.

Como as transações mais antigas são mais confiáveis, os comerciantes que aceitam pagamentos em Bitcoin muitas vezes esperam que o seu pagamento envelheça alguns blocos. Isso também é conhecido como “confirmações” em muitos programas de carteira, como o Electrum:Calvin Wankhede / Autoridade Android

Na captura de tela acima, o relógio às 14h significa uma de seis confirmações para ambas as transações. Seis confirmações são o padrão ouro usado para garantir o sucesso de uma transação Bitcoin. No entanto, três também são frequentemente aceitos para transações de baixo valor.

Notavelmente, novos blocos são descobertos na rede Bitcoin aproximadamente a cada 10 minutos ou mais. Se ocorrer um desvio significativo, a rede ajusta automaticamente a dificuldade de cálculo do hash para colocá-la de volta na linha.

Você pode estar se perguntando o que acontece com os mineradores que não conseguem calcular uma solução válida a tempo. A resposta é muito simples: eles não ganham nada. Como os blocos são encontrados aproximadamente a cada 10 minutos no caso do Bitcoin, todos recomeçam e tentam encontrar a próxima solução.

A mineração de criptomoedas é uma situação arbitrária em que o vencedor leva tudo, em que a única garantia é a probabilidade matemática.

Se você dedicar uma quantidade razoável de poder computacional à rede, as leis da probabilidade ditarão que você encontrará uma solução mais cedo ou mais tarde. Um minerador que contribui com 1% da taxa total de hash do Bitcoin, por exemplo, tem 1 chance em 100 de encontrar um bloco.

Compreender como os mineiros são incentivados

Agora sabemos como funciona a mineração e por que ela é importante. Mas como os mineiros recebem remuneração pelo seu trabalho? Simplificando, existem duas maneiras pelas quais uma rede de criptomoeda recompensa os mineradores: recompensas em bloco e taxas de transação.

No caso do Bitcoin, cada bloco gera 6,25 BTC — e é creditado apenas ao minerador com o hash vencedor. Em 2009, esse número era de 50 BTC, e é assim que temos agora 19 milhões de Bitcoins em circulação.

Como a rede determina um limite auto-imposto de 21 milhões de Bitcoins, a mineração continuará rendendo recompensas até que esse limite seja atingido. No entanto, as recompensas em bloco do Bitcoin caem pela metade a cada quatro anos. Isso significa que o 21 milionésimo token final não entrará em circulação até o ano 2140.

As recompensas em bloco funcionam de maneira diferente dependendo da moeda. Ethereum, por exemplo, tem uma recompensa fixa de 2 blocos ETH sem limite máximo.

As taxas de transação representam a segunda fonte de receita para os mineradores. Conforme mencionado anteriormente, as transações com as taxas mais altas no mempool são priorizadas pelos mineradores. Isto leva a uma guerra de licitações quando a rede fica ocupada, à medida que milhares de indivíduos pagam montantes cada vez mais elevados para liquidar as suas transacções o mais rapidamente possível.

Eterscan

A captura de tela acima do bloco Ethereum 12907670 destaca tudo o que aprendemos até agora. A recompensa total ganha pelo minerador neste caso foi de 2,4467 ETH. Esse valor inclui a recompensa do bloco de 2 ETH e um componente de taxa de transação de 0,4467 ETH. Também nos diz que o bloco incluiu mais de 200 transações e estava 99,94% cheio.

Notavelmente, o Ethereum começou a destruir as taxas de transação em agosto de 2021 como parte da atualização da rede de Londres. Este movimento teve como objetivo tornar a rede deflacionária, uma vez que a oferta total de Ethereum tem aumentado constantemente há anos.

Dada a forma como as taxas de queima ou destruição afectam os resultados financeiros de um mineiro, não é surpreendente que a comunidade mineira se tenha oposto veementemente a esta proposta inicialmente. No entanto, mostra que, embora os mineiros tenham fluxos de receitas definidos, as especificidades podem diferir significativamente de uma criptomoeda para outra.

Bitmain

A economia da mineração: não é um dinheiro fácil

A mineração pode parecer extremamente lucrativa se você estiver por dentro. Porém, a simples participação no processo não garante lucro.

Como você pode imaginar, há custos significativos envolvidos na gestão de uma operação de mineração. Em determinado momento, um desktop ou laptop poderia extrair vários Bitcoins em questão de dias. Hoje em dia, porém, mesmo com algumas dezenas de computadores de alto desempenho, talvez você nunca encontre um bloqueio. Isso ocorre porque a mineração de criptomoedas tem se tornado cada vez mais difícil nos últimos anos, computacionalmente falando.

Hardware especializado, ou circuitos integrados de aplicação específica (ASICs), são excelentes no cálculo de hashes e nada mais. Eles praticamente deixam o hardware pronto para uso comendo poeira. No entanto, o custo inicial de aquisição desse tipo de hardware é um grande impedimento para o cidadão comum, e os fabricantes chineses que os fabricam geralmente preferem vender a granel.

Embora algumas criptomoedas como Ethereum e Monero tenham empregado resistência ASIC para incentivar a diversidade de mineradores, outras, como Bitcoin, agora são apenas ASIC. Ainda assim, isso significa que você pode minerar Monero no computador ou smartphone em que está lendo isto, desde que seu hardware seja relativamente recente.

Deixando de lado a facilidade de mineração, se vale a pena para você depende de mais um fator crucial, ou seja, o custo da eletricidade. Em muitos casos, pode ser um obstáculo.

Analisando os números

Veja o Antminer S9, por exemplo, que é um minerador ASIC de setembro de 2017. Ele pode produzir 13,5 terahashes por segundo e tem um consumo de energia nominal de 1.300 watts. Se você inserir esses números na calculadora de lucratividade do CryptoCompare , rapidamente ficará evidente que essa configuração não é nada lucrativa.

O maior contribuinte para este problema é o custo da eletricidade. Mesmo que o Antminer S9 possa render 0,0037 BTC ou US$ 120 por mês em 2021, você pagaria tanto ou mais em custos de eletricidade. Isso significa que o S9 é inútil ou lixo eletrônico? Não exatamente.

Embora tenhamos estimado o custo da eletricidade em US$ 0,2 por quilowatt-hora, esse valor pode variar dependendo da região em que você mora. Os preços médios da eletricidade na Alemanha, por exemplo, giram em torno de US$ 0,3/kWh. No Irã, por outro lado, você pode esperar pagar apenas US$ 0,01/kWh.

Não surpreende, portanto, que as operações mineiras tenham surgido em regiões que dispõem de fontes de electricidade baratas e abundantes. Na verdade, a empresa mineira Riot Blockchain, sediada nos EUA, depende de fontes solares, eólicas e hidroelétricas para cerca de 56% das suas necessidades de eletricidade. Com os baixos custos de energia nas instalações solares próprias, o hardware ineficiente também se torna rentável.

Para hardware moderno, como o mais recente Antminer S19 Pro, os lucros são ainda mais lucrativos.

Tenha em mente, entretanto, que o preço individual desse hardware pode facilmente chegar a US$ 10.000. A menos que você compre direto de uma fábrica, levará meses para recuperar seu investimento inicial. E nessa altura, você pode esperar que os lucros também diminuam lentamente devido ao aumento da concorrência.

Então a mineração não é lucrativa? Absolutamente não – e a escassez de chips em 2021 é a prova disso. No entanto, a mineração é certamente um jogo de hiperotimização que requer bastante conhecimento técnico e paciência.

Veja também: A escassez global de chips de computador explicada

Os mineradores de criptomoedas operam de forma independente?

Para que uma criptomoeda seja verdadeiramente descentralizada, cada minerador deveria, idealmente, controlar apenas uma pequena fração da taxa de hash total da rede. Na verdade, a maioria dos mineradores nos primeiros dias do Bitcoin eram indivíduos que usavam seus laptops ou computadores para extrair novos blocos.

Com o tempo, porém, o fascínio pelo lucro motivou muitos mineradores empreendedores a comprar hardware inteiro para data centers para obter lucro máximo. Isto representa um problema único, uma vez que a probabilidade de encontrar um bloco tornou-se astronomicamente pequena para a maioria dos mineradores de pequena escala. Felizmente, uma solução – ou mais apropriadamente, um meio-termo – para este problema surgiu na forma de pools de mineração.

Pools de mineração são o que você obtém quando um grupo de pessoas se reúne e combina seu poder computacional para aumentar suas chances de encontrar o hash certo. Qualquer recompensa obtida é então dividida entre todos os participantes do pool, dependendo da quantidade de poder que eles contribuíram para encontrar aquele bloco.

Participar de um pool reduz enormemente o risco de azar para todos os envolvidos, uma vez que a probabilidade está do seu lado. Os pools geralmente cobram uma pequena taxa para coordenar tudo – normalmente menos de um por cento para mineradores de grande escala.

Como os blockchains de criptomoedas são transparentes por design, podemos ver exatamente o quão influentes esses pools são.

Cadeira de bloco

No caso do Bitcoin, mais de 70% da taxa total de hash da rede vem de pools de mineração conhecidos. No entanto, nenhum pool controla uma participação maioritária, o que significa que a criptomoeda é suficientemente descentralizada.

A centralização da taxa de hash é uma ameaça muito tangível às criptomoedas – especialmente às menores que lutam para atrair mineradores. Quando uma entidade controla uma participação maioritária numa rede, a criptomoeda torna-se vulnerável a ataques. Olhando para os números da taxa de hash do Bitcoin, no entanto, não há motivo real para preocupação.

A mineração de criptomoedas é um tema extremamente controverso atualmente, com muitas explicações contraditórias ou abstratas espalhadas por aí. Esperamos que este artigo tenha esclarecido o que acontece nos bastidores e como um sistema de incentivos mantém honesta uma rede de um trilhão de dólares.

Para ler mais, confira nossos aprofundamentos em Bitcoin e Ethereum – o último dos quais planeja eliminar completamente o algoritmo de prova de trabalho e a mineração de criptomoedas.