O que é a mineração de criptomoedas e como funciona

Conceitos-chave

A mineração de criptomoedas é um pilar das redes blockchain, assegurando a validação das transações e a emissão de novas moedas.

Os mineradores alocam recursos computacionais significativos a este processo, que é central para a segurança da blockchain.

Recolhem transações por confirmar, agrupam-nas em blocos e difundem esses blocos pela rede. Quando um bloco é validado pelos nós, o minerador recebe a recompensa correspondente.

A rentabilidade da mineração cripto depende da eficiência do hardware, dos custos de eletricidade, da volatilidade do mercado e de possíveis alterações de protocolo.

O que é a mineração de criptomoedas?

Imagine um registo digital global onde todas as transações em cripto são registadas. A mineração mantém esse registo preciso e seguro. Os mineradores utilizam computadores especializados para resolver enigmas—principalmente tentando adivinhar números—para organizar e confirmar transações pendentes. O primeiro a encontrar a solução recebe uma recompensa em cripto.

A mineração protege ativos digitais como o Bitcoin (BTC) ao validar as transações dos utilizadores e adicioná-las ao registo público do blockchain. Este processo é essencial para preservar a descentralização do Bitcoin, permitindo que a rede funcione sem autoridade central.

Os mineradores também aumentam a oferta circulante de moedas. Ao contrário da emissão de moeda fiduciária, a mineração cripto é regida por regras programadas, impedindo a criação arbitrária de moedas. Estas regras estão inscritas nos protocolos blockchain e são aplicadas por uma rede descentralizada de nós.

Para criar novas moedas, os mineradores aplicam poder computacional para resolver enigmas criptográficos complexos. O primeiro a encontrar a solução pode adicionar um novo bloco de transações ao blockchain e transmiti-lo à rede.

Como funciona a mineração de criptomoedas?

Etapas principais da mineração

Quando uma transação cripto é efetuada, as transações pendentes são agrupadas num “bloco” à espera de confirmação. Os mineradores usam os seus computadores para tentar adivinhar um número especial, chamado nonce, que, combinado com os dados do bloco, produz um valor abaixo de um objetivo pré-definido. É semelhante a um puzzle de lotaria digital.

O primeiro minerador a encontrar a solução pode adicionar o bloco ao blockchain. Os restantes mineradores validam o bloco. O vencedor recebe uma recompensa, incluindo moedas recém-criadas e taxas desse bloco.

Mecanismo detalhado de mineração

As novas transações são enviadas para o mempool. Os nós validadores verificam a sua validade. Os mineradores recolhem estas transações por confirmar e organizam-nas em blocos. Embora alguns mineradores também operem nós validadores, são funções distintas.

Cada bloco é uma página do registo blockchain, registando várias transações e dados. Um nó de mineração recolhe as transações do mempool e compila um bloco candidato.

O minerador tenta transformar o bloco candidato num bloco confirmado ao resolver um problema matemático complexo que exige elevado poder computacional. Cada vez que um bloco é minerado com sucesso, o minerador recebe novas moedas e as taxas de transação.

Passo 1: Hashing das transações

A mineração começa por recolher transações pendentes do mempool e aplicar-lhes uma função de hash individualmente. Cada execução gera um resultado de tamanho fixo, chamado hash.

No processo de mineração, o hash de cada transação—uma cadeia de números e letras—é o seu identificador único, representando todos os dados da transação.

Além de criar o hash de cada transação, os mineradores adicionam uma transação especial que lhes atribui a recompensa do bloco. Esta coinbase transaction cria novas moedas e costuma ser a primeira entrada em cada bloco, seguida das transações pendentes a aguardar validação.

Passo 2: Construção da Merkle Tree

Depois de todas as transações serem hashed, esses valores são organizados numa Merkle tree (árvore de hash). O processo consiste em emparelhar os hashes das transações e aplicar hash a cada par.

Este processo repete-se até restar apenas um hash: o root hash (Merkle root), que representa todos os hashes anteriores usados na sua construção.

Passo 3: Encontrar um cabeçalho de bloco válido

O cabeçalho do bloco identifica cada bloco pelo seu hash. Para criar um novo bloco, os mineradores combinam o hash do bloco anterior com o Merkle root do bloco candidato, gerando um novo hash. Acrescentam também um número aleatório, o nonce.

Para validar o bloco candidato, os mineradores combinam repetidamente o Merkle root, o hash do bloco anterior e o nonce, aplicando a função de hash até obterem um hash válido.

Como o Merkle root e o hash do bloco anterior são fixos, os mineradores têm de alterar o nonce até encontrar um hash válido. O hash final tem de ser inferior ao objetivo definido pelo protocolo. No Bitcoin, isso significa que o hash deve começar com um número específico de zeros—esta é a dificuldade de mineração.

Passo 4: Difusão do bloco minerado

Como vimos, os mineradores precisam de aplicar hash ao cabeçalho do bloco várias vezes com nonces diferentes até atingirem um hash válido. Assim que o conseguem, transmitem o novo bloco à rede. Os nós validadores verificam a validade e, se confirmada, adicionam-no à sua cópia do blockchain.

O bloco candidato torna-se então um bloco confirmado e os mineradores iniciam o trabalho no próximo bloco. Os que não conseguiram encontrar um hash válido descartam os blocos candidatos e voltam à competição.

E se dois blocos forem minerados em simultâneo?

Ocasionalmente, dois mineradores transmitem blocos válidos ao mesmo tempo, criando temporariamente duas cadeias concorrentes. Todos os mineradores passam então a minerar o bloco seguinte com base no bloco que receberam primeiro, dividindo a rede por pouco tempo.

Esta divisão mantém-se até ao bloco seguinte ser minerado. O ramo com o novo bloco é considerado válido, enquanto o outro se torna um bloco “órfão” ou “obsoleto”. Os mineradores que trabalhavam na cadeia rejeitada passam para a nova cadeia válida.

O que é a dificuldade de mineração?

Os protocolos ajustam regularmente a dificuldade da mineração para garantir um ritmo constante de criação de blocos e um calendário previsível de emissão de moedas. A dificuldade acompanha o poder computacional total da rede (hash rate).

Quando mais mineradores entram e a competição aumenta, a dificuldade sobe para estabilizar o tempo dos blocos. Se muitos mineradores abandonarem, a dificuldade baixa, facilitando a mineração. Estes ajustes mantêm o intervalo médio dos blocos estável, independentemente das oscilações do hash rate.

Tipos de mineração de criptomoedas

As criptomoedas podem ser mineradas por vários métodos e hardware, ambos evoluindo à medida que surgem novas tecnologias e mecanismos de consenso. Os mineradores utilizam frequentemente equipamento especializado para resolver problemas criptográficos complexos.

Mineração por CPU

A mineração por CPU utiliza o processador central do computador para executar as funções de hash exigidas pelo Proof of Work (PoW). No início, o Bitcoin podia ser minerado num CPU convencional com baixo custo e barreiras de entrada reduzidas.

Contudo, à medida que mais participantes mineravam BTC e o hash rate da rede aumentou, a rentabilidade diminuiu. O surgimento de hardware especializado e de alto desempenho tornou a mineração por CPU praticamente obsoleta. Atualmente, os mineradores recorrem a dispositivos dedicados, tornando a mineração por CPU inviável.

Mineração por GPU

As Graphics Processing Units (GPU) são projetadas para processamento paralelo de múltiplas tarefas. Embora normalmente usadas para jogos e gráficos, as GPU também podem ser usadas para minerar criptomoedas.

As GPU são relativamente acessíveis e mais flexíveis do que o hardware mais especializado. São usadas na mineração de algumas altcoins, mas a eficiência depende da dificuldade de mineração e do algoritmo utilizado.

Mineração por ASIC

Os Application-Specific Integrated Circuits (ASIC) são desenvolvidos para uma tarefa específica. No contexto das criptomoedas, isto significa hardware dedicado à mineração. Os ASIC oferecem o máximo de eficiência, mas têm custos elevados.

Os miners ASIC definem o padrão de desempenho, pelo que o seu preço unitário é muito superior ao de CPU ou GPU. A rápida evolução dos ASIC pode tornar rapidamente modelos mais antigos obsoletos. A mineração por ASIC é dispendiosa, mas muito eficiente e rentável à escala.

Pools de mineração

Como a recompensa do bloco é atribuída apenas ao primeiro a encontrar a solução, mineradores individuais com pouco poder têm poucas hipóteses de êxito. Os pools de mineração resolvem este problema ao juntar recursos para aumentar a probabilidade de obter recompensas.

Os pools de mineração agregam o poder de hash dos mineradores e, quando encontram um bloco, distribuem as recompensas de acordo com o contributo de cada membro.

Os pools de mineração ajudam mineradores individuais a compensar custos de equipamento e energia, mas o seu domínio levanta preocupações sobre centralização e o risco de ataques de 51%.

Cloud mining

Em vez de comprar hardware, os mineradores podem alugar poder computacional a um serviço de cloud mining. Esta opção é mais simples, mas envolve riscos como fraudes e margens de lucro mais baixas.

O que é a mineração de Bitcoin e como funciona?

O Bitcoin é a criptomoeda minerável mais proeminente e utiliza o mecanismo de consenso Proof of Work (PoW).

O PoW, apresentado por Satoshi Nakamoto no whitepaper de 2008, é o protocolo de consenso blockchain original. Permite a concordância descentralizada entre os participantes da rede, exigindo grandes investimentos em energia e computação, desencorajando comportamentos maliciosos.

Numa rede PoW, os mineradores organizam as transações pendentes em blocos e competem para resolver enigmas com hardware especializado. O primeiro a encontrar uma solução válida transmite o seu bloco; se for validado, recebe a recompensa de bloco.

As recompensas de bloco diferem entre blockchains. No Bitcoin, o protocolo reduz para metade a recompensa em BTC a cada 210 000 blocos (cerca de quatro anos) através do mecanismo de halving. Isto garante que a oferta de Bitcoin se mantém limitada e previsível a longo prazo.

A mineração de criptomoedas é rentável?

Apesar de poder ser lucrativa, a mineração requer pesquisa, gestão de risco e due diligence. O processo exige investimento significativo e envolve riscos como custos de hardware, volatilidade de preços e alterações de protocolo. Os mineradores implementam estratégias de gestão de risco para ponderar custos e potenciais retornos.

A rentabilidade é influenciada por fatores como oscilações dos preços cripto. Quando os preços sobem, as recompensas valem mais em moeda fiduciária. Quando descem, os lucros diminuem.

A eficiência do equipamento também é determinante. O hardware pode ser caro, pelo que os mineradores têm de equilibrar o custo do dispositivo com os ganhos potenciais. O custo da eletricidade é outro fator; preços elevados de energia reduzem os lucros.

Os equipamentos de mineração podem exigir atualizações frequentes para se manterem competitivos, pois os modelos mais recentes rapidamente superam os antigos. Mineradores que não conseguem atualizar podem perder rentabilidade.

Mudanças significativas de protocolo também afetam a rentabilidade. Por exemplo, o halving do Bitcoin reduz as recompensas de bloco em 50%, afetando os retornos. Algumas redes podem adotar modelos como Proof of Stake, como sucedeu com o Ethereum, tornando a mineração obsoleta.

Conclusão

A mineração de criptomoedas é essencial para a rede Bitcoin e outras blockchains Proof of Work, assegurando segurança e emissão estável de moedas.

A mineração oferece potenciais recompensas por bloco, mas a rentabilidade depende de fatores como custos energéticos, preços de mercado e eficiência dos equipamentos. Antes de minerar, realize uma pesquisa detalhada e avalie cuidadosamente riscos e oportunidades neste setor em rápida evolução.

FAQ

O que é a mineração de criptomoedas e como funciona em detalhe?

A mineração de criptomoedas consiste em resolver problemas matemáticos complexos para verificar transações e adicioná-las ao blockchain. Os mineradores recorrem a hardware potente e especializado, sendo recompensados com moedas quando têm sucesso. Este processo preserva a segurança e descentralização da rede.

Que equipamentos e ferramentas são necessários para iniciar a mineração de criptomoedas?

É necessário uma carteira digital, software de mineração e hardware especializado como ASIC ou GPU, conforme a moeda. Uma ligação fiável à Internet, eletricidade estável e participação num pool de mineração são também essenciais para otimizar rendimentos.

Quanto se pode ganhar com a mineração de criptomoedas?

Os ganhos dependem de fatores como o poder do hardware, o preço da moeda e as tarifas de eletricidade. Uma unidade de mineração pode gerar cerca de 0,00000067 BTC por dia—aproximadamente quatro cêntimos. Os lucros variam com o mercado.

Qual a diferença entre mineração de Bitcoin e de outras criptomoedas?

A mineração de Bitcoin usa o algoritmo SHA-256 e exige hardware especializado e intensivo em energia, enquanto outras criptomoedas recorrem a algoritmos como Scrypt ou Proof of Stake. O Bitcoin privilegia a segurança; outras moedas podem focar-se na velocidade ou eficiência.

A mineração de criptomoedas é segura e legal?

A mineração é legal e segura em muitos países, mas a regulamentação varia por jurisdição. A segurança depende da infraestrutura e tecnologia utilizada. Siga sempre os requisitos de conformidade locais.

Quais os custos de eletricidade e manutenção na mineração de cripto?

A eletricidade é o principal custo, variando consoante as tarifas locais e o hardware. A manutenção inclui substituição de peças e arrefecimento. A rentabilidade depende do preço das moedas, eficiência do hardware e custos energéticos locais.

Como a mineração de criptomoedas afeta o ambiente?

A mineração de criptomoedas consome grandes quantidades de eletricidade, muitas vezes provenientes de combustíveis fósseis, aumentando as emissões de carbono e prejudicando o ambiente. A transição para energias renováveis pode mitigar este impacto.

Qual a diferença entre mineração a solo e mineração em pool?

Na mineração a solo, um minerador trabalha sozinho e recebe todas as recompensas, enquanto na mineração em pool vários mineradores combinam esforços e partilham as recompensas proporcionalmente. A mineração em pool proporciona ganhos mais estáveis e previsíveis.