Principais conclusões:
- A mineração, no léxico das criptomoedas, é o processo de verificação de transacções numa cadeia de blocos utilizando equipamento informático, ao mesmo tempo que se ganha criptomoeda em troca.
- A exploração mineira é efectuada utilizando a Unidade Central de Processamento (CPU), a placa gráfica ou a Unidade de Processamento Gráfico (GPU) de um computador, ou equipamento especializado denominado Circuito Integrado Específico da Aplicação (ASIC).
- A mineração de criptomoedas envolve a realização de operações aritméticas e criptográficas complexas para validar transacções utilizando um algoritmo específico. Em muitos casos, os mineiros juntam forças em pools de mineração.
- Os factores que influenciam a rentabilidade da exploração mineira incluem algoritmos, taxas de dificuldade, hashrates e taxas de recompensa, entre outros.
Como funcionam as cadeias de blocos criptográficas?
Para compreender a mineração de criptomoedas, temos primeiro de compreender as cadeias de blocos. As cadeias de blocos de criptomoedas funcionam através da manutenção de um registo público e descentralizado de blocos ligados em cadeia (daí o nome “cadeia de blocos”). Estes blocos incluem transacções validadas e controladas que foram adicionadas à cadeia de blocos e assinadas criptograficamente para evitar adulterações, fraudes ou transacções não autorizadas. Cada transação adicionada deve ser validada de uma das várias formas para garantir a integridade de toda a cadeia de blocos.
O sistema que garante este facto é designado por mecanismo de consenso. Três exemplos de diferentes mecanismos de consenso são a Prova de Trabalho (PoW), a Prova de Participação (PoS) e a Prova de Autoridade (PoA). Os mineiros minam em redes PoW.
O que é a mineração de criptografia?
Embora isto possa parecer relativamente fácil, a parte difícil ainda está para vir. Os mineiros têm como objetivo encontrar o próximo bloco de uma cadeia de blocos, descobrindo o hash alvo utilizando um algoritmo de hash específico.
Cada rede PoW de criptomoeda usa um algoritmo de hashing específico. É utilizada uma função de hashing – um método irreversível de encriptação – para simplificar. Pense em fazer batatas fritas: Não é difícil de fazer, mas é impossível reverter para uma batata. Da mesma forma, um texto cifrado com hash não pode ser revertido para o texto claro, mas todos os textos claros possíveis podem ser colocados numa sequência para ver se produzem o mesmo texto cifrado.
Os mineiros de criptografia executam estas equações matemáticas laboriosas utilizando o seu equipamento de mineração para tentar “quebrar” o hash e extrair o bloco seguinte. Existe normalmente uma recompensa por bloco, muitas vezes sob a forma de algumas das moedas nativas da rede (por exemplo, os mineiros de Bitcoin receberiam uma recompensa por bloco de bitcoins, ou tokens BTC).
Tudo sobre Hashes, Hashrates e Algoritmos
A quebra do hash envolve a tentativa de obter um número hexadecimal de 64 dígitos (um hash) que seja menor ou igual ao hash de destino. O primeiro mineiro a descobrir a solução para o referido puzzle de hash é aquele que colhe as recompensas do bloco nesse bloco. No entanto, à medida que o poder de hashing total aumenta, a hipótese de cada mineiro encontrar o hash diminui: O poder de hashing aumenta quando mais mineiros se juntam à rede e/ou o equipamento de mineração evolui.
Para além das recompensas por bloco, os mineiros também têm direito de voto relativamente às alterações e melhorias da rede nas cadeias de blocos em que mineram. Isto significa que os mineiros têm um certo grau de influência sobre as referidas cadeias de blocos e o seu desenvolvimento futuro. O poder de voto é proporcional ao poder de hash de um mineiro, o que significa que quanto maior o poder de hash de um mineiro, mais peso tem o seu voto.
Assim que o bloco é extraído por um dos mineiros e existe consenso na rede, o bloco é empacotado e inclui as transacções pendentes actuais do mempool (o registo distribuído de transacções pendentes). O processo continua para o bloco seguinte.
Os mineiros são a espinha dorsal de qualquer rede PoW, mantendo-a segura e a funcionar enquanto mantêm coletivamente o registo de transacções (a blockchain) e verificam todas as transacções adicionais. O nome Proof of Work (prova de trabalho) refere-se ao facto de os mineiros provarem que “trabalharam” para ganhar a sua recompensa, executando as funções criptográficas necessárias para resolver os problemas matemáticos.
Dificuldade de mineração de criptografia
À medida que o número e a capacidade de processamento dos mineiros de uma rede específica aumentam, a dificuldade de extração da rede também aumenta. Em alguns casos, a recompensa do bloco pode diminuir ao longo do tempo, como a redução do Bitcoin para metade, que ocorre em períodos de tempo específicos.
Isto é importante para equilibrar a oferta e a procura de energia de mineração versus recompensas e manter as redes viáveis. Se a exploração mineira não for recompensada, é provável que menos mineiros trabalhem na rede, o que poderá ameaçar a viabilidade da rede. Se houver demasiados mineiros, a dificuldade aumentará para se ajustar ao aumento da oferta, e assim por diante.
Três tipos de mineração de criptografia
Ao longo dos anos, à medida que as cadeias de blocos evoluíram, o equipamento de extração mineira também evoluiu. O equipamento de extração mineira pode utilizar qualquer um dos seguintes elementos:
- Unidade central de processamento (CPU)
- Unidade de processamento gráfico (GPU)
- Circuito integrado de aplicação específica (ASIC)
Unidade central de processamento (CPU) Exploração mineira
Na mineração por Unidade Central de Processamento (CPU), os mineiros utilizam frequentemente um computador normal e um software de mineração que utiliza a CPU do computador para minerar a cadeia de blocos. Normalmente, quanto maior for a dificuldade de uma rede, mais potência de CPU é necessária, o que requer um computador de gama alta – e mais consumo de energia – no processo.
A Bitcoin começou inicialmente com a mineração de CPU. No entanto, à medida que a dificuldade de mineração aumentava e mais blockchains surgiam usando diferentes algoritmos de hashing de dificuldades variadas, mais poder de processamento se tornou necessário.
Exploração mineira de unidades de processamento gráfico (GPU)
As unidades de processamento gráfico (GPUs) são placas gráficas dedicadas que se encontram na maioria dos computadores; são utilizadas para renderizar gráficos em vídeos, jogos e modelos 3D. A renderização de gráficos complexos envolve normalmente muito mais operações matemáticas do que a maioria das aplicações informáticas normais.
Os criadores de cadeias de blocos foram atraídos pela capacidade das GPUs de efectuarem operações matemáticas mais complexas em paralelo, com maior eficiência temporal e energética em comparação com as CPUs.
À medida que a mineração por GPU se tornou mainstream, colocou o prego no caixão da mineração por CPU para a maioria das cadeias de blocos – exceto em alguns casos especiais que se adaptaram a algoritmos resistentes a GPU para impedir completamente a mineração por GPU.
A mineração por GPU prevaleceu nas cadeias de blocos durante muitos anos, mas não foi o fim da “corrida ao armamento” da mineração.
Exploração de circuitos integrados para aplicações específicas (ASIC)
Muitos mineiros recorreram a Circuitos Integrados Específicos de Aplicação (ASIC), que são circuitos integrados (ou chips) concebidos e personalizados para realizar um objetivo específico. Por outras palavras, trata-se de hardware concebido de raiz para realizar operações muito específicas. Por outro lado, as CPUs e GPUs são chips de uso geral que podem ser utilizados para uma infinidade de fins.
Uma vez que os ASICs podem ser concebidos com uma função específica em mente (por exemplo, a extração de uma moeda específica utilizando um algoritmo de hashing específico), isso confere-lhes uma vantagem em termos de eficiência, tanto em termos de capacidade de processamento (hashrate) como de eficiência energética, em comparação com CPUs e GPUs.
Várias empresas desenvolveram ASICs para cadeias de blocos específicas. E, como seria de esperar, assim que os ASICs se tornaram prolíficos para a mineração de uma blockchain específica, a mineração por CPU e GPU tornou-se economicamente inviável, praticamente deixando de existir. Algumas redes, no entanto, implementaram alterações para resistir aos ASICs para evitar que a rede fosse tomada por quintas de mineração de ASICs de nível industrial, mantendo a mineração apenas possível com equipamento CPU/GPU padrão.
No entanto, a principal desvantagem dos ASIC é a sua inflexibilidade, uma vez que são concebidos como hardware para fins muito específicos. Quaisquer alterações ao algoritmo ou à estrutura de uma rede podem tornar os ASICs obsoletos, ao contrário do que acontece com a mineração de CPU e GPU, em que uma atualização de software se adaptaria a essas alterações.
Além disso, como os ASICs continuam a evoluir, os ASICs de nova geração oferecem consistentemente taxas de hashr mais elevadas, consumindo a mesma quantidade de energia que os seus antecessores, fazendo com que os ASICs mais antigos se tornem rapidamente obsoletos.
Como funcionam os pools e as fazendas de mineração
Como já referimos, a extração mineira é uma operação intensiva em recursos que normalmente requer equipamento dispendioso, elevado consumo de energia e perspicácia técnica.
À medida que as cadeias de blocos evoluíram, a extração tornou-se mais difícil. À medida que mais mineiros se juntaram às redes ao longo do tempo, a probabilidade de encontrar um bloco por um mineiro sozinho tornou-se estatisticamente quase impossível.
Assim, nasceu a ideia de pools de mineração, em que grupos de mineiros se juntam a um pool e dividem o trabalho necessário entre eles, partilhando as recompensas independentemente do mineiro individual do pool que encontra um bloco.
Pense nisto como se fosse um grupo a fazer uma caça ao tesouro numa grande área. O chefe do grupo divide toda a área em sectores, dando a cada membro vários sectores para procurar o tesouro. Eventualmente, se um dos membros encontrar o tesouro, este pertence ao grupo e é dividido entre eles.
É claro que não há garantia de que este grupo encontre o tesouro primeiro, pois outros grupos concorrentes também se formariam. Em termos estatísticos, se houver 10.000 caçadores de tesouros e cada um procurar individualmente, a probabilidade de cada caçador de tesouros é de 1 em 10.000; por outro lado, se se formarem 100 grupos, cada um com 100 membros, então cada grupo tem uma probabilidade de 1 em 100 de encontrar o tesouro, que é depois distribuído pelos membros do grupo.
Algumas empresas acabaram por decidir dar um passo em frente e estabeleceram explorações mineiras à escala industrial com centenas, por vezes milhares, de plataformas mineiras a funcionar no mesmo local. No entanto, esta prática tem suscitado preocupações quanto à centralização das cadeias de blocos, uma vez que os hashrates podem consolidar-se em países específicos com grandes explorações mineiras.
A mineração de criptografia vale a pena?
A questão que se coloca a todos os aspirantes a mineiros é: Será que vale a pena? A economia da exploração mineira envolve – entre outros factores – os seguintes aspectos a considerar:
Retorno do investimento (ROI)
Quanto tempo será necessário para recuperar as despesas de capital iniciais, como o custo do equipamento mineiro necessário (especialmente se esse equipamento não puder ser reutilizado)? Enquanto as GPUs podem ser reaproveitadas e utilizadas para jogos, design 3D e várias outras aplicações, os ASICs não são tão flexíveis.
Além disso, qual é o risco de o equipamento ficar desatualizado antes de o investimento inicial ou o custo inicial ser recuperado?
Custos de eletricidade
Os preços da energia variam significativamente consoante a localização e o acesso a fontes gratuitas, como os painéis solares. Além disso, o equipamento mineiro pode ter uma eficiência energética variável, que é medida pela unidade de hashrate por unidade de energia (por exemplo, terahash por watt/hora). Algumas explorações mineiras comerciais estão localizadas mais perto de fontes de energia (centrais eléctricas), onde podem beneficiar da energia excedentária gerada.
Dificuldade de exploração mineira
A cadeia de blocos que se pretende minerar tem uma dificuldade variável que se ajusta automaticamente? Com que frequência se ajusta: à medida que se vai utilizando, dependendo da disponibilidade de hashrate, ou em datas específicas (por exemplo, numa data futura específica, espera-se que a dificuldade duplique)?
Taxas de recompensa
Qual é a taxa de recompensa? Quanto é que se espera ganhar por hashrate (e, subsequentemente, por unidades de energia gastas)? Prevê-se que a taxa de recompensa desça em breve?
Flexibilidade/Versatilidade
A mesma configuração pode ser utilizada para minerar várias cadeias de blocos? Isto só é possível quando as cadeias de blocos partilham o mesmo algoritmo de hashing. Prevê-se que a cadeia de blocos migre do PoW para outra alternativa (como a “fusão” do Ethereum para o PoS)? Isto pode significar o fim da exploração mineira nessa cadeia de blocos.
Outros factores
O capital de mineração (equipamento) e as despesas operacionais (contas de energia) são normalmente pagos em moeda fiduciária, enquanto as recompensas são normalmente pagas em criptomoeda, que está sujeita às condições e flutuações do mercado da criptomoeda.
Palavras finais – Vale a pena minerar Bitcoin?
Os mineiros de criptomoeda desempenham um papel crucial e indispensável na execução de cadeias de blocos PoW, na validação de transacções e na segurança das redes. A exploração mineira tem evoluído ao longo dos anos em termos de equipamento, dificuldade, recompensas e técnicas, incluindo a utilização de pools de exploração mineira. Sempre que alguém submete uma transação numa rede PoW (como a Bitcoin), um mineiro nos bastidores tem o seu equipamento a trabalhar arduamente para validar e incluir a transação relevante no bloco seguinte.
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