Mineração de Bitcoin: Um guia completo

A mineração de Bitcoin é um processo que valida transações com Bitcoin e emite novos Bitcoin (BTC) em circulação.

A mineração de Bitcoin ajuda a:

• Incentivar mineradores que propõem a criação e verificam novas transações para a blockchain do Bitcoin.

• Proteger a blockchain do Bitcoin contra ataques.

• Gerenciar a criação e o fluxo de novas unidades da criptomoeda Bitcoin que entra no mercado pela primeira vez.

De forma similar ao processo físico de mineração de metais preciosos, como o ouro, a mineração de Bitcoin exige ferramentas especializadas, energia e um pouco de sorte.

No lugar de pás e peneiras, no entanto, os mineradores de Bitcoin competem entre si usando equipamentos com propósitos computacionais. 

O objetivo de cada minerador é ganhar a competição de natureza criptográfica. O vencedor de cada rodada recebe por seus esforços uma tão desejada recompensa de bloco. Ele também recebe o direito de propor que um novo bloco de dado de operação pendente se junte à blockchain.

Se isso tudo for novidade para você, continue lendo nosso guia completo sobre mineração de Bitcoin abaixo.

Mas se você quiser entender tudo de forma mais técnica e aprofundada, talvez se interesse em conferir nosso artigo  Como as criptomoedas usam criptografia?

Antes de nos aprofundarmos na mecânica do Bitcoin, é importante compreendermos porque a mineração de bitcoins acontece para início de conversa.

A rede Bitcoin não é gerenciada por um banco central, bilionários poderosos ou uma instituição financeira intermediária. Em vez disso, ela é gerenciada coletivamente por voluntários espalhados no mundo todo e qualquer pessoa pode se juntar à ela. 

Isso significa que, para operar e funcionar, o Bitcoin depende da cooperação dos seus usuários. Em troca da dedicação do poder computacional dos usuários na validação de transações, o protocolo recompensa os mineradores com novas unidades da criptomoeda BItcoin. 

Por meio do incentivo à cooperação, os mineradores, de forma coletiva, promovem a segurança na rede, tornando quaisquer tentativas de agentes maliciosas para ganhar controle sobre ela extremamente caras.

Para entender melhor a descentralização do Bitcoin, vamos ver como funciona uma empresa tradicional, controlada de forma centralizada, como a Uber. 

Imagine se a Uber fosse administrada de forma coletiva por milhões de motoristas de taxi e usuários do aplicativo, em vez de por um seleto grupo de altos executivos. Nessa versão mais descentralizada para Uber, todas as partes envolvidas iriam concordar de forma coletiva sobre como seria feito o pagamento dos motoristas e como o aplicativo de corridas funcionaria — em vez dessas decisões serem tomadas por uma equipe de executivos.

Além disso, em vez de a gestão de funções importantes, como administração e desenvolvimento de aplicações, ser feita pela empresa, qualquer pessoa no mundo poderia contribuir para estas funções a partir de casa, utilizando os seus próprios dispositivos. Isso poderia criar um ecossistema muito mais acessível e com muito mais transparência para todos.  

Dito isto, este nível de descentralização pode introduzir algumas questões sérias; se qualquer pessoa pode participar na rede e não há’ uma autoridade única que supervisione suas operações, como é possível dissuadir pessoas desonestas de tentarem corromper a rede e como é possível garantir que todos colaborem de maneira eficaz?

É aqui que entra algo chamado de mecanismo de consenso da blockchain.

Em termos simples, a mineração de bitcoin é uma corrida para ganhar um jogo de sorte que se repete cerca de uma vez a cada dez minutos.

Ela envolve o uso de máquinas especializadas por parte dos mineradores para gerar valores aleatórios. Vence aquele que gerar um valor que supere o valor-alvo. A parte complicada é que os mineradores não têm controle sobre os números gerados por eles. Eles só podem continuar gerando novos valores na expectativa de que eventualmente esbarrem no valor correto.

Quando alguém faz isso, eles anunciam o valor para todos os outros mineradores na rede, para que eles confiram sua validade.

Um jeito mais fácil de entender esse processo é imaginar milhares de pessoas tentando resolver um cubo mágico, todas vendadas e ao mesmo tempo. 

No início, cada pessoa tem seu próprio cubo, com os lados misturados de forma idêntica. Quando a competição tem início, cada um dos participantes começa a girar seus cubos aleatoriamente, até que um fiscal anuncie o vencedor O resto dos competidores removem as vendas dos seus olhos e inspecionam o cubo do vencedor’ para verificar sua conclusão. Em seguida, toda a competição se repete.

Entendeu? Vamos nos aprofundar um pouco mais. 

Para ser mais específico, os mineradores competem entre si usando computadores especiais para gerar hashes criptográficos — geralmente muitos milhões deles por segundo —, na expectativa de serem os primeiros a adivinhar o hash correto.

Você pode imaginar cada novo hash como uma única rodada do cubo mágico. 

O primeiro minerador a adivinhar o hash corretamente ganha o direito de adicionar aquele bloco à blockchain. Em troca por seu trabalho, o minerador recebe a recompensa de bloco.

Um mecanismo de consenso de blockchain é um sistema controlado por computador que garante aos participantes de uma rede descentralizada a possibilidade de se chegar a um consenso sobre novos dados que entram na blockchain.

Como os blocos do Bitcoin e os dados de transação dentro deles se tornam permanentes após serem adicionados à blockchain, é crucial que as transações sejam válidas. 

Por exemplo, a rede deve garantir que as pessoas não tentem transferir fundos que não possuem de verdade, ou que “gastem o mesmo saldo duas vezes”, enviando-o para duas pessoas diferentes ao mesmo tempo

Os mecanismos de consenso ajudam a rede a concordar de forma coletiva sobre tais questões para garantir que novas transações sigam as regras do protocolo antes de serem adicionadas permanentemente à blockchain.

Há uma variedade de diferentes mecanismos de consenso que podem ser empregados em uma rede baseada em blockchain, cada um dos quais com seu próprio método específico de filtragem de usuários desonestos. 

O Bitcoin usa o mecanismo de consenso prova de trabalho (PoW) — um sistema que envolve poder computacional e energia garantir que os participantes ajam em conformidade com o que é melhor para a rede. 

Este método utiliza conceitos da teoria de jogos, um campo de estudo matemático sobre como os humanos interagem entre si. Ao exigir que os participantes assumam riscos — ao comprar equipamentos e arcar com custos operacionais — o sistema de prova de trabalho ajuda a dissuadir agentes mal intencionados de tentarem corromper a rede.

Você pode saber mais sobre prova de trabalho e outros tipos de mecanismo de consenso em nosso artigo do Centro de Aprendizado da Kraken O que é um mecanismo de consenso de blockchain?

Hashes são códigos de comprimento fixo criados quando alguém executa qualquer tipo de entrada por meio de uma função de hash criptográfico.

Você pode imaginar funções de hash criptográficos como máquinas de código mágico que podem pegar qualquer coisa, que vá de uma letra a uma enciclopédia, e transformá-la em um código de comprimento fixo totalmente único e aleatório.

Muitos tipos de algoritmos de hash surgiram ao longo dos anos. Cada um deles usa uma metodologia distinta para pegar uma informação inserida e transformá-la em códigos aleatorizados.

A rede Bitcoin usa o Secure Hash Algorithm 256 (SHA-256), desenvolvido originalmente pela Agência de Segurança Nacional dos Estados Unidos (NSA).

Hashes do SHA-256 são códigos hexadecimais com comprimento fixo de 28 caracteres que contêm uma mistura de números entre 0-9 e letras entre AF. 

Não importa’ quão pequena ou grande seja uma informação inserida, ela sempre gerará um código exatamente do mesmo comprimento. Por exemplo, executar a palavra “Olá” ou um livro inteiro do Senhor dos Anéis no algoritmo SHA-256 produzirá dois códigos hash únicos de 28 caracteres.

Hashes são de vital importância no processo de mineração, pois possuem diversas características únicas.

Hashes são:

• Determinísticos – A mesma informação inserida sempre produzirá exatamente o mesmo código hash.

• Unidirecionais – Embora seja fácil transformar uma informação inserida em um hash, é impossível saber qual foi a informação inserida que gerou aquele hash.

• Aleatórios – Os códigos hash não têm nenhuma semelhança com as informações inseridas que os geraram.

• Únicos – Nunca há dois hashes iguais.

O que há’ de especial nesses recursos é que se uma pessoa modifica apenas uma pequena parte da informação inserida, ela cria um hash totalmente diferente.

Por exemplo, se você alterasse uma única letra em um livro de O Senhor dos Anéis, um código hash inteiramente novo seria produzido a partir dele, completamente diferente no primeiro.

Qualquer pessoa pode criar hashes executando uma informação inserida por meio de uma função de hash criptográfico. Você pode até tentar usar uma calculadora de hash on-line gratuita.

Para vencer a competição de mineração do Bitcoin e ganhar recompensas de bloco, os mineradores precisam criar um hash com um valor igual ou menor que objetivo definido de forma automática pelo próprio protocolo do Bitcoin. Esse valor é definido como o hash de destino.

Todo hash de destino terá um certo número de zeros a sua frente. Dependendo da dificuldade de mineração atual, também definida automaticamente pelo protocolo, podem haver muitos ou poucos zeros na frente.

Quanto mais zeros em sua frente um hash de destino-alvo tiver, mais difícil é para os mineradores descobri-lo, e vice-versa.

Por exemplo, um hash de destino típico de Bitcoin pode se parecer com isto.

00000000000a28ba41fe240e0b37

Um hash de destino mais fácil de ser descoberto se parece com isto.

000agh3h5g6711deabcc650918d9

Você percebeu que há consideravelmente menos zeros na frente?

Embora isso pareça trivial, a adição de um único zero torna a vitória na competição centenas de vezes mais difícil. 

Pense nisso como a diferença entre jogar uma moeda e ela dar cara três vezes seguidas e 20 vezes seguidas.

O hash de destino para cada novo bloco de transações é transmitido pela primeira vez para a rede como parte do bloco anterior. Essas informações ficam armazenadas no cabeçalho do bloco, que faz parte do bloco do Bitcoin que armazena várias informações importantes de identificação.

Também dentro do cabeçalho do bloco há um valor chamado nonce, abreviação em inglês de“número usado uma única vez”. 

Ao criar um hash para descobrir o hash de destino, todos os mineradores pegam o cabeçalho do bloco anterior, trocam o nonce por um número novo e o executam por meio do Algoritmo de hash SHA-256. Cada vez que o valor nonce é alterado, um hash totalmente novo é gerado.

Como é impossível para os mineradores saber quais entradas produzirão quais hashes, descobrir o hash de destino é uma simples questão de tentativa e erro. 

O processo de tentativa e verificação prossegue até que um minerador consiga criar um hash que tenha uma quantidade igual ou superior de zeros à frente do que o hash de destino.

O minerador vencedor então propõe um novo bloco de dados de transação a todos os outros mineradores na blockchain para que eles verifiquem de forma independente. Esses mineradores, que não venceram a competição de mineração, verificam o bloco proposto de forma independente para se certificarem de que ele é válido’.

Todo minerador que vence a competição de mineração ganha uma recompensa. 

Conhecido como recompensa de bloco, esse Bitcoin recém-criado compensa o minerador por seus esforços durante todo o processo de mineração. As recompensas de bloco também são a forma pela qual o novo Bitcoin entra em circulação 

Quando um minerador vende seu BTC, ele fica disponível para compra pelo resto do mercado de criptomoedas.

Quando o criador do Bitcoin’, Satoshi Nakamoto, lançou o protocolo em 2009, foi criado um programa de computador para gerenciar a quantidade de novas unidades de Bitcoin liberadas como recompensas de bloco. A cada 210.000 blocos, ou aproximadamente a cada quatro anos, ocorre um evento sistemático chamado halving  do Bitcoin.

Cada halving do Bitcoin reduz à metade automaticamente a quantidade de novos BTC dados como recompensas de bloco em 50% até que a próxima redução pela metade ocorra. Inicialmente, as recompensas de bloco eram de 50 BTC recém-criados para os mineradores de sucesso.

Em 28 de novembro de 2012, ocorreu o primeiro halving do Bitcoin, reduzindo as recompensas de bloco de 50 BTC para 25 BTC. O segundo halving foi ativado em 9 de julho de 2016 e reduziu as recompensas em mais 50%, para 12,5 BTC.

Essas reduções continuarão reduzindo programaticamente a quantidade de Bitcoin dada como recompensa de bloco em 50% a cada vez, até que o número de BTC em circulação atinja o limite máximo de 21 milhões. 

Assim que o protocolo emitir todos os 21.000.000 de Bitcoins, o que deverá acontecer no ano de 2140, nenhuma nova unidade de Bitcoin será criada.

Isso significa que todas as recompensas de bloco recebidas após 2140 conterão zero Bitcoin.

Quer saber ainda mais sobre como os Bitcoins entram em circulação e como o mecanismo de halving funciona?

Confira o artigo do Centro de Aprendizado da Kraken  O que é halving de Bitcoin?

O quão fácil ou difícil é vencer a competição de mineração e ganhar a recompensa de bloco depende de três fatores principais:

1. Hashrate.

2. Dificuldade de mineração.

3. Equipamento.

Hashrate é uma métrica usada para rastrear o poder computacional total de todos os mineradores em uma rede de blockchain. Em resumo, o hashrate combina o número de hashes por minuto que cada minerador produz com suas máquinas. 

Essa medição fornece insights sobre o tamanho total da rede de mineração de uma blockchain’ e o quão segura ela é contra ataques majoritários.

Conforme o hashrate de uma rede’ aumenta, também aumenta a dificuldade de mineração e vice-versa.

Voltando ao exemplo do cubo mágico’, quanto mais pessoas competirem para solucioná-lo, menores serão as chances de vitória.

O protocolo Bitcoin tem um recurso integrado que ajusta de forma automática a dificuldade da competição de mineração, visando garantir que os mineradores continuem descobrindo novos blocos o mais próximo possível da meta de bloco de 10 minutos.

Conforme mencionado acima, um bitcoin recém-cunhado entra em circulação por meio de recompensas do bloco todas as vezes que um minerador consegue descobrir o hash de destino e recebe o direito de adicionar um novo bloco à blockchain.

Para garantir que as novas moedas não sobrecarreguem o mercado como resultado do aumento da rede pelo número sempre crescente de novos mineradores, um sistema de ajuste de dificuldade do algoritmo foi codificado no protocolo do Bitcoin por seu criador, Satoshi Nakamoto.

O algoritmo de dificuldade de mineração de bitcoins estabelece que a cada 2.016 blocos (aproximadamente a cada duas semanas), o protocolo faz uma verificação para saber quanto tempo levou para os mineradores descobrirem o hash vencedor de cada bloco e compara o tempo com os 20.160 minutos que deveria levar (10 x 2.016) 

Se houver um súbito aumento na quantidade de mineradores de bitcoin, fazendo com que novos blocos sejam descobertos muito rápido, o algoritmo irá aumentar a dificuldade do hash de destino (aumentando o número de zeros na frente) para desacelerar a mineração. 

Da mesma maneira, se a quantidade de mineradores cair, ou se começar a levar muito tempo para que novos blocos sejam descobertos, o algoritmo irá tornar as hashes de destino subsequentes mais fáceis (diminuindo o número de zeros na frente).

Pense nisso como aumentar a dificuldade de se concluir um cubo mágico’ ao aumentar ou diminuir o número de fileiras dele.

Um cubo de 3x3, por exemplo, seria muito mais fácil de ser resolvido que um de 5x5, e por aí vai.

Visando ganhar vantagem competitiva sobre outros na rede, muitos mineradores usam plataformas de mineração de ASICs (Application-Specific Integrated Circuits, Circuitos integrados de aplicação específica). Essas máquinas têm a capacidade de gerar centenas de milhões de hashes por minuto e podem ser executadas em paralelo, dando aos seus proprietários uma chance maior de ganhar recompensas de bloco.

Várias empresas públicas de grande porte, incluindo Riot Platforms, Marathon Digital e CleanSpark Inc., atualmente operam enormes instalações de mineração de criptomoedas contendo milhares de máquinas de mineração ASIC.

A participação dessas empresas maiores aumentou de maneira drástica o hashrate geral do Bitcoin’, tornando cada vez mais difícil a descoberta de novos blocos.

Qualquer pessoa pode ver qual é o hashrate atual do Bitcoin a qualquer momento, usando vários gráficos de hashrate on-line gratuitos.

À medida que a dificuldade da mineração aumenta, também aumentam os custos associados à ela.

Em alguns casos, torna-se extremamente difícil para um minerador solitário operar acima do ponto de equilíbrio.

Nesses cenários, muitos mineradores independentes optam por reunir seus recursos nos chamadas pools de mineração.

Os pools de mineração compartilham seu poder de processamento e dividem proporcionalmente entre seus membros quaisquer recompensas de bloco que vierem a ganhar. 

Atualmente, a maior parte da mineração de bitcoin é feita por esses grupos.

Agora que você aprendeu sobre a mineração de Bitcoins, está pronto para dar o próximo passo em sua jornada da criptomoeda?

Clique no botão abaixo para comprar Bitcoin na Kraken hoje mesmo!