O termo mineração no contexto de moedas digitais pode evocar várias imagens em sua cabeça, com paralelos provavelmente traçados para a extração real de ouro ou carvão da terra. Na realidade, a mineração de Bitcoin (ou de criptomoedas) é um paradigma totalmente digital que simplesmente facilita a colaboração honesta entre estranhos.
Embora a mineração às vezes gere valor econômico na forma de recompensas, ela serve ao propósito maior de manter uma rede descentralizada funcional e segura.
Se essa descrição parecer muito complicada, não se preocupe, pois é surpreendentemente direta. Nas próximas seções deste artigo, vamos explorar o que significa minerar uma moeda digital e por que esse sistema precisa estar presente em primeiro lugar. Também discutiremos aspectos diferenciados, como lucratividade e impacto potencial no meio ambiente ao longo do caminho.
Embora a maior parte deste artigo se concentre na mineração de Bitcoins, os mesmos princípios se aplicam à maioria das outras criptomoedas. As únicas exceções são os ativos digitais que empregam métodos alternativos para obter consenso, como a Cardano.
Por que a mineração de Bitcoin é necessária?
A primeira e mais conhecida aplicação de mineração envolve o Bitcoin, que foi criado pelo pseudônimo Satoshi Nakamoto. Embora as tentativas de criar moedas eletrônicas não fossem nenhuma novidade, mesmo em 2009, o Bitcoin foi notável porque foi a primeira moeda verdadeiramente descentralizada.
Antes do início do Bitcoin, todas as moedas dependiam de algum tipo de autoridade central. Essa abordagem não é ideal por vários motivos, principalmente porque você precisa confiar no emissor e em todos os níveis hierárquicos. Mesmo um serviço comum como o PayPal, por exemplo, tem total autonomia sobre os fundos que você armazena na plataforma e pode congelá-los a qualquer momento.
O Bitcoin, no entanto, achatou essa hierarquia centralizada. Você não precisa da permissão de um banco central ou intermediário para usá-lo, nem precisa assinar nada. Na verdade, tudo que você precisa é de uma conexão com a Internet. E uma vez que você adquire alguma criptomoeda, ninguém pode confiscá-la pelas suas costas.
O Bitcoin atingiu esse nível de descentralização e segurança por meio de um algoritmo chamado Prova de Trabalho (ou PoW, Proof-of-Work). A mineração é simplesmente a aplicação desse algoritmo no mundo real.
Simplificando, o Bitcoin emprega um sistema em que qualquer pessoa pode propor novas transações. No entanto, essas transações só são consideradas válidas quando outros participantes da rede chegam a um acordo sobre sua legitimidade. O sistema também garante que as transações anteriores não possam ser editadas ou revertidas por qualquer pessoa com más intenções – concedendo ao Bitcoin a propriedade de imutabilidade.
Embora chegar a tal acordo unilateral possa parecer simples, na verdade é uma tarefa extremamente difícil — especialmente quando dinheiro de verdade está em jogo. Você confiaria em um bando de estranhos para entregar seu dinheiro à pessoa certa? Mais provável que não.
Para tanto, Satoshi Nakamoto acreditava que a única maneira de chegar a um consenso em uma rede de criptomoeda era fazer alguns usuários trabalharem para ela em troca de algumas recompensas. E, assim, o sistema foi denominado “prova de trabalho”.
A prova de trabalho é essencialmente uma CPU, um voto.
Exploraremos essa interação de “trabalho” e incentivos em uma seção posterior. Por enquanto, saiba que todas as partes interessadas no ecossistema de criptomoedas são incentivadas a agir no melhor interesse da rede, portanto, é extremamente improvável que apóiem atos maliciosos.
O que a mineração consegue?
Vamos dar uma olhada em uma rede de criptomoeda típica para responder a essa pergunta. Os participantes podem ser classificados em três grupos:
- Usuários: são os usuários finais – participantes como você e eu – que enviam e recebem fundos. Os usuários iniciam transações por meio de sua carteira de criptografia, que é essencialmente um software. Isso, por sua vez, transmite detalhes relevantes (como a quantidade e o endereço de destino) para o resto da rede.
- Nodes: Nodes são usuários voluntários que mantêm uma cópia do blockchain Bitcoin em seus computadores. Também assumem a responsabilidade de reconhecer as novas transações veiculadas pelos usuários. Finalmente, os nós impõem uma lista abrangente de regras específicas da rede que todas as transações de entrada devem aderir.
- Nós de mineração: são nós especializados que se oferecem para verificar as transações de entrada mencionadas anteriormente. 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 pode dizer agora, há uma relação simbiótica muito clara entre os três grupos. Nós não aceitarão transações ilegítimas de usuários. Enquanto isso, os mineiros têm que cumprir as regras da rede para receber sua compensação.
Grandes quantidades de poder computacional não são baratas nem infinitas, então os mineiros gastam-no judiciosamente por sua própria vontade. E é aí que reside a beleza da mineração — ela permite um consenso descentralizado e é autorregulável por natureza.
É importante ressaltar que você não precisa entender de mineração para simplesmente usar uma criptomoeda. Você provavelmente também não pensa em como os bancos processam transações no back-end.
Atualmente, a maioria das bolsas e carteiras digitais têm interfaces de usuário simplificadas. No entanto, nos bastidores, o Bitcoin e a maioria das criptomoedas usam um livro-razão que mantém o controle de todas as transações desde o nascimento da rede. Esse livro razão é comumente conhecido como blockchain. O termo também oferece uma grande pista para entender como funciona a mineração.
No contexto do Bitcoin, transações novas e não confirmadas são coletadas em um bloco a cada 10 minutos. Este bloco também conterá um carimbo de data / hora e uma referência ao bloco anterior. Isso significa que todos os blocos estão ligados entre si, desde 2009 — uma espécie de bloco… corrente, entendeu? Block… chain.
Então, o que tudo isso tem a ver com mineração? Um pouco, na verdade. Os mineiros têm a tarefa de gerar esses blocos e, embora o processo seja bastante direto, não é nada fácil.
Como funciona a mineração: o ciclo de vida de uma transação de criptomoeda
Logo após a carteira de um usuário transmitir uma transação, um nó próximo irá pegá-la e adicioná-la ao mempool Bitcoin. O mempool é basicamente um espaço onde vivem transações não confirmadas.
A cada poucos minutos, mineiros de todo o mundo chegam a este mempool e escolhem um monte de transações para incluir no próximo bloco. Uma transação típica de Bitcoin tem menos de 1 KB, então os mineiros podem encaixar algumas transações em um único bloco de 1 MB. Ainda assim, as mineradoras geralmente priorizam as transações com as taxas mais altas para obter o máximo de lucratividade.
Uma vez que o bloco foi montado, os mineiros não podem simplesmente correr para enviá-lo neste momento. Isso seria um sistema bastante injusto, onde a velocidade de conexão seria o único fator determinante.
Em vez disso, cada minerador precisa gastar poder computacional para resolver uma função matemática única para aquele bloco específico. O primeiro minerador que calcula uma solução válida tem seu bloco aceito por outros nós. É por isso que o algoritmo é conhecido como prova de trabalho – os mineiros precisam provar seu trabalho para receber sua recompensa.
Mas o que é esse problema matemático mítico e com o que se parece uma solução válida? Em suma, os mineiros executam um algoritmo de computador que pega os dados do bloco como uma entrada e gera uma saída fixa de 256 bits. A saída geralmente é representada no formato hexadecimal, onde cada caractere tem quatro bits de tamanho.
Por exemplo, o texto “Eu amo Bitcoin” teria o hash correspondente que tem exatamente 256 bits (representado por 64 caracteres hexadecimais):
024a8a19f6d71e090e93602b64d0fe0d83fd0e22841778e5d790e54d307b0104
Gerar um desses hash é uma tarefa bastante trivial para qualquer computador, e até mesmo humanos podem fazê-lo. No entanto, ir na direção oposta (encontrar a entrada original do hash) é quase impossível para qualquer coisa menos do que um supercomputador.
Então, se até mesmo um humano poderia fazer isso, onde está o desafio? Bem, as criptomoedas impõem uma restrição arbitrária para aumentar a dificuldade de encontrar um hash vencedor. No caso do Bitcoin, os mineiros precisam encontrar um hash que tenha pelo menos 19 zeros à esquerda. Pegue o seguinte hash por exemplo, que é cortesia do bloco de Bitcoin 692174 :
0000000000000000000100a4681fe264d4ac31e6a5fd0ce8b78a0f807a98289b
Isso é obtido adicionando um número aleatório, chamado nonce, ao final dos dados do bloco para cada cálculo de hash. Em outras palavras, cada vez que a entrada é modificada, um novo hash correspondente é gerado. Para o bloco mencionado acima, o valor do nonce é 1.567.882.533. Armado com os dados do bloco e o valor do nonce, você pode calcular o hash (manualmente ou por código de computador) para verificar se o trabalho foi realmente executado.
Dessa forma, os mineiros de todo o mundo calculam trilhões de hashes a cada segundo até encontrarem o primeiro que atenda aos critérios necessários. O desempenho do hardware de mineração é normalmente medido em terahashes por segundo. Mesmo assim, você precisaria de um exército deles para encontrar uma única solução válida.
Como a mineração evita que a história seja reescrita
Lembra-se de 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 interrompida pelo menos uma vez, a rede saberá automaticamente para 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 foi despendido para fazê-lo satisfazer a 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 geralmente esperam que seu pagamento envelheça alguns blocos. Isso também é conhecido como “confirmações” em muitos programas de carteira, como Electrum:
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-lo de volta na linha.
Você pode se perguntar o que acontece com os mineiros que não conseguem calcular uma solução válida a tempo. A resposta é muito simples: eles não recebem nada. Como os blocos são encontrados aproximadamente a cada 10 minutos no caso do Bitcoin, todos começam de novo 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 decente de poder computacional à rede, as leis da probabilidade ditam que você encontrará uma solução mais cedo ou mais tarde. Um mineiro 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 é importante. Mas como os mineiros recebem compensação por seu trabalho? Simplificando, existem duas maneiras pelas quais uma rede de criptomoeda recompensa os mineiros, ou seja, bloquear recompensas 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, que é como agora temos 19 milhões de Bitcoin em circulação.
Uma vez que a rede impõe 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 token 21 milionésimo final não entrará em circulação até o ano 2140.
Recompensas em bloco funcionam de maneira diferente dependendo da moeda. Ethereum, por exemplo, tem uma recompensa fixa de 2 blocos ETH sem limite rígido.
As taxas de transação representam a segunda fonte de receita para os mineiros. Conforme mencionado anteriormente, as transações com as taxas mais altas no mempool são priorizadas pelos mineradores. Isso leva a uma guerra de lances quando a rede fica ocupada, já que milhares de pessoas pagam quantias cada vez maiores para liquidar suas transações o mais rápido possível.
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 2,4467 ETH. Esse valor compreende a recompensa de 2 blocos ETH e um componente de taxa de transação de 0,4467 ETH. Também nos informa que o bloco incluiu mais de 200 transações e estava 99,94% cheio.
Notavelmente, a Ethereum começou a destruir as taxas de transação em agosto de 2021 como parte da atualização da rede de Londres. Esse movimento teve como objetivo tornar a rede deflacionária, uma vez que o fornecimento total da Ethereum está em um aumento constante há anos.
Considerando como as taxas de queima ou destruição afetam os resultados financeiros de um mineiro, não é surpreendente que a comunidade mineira tenha se oposto veementemente a esta proposta inicialmente. No entanto, mostra que, embora os mineiros tenham fluxos de receita definidos, os detalhes podem diferir significativamente de uma criptomoeda para outra.
A economia da mineração: não é um dinheiro rápido
A mineração pode parecer extremamente lucrativa se você estiver por dentro. No entanto, a simples participação no processo não garante lucro.
Como você pode imaginar, há custos significativos envolvidos na operação de uma operação de mineração. Em um determinado momento, um desktop ou laptop poderia extrair vários Bitcoins em questão de dias. Hoje em dia, no entanto, mesmo com algumas dezenas de computadores de alto desempenho, talvez você nunca encontre um bloco. 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 aplicativos específicos (ASICs), são excelentes para calcular hashes e nada mais. Eles praticamente deixam o hardware do consumidor pronto para usar. O custo inicial de aquisição desse tipo de hardware é um grande impedimento para as pessoas comuns, no entanto, e os fabricantes chineses que os fabricam geralmente preferem vender a granel.
Enquanto algumas criptomoedas como Ethereum e Monero empregaram resistência ASIC para encorajar a diversidade de mineradores, outras como Bitcoin agora são somente ASIC. Ainda assim, isso significa que você pode minerar Monero no computador ou smartphone em que está lendo isto, contanto que seu hardware seja relativamente recente.
Facilidade de mineração à parte, 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
Pegue o Antminer S9, por exemplo, que é um ASIC mineiro 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 , ficará rapidamente evidente que essa configuração não é lucrativa de forma alguma.
O maior contribuinte para esse problema é o custo da eletricidade. Mesmo que o Antminer S9 possa render 0,0037 BTC ou $ 120 por mês em 2021, você pagaria o mesmo 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 número pode variar de acordo com a região em que você vive. 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 é surpresa, então, que as operações de mineração tenham surgido em regiões com fontes de eletricidade baratas e abundantes. Na verdade, a empresa de mineração norte-americana Riot Blockchain depende de fontes solares, eólicas e hidrelétricas para cerca de 56% de suas necessidades de eletricidade. Com os baixos custos de energia em instalações solares próprias, o hardware ineficiente também se torna lucrativo.
Para hardware moderno, como o mais recente Antminer S19 Pro, os lucros são ainda mais lucrativos.
Lembre-se, entretanto, de que o preço individual para esse tipo de hardware pode facilmente se aproximar de US $ 10.000. A menos que você esteja comprando direto de uma fábrica, levará meses para recuperar seu investimento inicial. E, a essa 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 falta de chips em 2021 é a prova disso. No entanto, a mineração é certamente um jogo de hiperotimização que requer um pouco de conhecimento técnico e paciência.
Os mineradores de criptomoedas operam de forma independente?
Para que uma criptomoeda seja realmente descentralizada, o ideal é que cada minerador controle apenas uma pequena fração da taxa de hash total da rede. Na verdade, a maioria dos mineiros nos primeiros dias do Bitcoin eram indivíduos que usavam seus laptops ou computadores para minerar novos blocos.
Com o tempo, no entanto, o fascínio pelo lucro motivou muitos mineiros empreendedores a adquirirem hardware de data centers inteiros para obter o lucro máximo. Isso apresenta um problema único, pois a probabilidade de encontrar um bloco tornou-se astronomicamente pequena para a maioria dos mineradores de pequena escala. Felizmente, uma solução – ou mais apropriadamente, meio termo – para esse problema surgiu na forma de piscinas 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 ganha 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, pois a probabilidade está do lado deles. As piscinas geralmente cobram uma pequena taxa para coordenar tudo – normalmente menos de um por cento para mineradores em grande escala.
Como os blockchains de criptomoedas são transparentes por design, podemos ver exatamente como esses pools são influentes.
No caso do Bitcoin, mais de 70% da taxa de hash total da rede vem de pools de mineração conhecidos. No entanto, nenhum pool controla uma participação majoritária, o que significa que a criptomoeda é suficientemente descentralizada.
A centralização da taxa de hash é uma ameaça muito tangível às criptomoedas – especialmente as menores que têm dificuldade em atrair mineradores. Quando uma entidade controla uma participação majoritária em uma rede, a criptomoeda se torna 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 tópico extremamente controverso hoje em dia, com muitas explicações contraditórias ou abstratas. Esperançosamente, este artigo lançou alguma luz sobre o que acontece nos bastidores e como um sistema de incentivos mantém uma rede de trilhões de dólares honesta.