Princípios da mineração de criptomoedas: como a rede financeira digital se sustenta a si mesma

A mineração de criptomoedas é o coração dos sistemas de contabilidade digital – um processo pelo qual são criadas novas unidades monetárias e todas as transações na rede de pagamento são confirmadas. Embora possa parecer abstrato, trata-se de passos práticos que garantem a segurança e estabilidade do blockchain. Milhões de mineradores em todo o mundo usam hardware especializado para resolver enigmas matemáticos e tornar a mineração de criptomoedas uma atividade lucrativa.

Manutenção do livro-razão digital e criação de novas unidades monetárias

Imagine um livro-razão digital global, controlado por ninguém, onde cada transação de criptomoeda é registrada. A mineração é o mecanismo que mantém esse livro preciso e imutável. Os mineradores – indivíduos que operam com hardware específico – reúnem transações pendentes na rede de pagamento e as organizam em blocos. A confirmação desses blocos é feita por meio da resolução de um enigma: o minerador que encontrar a solução correta primeiro recebe uma recompensa na forma de novas unidades monetárias.

A mineração de criptomoedas, portanto, tem duas funções principais: garantir o funcionamento da rede e criar novas unidades de criptomoeda. Embora o processo lembre a impressão de dinheiro, cada unidade de moeda minerada é, na verdade, uma recompensa pelo trabalho realizado – uma remuneração pela segurança que ela proporciona. Esse trabalho é executado por código embutido nos protocolos do blockchain, que é validado por toda a rede descentralizada.

Como ocorre a mineração de criptomoedas: passos práticos

Transação se torna um bloco

A cada momento em que alguém envia ou recebe criptomoeda, essa transação é agrupada em um conjunto obrigatório – o mempool, como é chamado na área técnica. Os mineradores selecionam essas transações pendentes e as agrupam em candidatos a blocos, que serão submetidos à confirmação.

Transformação por funções de hash

O primeiro passo é que o minerador processa cada transação por meio de funções que convertem as informações em uma saída numérica de tamanho padrão – o hash. Cada transação recebe um identificador único. Além disso, o hash de cada transação existente é combinado com uma operação especial, na qual o minerador paga a si mesmo uma taxa de bloco – chamada de transação coinbase, e assim novas unidades de criptomoeda são criadas.

Árvore de Merkle: criação de hierarquia de informações

Depois, todos os hashes são combinados em uma estrutura chamada árvore de Merkle. O processo é simples: pares de hashes são novamente hashados, esses resultados são agrupados em pares e o procedimento se repete até sobrar apenas um hash. Esse último hash é chamado de raiz Merkle, e representa todas as transações contidas no bloco.

Busca pela combinação numérica correta do cabeçalho do bloco

Cada bloco possui um identificador – o cabeçalho do bloco (hash do bloco). Para criar um novo bloco, os mineradores combinam o hash do bloco anterior, a raiz Merkle e um número aleatório (nonce). Essa combinação é então submetida repetidamente à função de hash, alterando o nonce a cada tentativa. O objetivo é obter uma saída que atenda ao valor alvo definido pelo protocolo – no caso do Bitcoin, o hash do bloco deve começar com um certo número de zeros. Esse valor alvo é chamado de dificuldade de mineração.

Propagação do bloco bem-sucedido na rede

Quando o minerador encontra a combinação correta, ele transmite o bloco para toda a rede. Os outros nós validam a correção do bloco. Se todos aprovarem, o bloco é considerado confirmado e uma nova rodada de mineração começa. Os mineradores que não encontraram a combinação correta abandonam sua tentativa e iniciam uma nova corrida.

Bloco duplo e adaptação da rede

Às vezes, dois mineradores enviam blocos válidos ao mesmo tempo. Nesse momento, ocorre uma divergência temporária – a rede se divide em duas cadeias. Os mineradores continuam trabalhando na cadeia que receberam primeiro. Até que um novo bloco seja encontrado, essa disputa continua. Quando um novo bloco é adicionado, a cadeia mais longa é considerada válida, e a outra é descartada, sendo chamada de orphan block ou bloco órfão.

Mudanças na dificuldade de mineração e equilíbrio da rede

O protocolo ajusta periodicamente a dificuldade de mineração para manter a velocidade de criação de blocos estável. Quando novos mineradores entram na rede e a concorrência aumenta, a dificuldade sobe. Quando saem, ela diminui. Essas mudanças garantem que a descoberta de um novo bloco leve aproximadamente o mesmo tempo, independentemente do poder computacional total da rede.

Diferentes métodos de mineração de criptomoedas: hardware e técnicas

Mineração com processador clássico

Nos primeiros dias do Bitcoin, qualquer pessoa podia tentar minerar usando um processador comum de computador. Com o crescimento da rede, o aumento da dificuldade e o desenvolvimento de hardware especializado tornaram essa prática inviável. Hoje, a mineração com processador não é mais prática, pois a maior parte dos mineradores usa equipamentos específicos.

Uso de GPU (Unidades de Processamento Gráfico)

GPUs são projetadas para resolver múltiplas tarefas em paralelo. Embora sejam usadas principalmente para jogos ou gráficos, também podem ser aplicadas na mineração de criptomoedas. São mais baratas e flexíveis do que hardware extremamente especializado, embora sua eficiência dependa do algoritmo de mineração.

Soluções ASIC (Circuitos Integrados de Aplicação Específica)

ASICs são chips projetados para uma tarefa específica – no caso, mineração de criptomoedas. São os dispositivos mais eficientes, porém também os mais caros. Como a tecnologia ASIC evolui rapidamente, modelos antigos tornam-se obsoletos rapidamente. Minerar com ASIC exige altos investimentos iniciais e atualização constante do hardware.

Mineração em pools

Um minerador individual tem baixa probabilidade de encontrar o próximo bloco e receber a recompensa. A solução são pools de mineração – grupos de mineradores que unem sua capacidade de processamento. Quando um pool encontra um bloco, a recompensa é distribuída entre os participantes proporcionalmente à sua contribuição. Pools facilitaram o trabalho de pequenos mineradores, mas também aumentaram riscos de centralização e ataques de 51%.

Mineração na nuvem

Em vez de comprar hardware, os mineradores podem alugar serviços de mineração na nuvem. É mais fácil, mas há riscos: fraudes e menor rentabilidade em comparação à mineração direta.

Bitcoin e mecanismo de prova de trabalho: início da mineração

O Bitcoin é o exemplo mais popular de mineração de criptomoedas, baseado no mecanismo de prova de trabalho (Proof of Work – PoW), criado por Satoshi Nakamoto em seu white paper de 2008. A prova de trabalho define como a rede descentralizada chega a consenso sem uma autoridade central. Ela consome muita energia elétrica e poder de processamento, dificultando que agentes mal-intencionados manipulem a rede.

Os mineradores de Bitcoin ordenam as transações pendentes, agrupam-nas em blocos e competem na resolução de enigmas matemáticos usando hardware especializado. Quem encontrar a resposta correta primeiro, transmite o bloco para a cadeia. Os nós validadores confirmam o bloco, e o minerador recebe a recompensa.

No Bitcoin, a recompensa por bloco era de 6,25 BTC a partir de 2020. O mecanismo de halving reduz essa recompensa pela metade a cada 210.000 blocos, aproximadamente a cada quatro anos. Isso garante que o total de Bitcoin seja limitado e a inflação controlada.

O Ethereum, em setembro de 2022, mudou de estratégia, substituindo a mineração por um sistema de consenso baseado em participação (Proof of Stake – PoS), tornando a mineração uma atividade secundária.