A mineração de criptomoedas é um aspecto crítico das operações de criptomoedas, pois gera novas moedas, verifica transações e adiciona novos blocos ao registro da blockchain por meio de uma rede de nós descentralizados ou validadores, usando um algoritmo de consenso. Essas redes de nós confirmam e registram transações que aguardam para serem incluídas no banco de dados da blockchain.

Devido à crescente dificuldade na mineração de blocos (isso é para Prova de Trabalho, PoW) e à enorme demanda por poder de computação além da capacidade individual; empresas e grupos estão reunindo recursos para criar "pools de mineração" para enfrentar de frente a sofisticação cada vez maior da mineração de cripto. No entanto, esse não é o caso da Prova de Participação (PoS), que exige que os proprietários de moedas apostem suas moedas para se tornarem validadores. No entanto, a mineração de cripto essencialmente tem duas funções; gerar novas moedas e validar/adicionar novos blocos de transação na blockchain.

Em grande medida, a segurança de uma blockchain depende das atividades de mineração. Assim, os mineradores em PoW utilizam computadores altamente especializados com um fornecimento constante de eletricidade, e os validadores em PoS apostam uma certa quantidade de criptomoeda para confirmar transações e manter a segurança da blockchain e sua natureza descentralizada.

Neste artigo, o conceito de mineração de cripto será discutido com um foco especial nos dois algoritmos de consenso mais populares - Prova de Trabalho (PoW) e Prova de Participação (PoS).

Um Estudo de Mineração de Cripto: Foco Especial na Mineração de Bitcoin

Nas fases iniciais, a mineração de Bitcoin era feita por indivíduos usando computadores pessoais para processar e validar transações na blockchain, mas ao longo dos anos, o custo e a sofisticação de todo o exercício cresceram, exigindo assim que empresas e pools de mineração continuassem com a operação.

Essas empresas especializadas ou pools tentam resolver os cálculos matemáticos complexos necessários para validar transações de cripto e adicionar blocos ao banco de dados da blockchain. E como recompensa pelo trabalho feito, esses computadores recebem uma quantidade predeterminada da moeda recém-criada. Essa recompensa foi programada para ser reduzida pela metade a cada quatro anos do ciclo de vida da blockchain de prova de trabalho (PoW), como Bitcoin e Litecoin. Vamos falar brevemente sobre a redução das recompensas em bloco, usando o Bitcoin como exemplo.

Bitcoin Halving

Halving do Bitcoin é uma redução sistemática no custo total de mineração de um bloco de Bitcoin uma vez a cada quatro anos do ciclo de vida da blockchain. Em outras palavras, é metade da recompensa que os mineradores recebem pela verificação de transações e pela geração de um bloco de Bitcoin.

Por exemplo, o Bitcoin (BTC) e o Litecoin (LTC) passam por uma redução pela metade na blockchain a cada quatro anos. O Bitcoin testemunhou seu primeiro evento de redução pela metade em 28 de novembro de 2012, em uma altura de bloco de 210.000, com as recompensas dos mineradores caindo para 25 BTC de 50 BTC. Após o segundo evento de redução pela metade, em 9 de julho de 2016, em uma altura de bloco de 420.000, a recompensa do bloco caiu para 12,5 BTC de 25 BTC à medida que a dificuldade de mineração aumentou, bem como um aumento no número de mineradores.

O terceiro e mais recente halving do Bitcoin foi em 11 de maio de 2020, em uma altura de bloco de 630.000, o que resulta em uma queda na recompensa de bloco para 6,25 BTC. O próximo halving do Bitcoin esperado é em 2024 e a contagem regressiva já começou.

O principal motivo da redução pela metade do Bitcoin é aumentar sua estabilidade no mercado, combater a inflação e fortalecer seu valor de mercado como uma moeda deflacionária. A inflação sempre foi um grande problema no setor financeiro e o objetivo do Bitcoin é enfrentar diretamente os eventos negativos de 2008 (essa foi a recessão global). A maioria dos mecanismos de consenso de Provas de Trabalho (PoW) realiza a redução pela metade da recompensa do bloco, da mesma forma que o Bitcoin. Vamos dar uma rápida olhada na redução pela metade do Litecoin.

Litecoin Halving

Litecoin está entre as principais criptomoedas da indústria e foi lançado em 2011 para fornecer uma alternativa adequada ao Bitcoin. Litecoin passou por duas reduções na recompensa por bloco. A primeira foi em 25 de agosto de 2015, em uma altura de bloco de 840.000, com a recompensa por bloco caindo para 25 LTC de 50 LTC. A segunda ocorreu em 5 de agosto de 2019, em uma altura de bloco de 1.680.000, com a recompensa por bloco atual em 12,5 LTC, que diminuirá para 6,25 LTC na próxima redução pela metade do Litecoin, agendada para 3 de agosto de 2023. Este evento de redução pela metade reduziu as recompensas totais dos mineradores em duas ocasiões.

O halving do Litecoin reduz a inflação pela metade da taxa inicial, aumentando assim o valor e o poder de compra da moeda. A taxa de inflação do Litecoin por ano está em 3,72% após o evento de halving de 2019. Espera-se que caia para 1,80% ao ano no próximo evento de halving de bloco. O preço da moeda deve subir no próximo halving se a demanda pela moeda aumentar.

Algoritmos de Consenso: Prova de Trabalho (PoW) e Prova de Participação (PoS)

A tecnologia blockchain é um sistema descentralizado e usa algoritmos de consenso para gerar moedas, validar transações e permitir a adição de blocos de transações à blockchain.

O algoritmo de consenso é muito importante para a manutenção e segurança da blockchain, pois evita incidentes de gastos duplos e valida transações ilegais. Cada bloco verificado de transações é carimbado com um hash criptográfico ao ser adicionado à blockchain.

Assim, em termos simples, um algoritmo de consenso é um processo no qual uma rede descentralizada de computadores ou nós chega a um acordo sobre um valor de dados ou estado de rede. Normalmente, eles requerem que pelo menos 51% dos nós aceitem um valor de dados. Portanto, isso permite o acordo entre computadores descentralizados em uma rede distribuída peer-to-peer, garantindo a manutenção e segurança do sistema, bem como dos registros de dados. Basicamente, os algoritmos de consenso substituem a necessidade de uma entidade centralizada ou terceira parte.

Além disso, os algoritmos de consenso são amplamente utilizados na tecnologia blockchain e também em vários setores, como gestão da cadeia de abastecimento, redes inteligentes de energia, controle de veículos aéreos não tripulados, como drones, etc. Nesta seção, vamos analisar o mecanismo de consenso líder na tecnologia blockchain, que é o algoritmo de Prova de Trabalho (PoW) e Prova de Participação (PoS).

Prova de Trabalho (PoW)

O algoritmo de consenso Proof of Work é o primeiro sistema de acordo entre nós usado no blockchain, e é sinônimo de blockchain Bitcoin — embora outros blockchains usem PoW, como Litecoin.

O algoritmo de consenso PoW envolve uma rede descentralizada de computadores e nós que competem para resolver um quebra-cabeça ou uma equação matemática complexa encontrando um hash criptográfico de um bloco específico. O nó participante tenta resolver o quebra-cabeça adivinhando aleatoriamente diferentes valores de nonce que correspondam à dificuldade. O nó que resolve com sucesso o quebra-cabeça é recompensado, geralmente em criptomoeda.

Além disso, os dados da transação e o valor do nonce são inseridos em uma função de hash, enquanto a solução correspondente ou saída de hash (hash criptográfico) precisa corresponder à dificuldade. Assim, a rede de nós utiliza uma potência computacional muito alta para resolver o problema, produzindo assim um hash criptográfico que corresponda à dificuldade, daí a razão para o termo "trabalho".

Bitcoin usa a função de hash SHA-256 para resolver quebra-cabeças criptográficos.

O algoritmo de PoW é considerado “ineficiente” e muito caro de operar porque consome uma grande quantidade de eletricidade em potência computacional e leva muito tempo (10 minutos) para minerar com sucesso um Bitcoin ou adicionar um bloco de transação à blockchain. Isso é visto por muitos como um grande revés e os ambientalistas frequentemente criticaram a mineração de Bitcoin pelo impacto ambiental adverso e pelo clima global. Isso levou a uma proibição total da mineração de Bitcoin em alguns países, como China, Bolívia, Bangladesh, Catar e Marrocos.

No entanto, a inovação tecnológica recente - e seguindo a primeira lei da termodinâmica, que a energia não pode ser criada nem destruída, mas pode ser convertida de uma forma para outra - vê um número crescente de empresas produzindo dispositivos que podem converter a enorme energia de mineração para aquecer nossas casas e edifícios durante o inverno.

Prova de Participação (PoS)

A alta potência computacional do PoW necessária para resolver quebra-cabeças matemáticos complexos, e o tempo gasto para descobrir o hash criptográfico deram origem a uma alternativa próxima do Proof of Stake (PoS). O algoritmo de consenso PoS não requer recursos computacionais (equipamentos especializados e eletricidade) para minerar blocos. Em vez disso, os proprietários da criptomoeda podem apostar suas moedas para participar da sincronização de dados, validar transações e adicionar blocos ao blockchain. Além disso, os pools de apostas permitem que pequenos detentores de moedas apostem/bloqueiem suas moedas em um pool para ter a oportunidade de ganhar com a taxa de transação.

Basicamente, os proprietários de moedas bloqueiam uma porcentagem de suas criptomoedas em uma carteira e, em seguida, configuram um nó validador único. O protocolo de criptomoeda selecionará aleatoriamente um validador para confirmar transações e validar blocos. Escolher um nó validador depende do número de moedas apostadas e da duração da moeda apostada. Os blocos são validados por mais de um validador e são recompensados com uma taxa de transação. Os validadores devem confirmar e adicionar blocos precisos à blockchain para evitar perder uma parte de sua aposta ou até mesmo toda a aposta.

O PoS consome menos quantidade de eletricidade (energia), assim, é ambientalmente amigável e mais barato de operar, em comparação com o PoW. A grande desvantagem é acredita-se que o PoS oferece menos segurança do que o PoW, pois o validador com a maior quantidade de moedas apostadas controla inevitavelmente quais transações são aprovadas e adicionadas ao blockchain. Isso anula a característica de descentralização do blockchain.

O Ethereum inicialmente usou o algoritmo PoW para validar transações, mas recentemente mudou para PoS com o objetivo de reduzir o consumo excessivo de eletricidade e o tempo necessário para minerar um bloco. Assim, sob o algoritmo PoS, o Ethereum 2.0 exige que os proprietários de moedas apostem 32 ETH para serem selecionados como validadores.

Como Funciona a Mineração: Um Foco Especial no Algoritmo de Prova de Trabalho do Bitcoin

Durante a mineração de Bitcoin, os mineradores validam transações resolvendo ou hasheando um conjunto de equações matemáticas ou algoritmos relacionados à transação usando computadores complexos e grandes quantidades de eletricidade. Essas transações são registradas em um bloco, sendo que cada bloco tem um hash único ligado ao próximo bloco por meio de uma técnica criptográfica. A alteração do hash de um bloco específico altera inadvertidamente o hash dos blocos subsequentes, tornando assim toda a rede blockchain inválida.

NB: O Block Hash é uma string alfanumérica de letras e números que oculta os dados da transação e a identidade do usuário, gerado usando uma função de hash - o Bitcoin usa SHA - 256.

A crescente dificuldade na mineração de cripto é resultado do desafiador processo de hash de um bloco, o que significa que uma grande quantidade de recursos computacionais é necessária para resolver esses cálculos matemáticos de criptografia e descobrir uma transação ou hash de bloco.

Equipamentos necessários para minerar Bitcoin incluem:

• Dispositivo de Hardware Especializado:Estes são dispositivos especificamente construídos para mineração de criptomoedas, como Unidade de Processamento Gráfico (GPU), SSD para mineração de cripto, Circuitos Integrados Específicos de Aplicação (ASICs) e os chips de Matriz de Portas Programáveis em Campo (FPGA) recentemente lançados.

  Estes equipamentos realizam tipos específicos de operações computacionais necessárias para mineração. Isso difere do uso de computadores domésticos comuns e placas de processamento gráfico de nível de consumidor.

É importante notar que esse hardware não é adequado para o ambiente doméstico, pois consomem uma grande quantidade de eletricidade. Eles são muito barulhentos e liberam uma enorme quantidade de energia no ambiente.

• Aplicações de Software:Estes são aplicativos de software especializados que são executados em computadores e são rápidos na realização de atividades de mineração. Eles verificam e registram transações em um bloco que são enviadas para a rede de nós/mineradores para confirmação antes de serem adicionadas ao blockchain. O software necessário para ser usado é ECOS, BeMine, Kryptex Miner Awesome Miner, Easy Miner e Pionex. Além disso, este software calcula a recompensa de mineração e transfere a mesma para o endereço da sua carteira.
• Fornecimento de Eletricidade: A mineração de criptomoedas requer um fornecimento constante de eletricidade para alimentar os computadores envolvidos. Assim, para vencer os custos de energia, os mineradores normalmente localizam fazendas de mineração próximas a usinas de energia, etc.

No entanto, o conhecimento técnico é muito importante para instalar vários equipamentos e verificar seu desempenho ótimo.

Fatores que Afetam a Mineração de Cripto

• Custo da Eletricidade: Este é um grande problema na mineração de criptomoedas. O alto custo da eletricidade necessária para alimentar o hardware em sua maioria reduz os lucros dos mineradores. A mineração de criptomoedas requer enormes quantidades de eletricidade.
• Alto custo de hardware: A maioria dos dispositivos de mineração, como ASICs, são muito caros, desencorajando os mineradores varejistas a iniciar a mineração de criptomoedas.
• A crescente dificuldade na mineração: À medida que a tecnologia blockchain testemunha maior adoção, também aumenta a demanda por criptomoedas e outros ativos digitais. No momento, a criptomoeda está ganhando popularidade, com um aumento na demanda por moeda digital. Com esse aumento, os mineradores competem para minerar mais criptomoedas, aumentando assim a dificuldade de mineração.
• Diminuição das recompensas dos mineradores: Com o aumento da competição de mineração e dificuldade de bloco, ocorre uma redução sistemática nas recompensas dos mineradores.

Riscos associados à Mineração de Criptomoedas

Um desafio comum que a maioria enfrenta é o custo operacional, especialmente o custo de fornecer eletricidade constante. Isso por si só desencorajou muito os mineradores individuais. O custo em alguns países é muito caro, portanto, os mineradores de criptomoedas correm o risco de não obter lucro, pois seu custo operacional está muito acima do retorno sobre o investimento.

Uma possível saída é citar fazendas de mineração próximas a usinas de energia ou dentro de um assentamento industrial e aproveitar sua enorme fonte de energia.

Além disso, o custo de adquirir equipamentos modernos (ASICs) é enorme e limita ainda mais a classe de pessoas que ingressam na mineração de Bitcoin. Isso não significa que você não possa minerar Bitcoin com seu PC, mas para ter uma vantagem competitiva em ganhar uma recompensa de bloco, você precisa ter um ASIC, um dispositivo especificamente feito para mineração de cripto.

Com a criação de pools de mineração e fazendas de mineração, os mineiros individuais podem fornecer uma porcentagem de sua capacidade de computação ou equipamento de mineração e ganhar uma proporção da recompensa em bloco da pool de mineração.

Além disso, a maioria desses dispositivos de mineração causa séria poluição ambiental, como ruído e emite grandes quantidades de calor no ambiente, levando ao aquecimento global. Uma saída é canalizar essa energia térmica útil para o aquecimento de casas, escritórios e edifícios durante o inverno.

Conclusão

A mineração de cripto é um empreendimento que vale a pena, pois contribui grandemente para a manutenção e segurança da blockchain, e também verifica e registra transações no registro da blockchain. Os mineradores ganham recompensas de bloco em PoW, enquanto os validadores cobram taxas de transação em PoS.

É conveniente entender os prós e contras da operação de mineração de criptomoedas e o retorno do investimento. Para maximizar os lucros em PoW, os mineradores precisam de equipamentos superiores, um fornecimento de eletricidade barato e conhecimento técnico, enquanto em PoS, os validadores precisam apostar grandes quantias de moedas para ter uma vantagem competitiva de se tornar um validador.