O que é mineração de Bitcoin?
O processo de criar novos bitcoins é, de certa forma, semelhante ao processo de extração de metais preciosos da terra. Por isso, ficou conhecido como “mineração de bitcoin.”
Como afirmado no white paper do Bitcoin
A adição constante de uma quantidade fixa de novas moedas é semelhante aos mineradores de ouro que gastam recursos para adicionar ouro à circulação. No nosso caso, são o tempo de CPU e a eletricidade que são gastos.
Uma visão simplificada da mineração de bitcoin é a seguinte:
As pessoas competem para ganhar recompensas em bitcoin aplicando poder de computação em um processo conhecido como Proof-of-Work (PoW). O processo é chamado assim porque apenas os participantes (mineradores) que provarem que dedicaram recursos suficientes (trabalho) terão a chance de ganhar as recompensas.
Aproximadamente a cada 10 minutos, as recompensas são distribuídas para um único minerador vencedor.
As recompensas são de dois tipos -> (1) A “recompensa do bloco,” que é o bitcoin recém-criado. No momento da escrita, a recompensa do bloco é de 6,25 bitcoins (mas será reduzida pela metade a partir do início de maio de 2024, e depois novamente pela metade a cada quatro anos).
(2) As taxas associadas a todas as transações no bloco atual. Usuários que desejam fazer uma transação devem anexar uma taxa à transação proposta como incentivo para que os mineradores a incluam no próximo bloco.
Por que a mineração é necessária?
A mineração de Bitcoin é um componente essencial do método da rede para alcançar o consenso sobre o estado atual do livro-razão. Ela também é crucial para fortalecer a rede contra ataques. Em outras palavras, a mineração de Bitcoin é fundamental para permitir que as pessoas realizem transações de Bitcoin de forma segura. Para entender o porquê, vamos examinar mais detalhadamente como o Bitcoin funciona.
A rede Bitcoin é um livro-razão público distribuído globalmente, consistindo em uma lista gigante de transações com registro de data e hora. Por exemplo, uma entrada no livro-razão pode indicar que a Pessoa A enviou 1 bitcoin para a Pessoa B às 10h de segunda-feira. O livro-razão é atualizado aproximadamente a cada 10 minutos com a adição de “blocos” que contêm uma lista de novas transações. A existência do livro-razão, que é armazenado voluntariamente por milhares de participantes conhecidos como “nós,” permite que qualquer pessoa veja tanto o estado atual quanto o histórico completo de propriedade de Bitcoin.
Por design, não há uma autoridade centralizada decidindo quais transações devem ser adicionadas aos novos blocos. Em vez disso, o estado do livro-razão (também conhecido como “a verdade”) é alcançado coletivamente e por meio da coordenação dos nós, de acordo com o protocolo do Bitcoin. Essa descentralização é o que confere ao Bitcoin algumas de suas propriedades mais interessantes — principalmente, a resistência à censura e a ausência de necessidade de permissões.
A maioria dos nós simplesmente armazena o histórico do livro-razão, valida a autenticidade de novas transações de acordo com as regras do protocolo e repassa novos blocos de transações para outros nós. Dessa forma, o estado da rede se propaga pelo mundo até que todos os nós tenham a mesma informação. Nesse ponto, há uma nova “verdade” sobre quem possui o quê.
Importante notar que um pequeno grupo de nós, chamados mineradores, compete para ser o responsável por criar cada novo bloco. A nova verdade sobre quem possui o quê começa com um único minerador que ganhou o direito de criar um novo bloco. Ganhar esse direito é decidido através de uma competição conhecida como Proof-of-Work.
O que é Proof-of-Work?
A mineração Proof-of-Work (PoW) é uma maneira de provar matematicamente que um participante da rede tem algo em jogo. Ela funciona obrigando os participantes a provar que concluíram alguns cálculos arbitrários que consomem energia (trabalho). A exigência de gastar energia é importante porque torna extremamente caro para atores mal-intencionados participarem. Em outras palavras, isso garante que atacar o Bitcoin seja uma perspectiva de perda financeira (e muito cara), tornando tal ataque extremamente improvável.
Do ponto de vista da teoria dos jogos, a mineração PoW oferece várias vantagens:
Incentiva o Comportamento Honesto: Os mineradores são incentivados a seguir as regras e validar as transações corretamente. Se tentarem trapacear, correm o risco de perder a recompensa potencial do bloco e a energia/recursos investidos no processo de mineração.
Segurança Através do Custo: O esforço (trabalho computacional) necessário para adicionar um bloco torna a blockchain segura contra ataques. Qualquer tentativa de alterar transações passadas (ou seja, realizar um ataque de 51%) exigiria um enorme poder computacional, tornando esses ataques caros e impraticáveis.
Justiça: A probabilidade de minerar um bloco e receber uma recompensa é proporcional à quantidade de recursos computacionais que um minerador utiliza. Isso proporciona um mecanismo justo de distribuição de novas moedas e também de alocação do poder de decisão sobre a adição de novos blocos.
Resistência a Ataques Sybil: A mineração PoW torna os ataques Sybil (onde uma entidade cria muitas identidades falsas para influenciar a rede) inviáveis devido ao alto custo associado à mineração para cada identidade.
Como funciona a mineração?
O processo é resumido no white paper do Bitcoin:
- Novas transações são transmitidas para todos os nós.
- Cada nó coleta novas transações em um bloco.
- Cada nó trabalha para encontrar um Proof-of-Work difícil para seu bloco.
- Quando um nó encontra um Proof-of-Work, ele transmite o bloco para todos os nós.
- Os nós aceitam o bloco somente se todas as transações nele forem válidas e não já gastas.
- Os nós expressam sua aceitação do bloco trabalhando na criação do próximo bloco na cadeia, usando o hash do bloco aceito como o hash anterior.
Vamos detalhar isso um pouco mais.
Para começar, os mineradores são aqueles que propõem atualizações para o livro-razão, e apenas os mineradores que completaram com sucesso o Proof-of-Work (PoW) têm permissão para adicionar um novo bloco. Isso está codificado no protocolo do Bitcoin.
Os mineradores são livres para selecionar transações válidas de um pool de transações potenciais que são transmitidas para a rede pelos nós. Essas transações são coletadas no “mempool.” Mineradores racionais e honestos selecionam transações do mempool com base nas taxas anexadas a elas, otimizando para taxas mais altas. Isso dá origem ao mercado de taxas, que ajuda a garantir que o espaço limitado dos blocos seja usado de forma justa e eficiente.
O primeiro minerador a completar o PoW transmite seu novo bloco proposto para a rede mais ampla de nós, que então verificam se o bloco segue as regras do protocolo. As regras principais aqui são (1) todas as transações no bloco são válidas (ou seja, não há gastos duplos) e (2) o novo bloco faz referência adequadamente ao bloco anterior e é numerado como o próximo na cadeia (ou seja, o novo bloco constitui o último bloco na cadeia mais longa).
Se isso for confirmado, os nós enviam o bloco para outros nós, que completam o mesmo processo. Dessa forma, o novo bloco se propaga pela rede até ser amplamente aceito como a “verdade.”
No entanto, pode (e regularmente acontece) que mais de um minerador complete o PoW quase ao mesmo tempo e transmita simultaneamente seu novo bloco para a rede. Além disso, devido a atrasos na rede e à separação geográfica, os nós podem receber novos blocos propostos em momentos ligeiramente diferentes.
Importante notar que o novo bloco proposto por um minerador pode ser ligeiramente diferente do de outro! Isso porque, como mencionado, os mineradores são os que escolhem quais transações incluir em um bloco — e, embora tendam a otimizar para a lucratividade, a localização e outros fatores introduzem variação. Quando dois mineradores enviam blocos novos e diferentes, versões concorrentes da “verdade” começam a se propagar pela rede. A rede, em última análise, converge para a versão “correta” da verdade ao selecionar a cadeia que cresce mais rapidamente.
Imagine que existam duas cadeias concorrentes. Digamos que 75% dos mineradores escolham a versão A (porque foi a primeira versão que viram) e comecem o PoW para o próximo bloco, construindo em cima da versão A. Os outros 25% dos mineradores escolhem a versão B (novamente, porque foi a versão que eles encontraram primeiro) e iniciam o mesmo processo, construindo em cima dessa versão.
Estatisticamente, é provável que um dos mineradores trabalhando na versão A complete o Proof-of-Work primeiro, transmitindo a nova versão para a rede. Como os nós sempre escolhem a cadeia mais longa, a versão A rapidamente dominará a rede. De fato, a probabilidade de a versão B crescer mais rápido desaparece exponencialmente a cada bloco adicional, de modo que, quando seis blocos foram adicionados, é uma impossibilidade estatística.
Por essa razão, uma transação confirmada em seis blocos é, para a maioria dos participantes, considerada definitiva. A “finalidade” das transações no Bitcoin, então, é de seis blocos, ou cerca de 1 hora.
Observe que um bloco que não acaba se tornando parte da cadeia mais longa (a versão B no nosso exemplo) é conhecido como um bloco órfão. Estima-se que tais blocos sejam criados entre 1 e 3 vezes por dia. As transações incluídas em um bloco órfão não são perdidas. Isso porque, se elas não foram incluídas na versão que acabou sendo a cadeia mais longa, elas serão adicionadas ao próximo bloco da cadeia mais longa.
Qual é o algoritmo de hash do Bitcoin?
O Bitcoin usa um algoritmo de criptografia de nível militar chamado Secure Hash Algorithm 2 (SHA2). Os mineradores de Bitcoin são recompensados com BTC quando encontram um número aleatório que só pode ser gerado executando o algoritmo de hash repetidamente. Esse processo é semelhante a uma loteria, onde comprar mais bilhetes aumenta suas chances de ganhar. Ao dedicar mais poder de computação ao algoritmo de hash, os mineradores estão, na prática, comprando mais bilhetes de loteria.
O que é o ajuste de dificuldade na mineração de bitcoin?
O nível de dificuldade para o algoritmo de Proof of Work é ajustado automaticamente a cada 2.016 blocos, ou aproximadamente a cada 2 semanas. Os ajustes são feitos com o objetivo de manter a mineração de novos blocos constante em 10 minutos por bloco.
O ajuste de dificuldade leva em conta o volume total de poder de computação, ou “hashpower,” sendo aplicado ao algoritmo de hash. À medida que mais poder de computação é adicionado, a dificuldade aumenta, tornando a mineração mais difícil para todos. Se o poder de computação for reduzido, a dificuldade é diminuída, tornando a mineração mais fácil.
Observe que o sistema de ajuste de dificuldade torna a mineração de bitcoin bastante diferente da mineração de metais preciosos. Se, por exemplo, o preço do ouro aumentar, mais mineradores são atraídos para o mercado. A adição de mais mineradores de ouro inevitavelmente resultará em mais ouro produzido.
Pelas forças de oferta e demanda, isso eventualmente reduzirá o preço de mercado do ouro. No caso do Bitcoin, entretanto, o volume de bitcoins produzidos (minerados) é pré-determinado pelo protocolo do Bitcoin. Isso significa que não é afetado pelo número e poder dos mineradores. Portanto, não importa quanto poder de mineração seja direcionado ao algoritmo, o volume de Bitcoin produzido não será afetado.
A mineração é legal?
A mineração de Bitcoin é legal na maioria dos países, incluindo os EUA e a Europa. Na maioria das regiões, os mineradores de Bitcoin precisam apenas estar cientes das leis relacionadas ao uso de energia elétrica e infraestruturas de dados para garantir que seguem as regras e regulamentações locais.
Em algumas regiões, os reguladores locais impuseram ou estão tentando impor restrições à mineração de Bitcoin. As razões mais comuns citadas são que a mineração de Bitcoin tem um impacto negativo nas redes elétricas locais e/ou que tem impactos ambientais negativos. Por exemplo, o Vice-Presidente da Autoridade Europeia dos Valores Mobiliários e dos Mercados, Erik Thedéen, disse em novembro de 2021 que as criptomoedas constituem um risco para atingir as metas de mudança climática do Acordo de Paris. A China proibiu oficialmente a mineração de Bitcoin e outras criptomoedas em meados de 2021, embora uma parte significativa do hashrate do Bitcoin continue a emanar do país.
A mineração é ruim para o meio ambiente?
O impacto ambiental do Bitcoin é um assunto que tem recebido muita atenção. Críticos frequentemente argumentam que o Bitcoin é ruim para o meio ambiente porque consome muita eletricidade, o que eles associam a consequências ambientais e éticas negativas.
No entanto, essas afirmações precisam ser analisadas e examinadas com cuidado. Embora o Bitcoin realmente consuma uma quantidade significativa de eletricidade, é crucial considerar como essa eletricidade é gerada e fazer comparações adequadas com outras indústrias.
Além disso, o impacto ambiental pode variar muito dependendo da fonte de energia, e a proporção de energia renovável usada na mineração de Bitcoin é debatida. Também é importante notar que coisas que são ruins para o meio ambiente não são necessariamente eticamente ruins.
Um exemplo seria um serviço intensivo em energia, mas benéfico, como hospitais. O impacto ambiental precisa ser ponderado em relação aos benefícios potenciais, que no caso do Bitcoin incluem a redução das taxas de remessas internacionais, a inclusão financeira e a criação de liberdade econômica.
Embora o uso de energia pelo Bitcoin seja certamente uma preocupação, é uma questão multifacetada que precisa de uma análise mais aprofundada. Você pode encontrar uma análise completa do impacto ambiental do Bitcoin neste artigo.
A mineração é lucrativa?
A mineração de Bitcoin é uma indústria altamente competitiva, com margens de lucro estreitas. O principal custo é a eletricidade, embora também sejam necessários investimentos iniciais significativos em hardware e instalações para abrigar o equipamento. O hardware chave envolvido é conhecido como Application Specific Integrated Circuit (ASIC), que é um dispositivo de computação especializado exclusivamente para executar o algoritmo de hash do Bitcoin. A lucratividade depende principalmente do acesso consistente a eletricidade de baixo custo aplicada ao hardware ASIC mais eficiente.
A mineração de Bitcoin é um sistema naturalmente equilibrado. À medida que o preço do bitcoin sobe, as margens dos mineradores se expandem. Isso atrai mais mineradores para o mercado. No entanto, a entrada de novos participantes faz com que a dificuldade de minerar novos blocos aumente. Isso exige que todos os participantes gastem mais recursos, reduzindo assim a lucratividade em geral. Quedas prolongadas no preço do bitcoin historicamente resultaram na saída de parte dos mineradores, devido aos custos superando a receita.
Como a mineração afeta o preço do Bitcoin?
Na maioria dos casos, os mineradores vendem uma parte significativa dos bitcoins que ganham para cobrir os custos associados à mineração. Esses custos, então, contribuem para a pressão líquida de venda. As tentativas dos mineradores de maximizar a lucratividade, mantendo ou vendendo Bitcoin com base no momento do mercado, podem ter impacto na volatilidade do preço do Bitcoin.
Aqui, o argumento é que, quando o preço do Bitcoin está subindo, os mineradores podem tentar segurar por mais tempo na esperança de extrair mais lucro. Isso resultaria em menor pressão líquida de venda, levando a um aumento mais rápido no preço. No entanto, quando o preço do Bitcoin está caindo, é provável que os mineradores vendam não apenas suas reservas, mas também os bitcoins recém-adquiridos. Isso, por sua vez, contribuiria para a volatilidade na queda.
Quer saber mais sobre como minha consultoria pode ajudá-lo a alcançar seus objetivos? Clique aqui para conversar comigo e descobrir como posso colaborar!
