A mineração de Cripto é um aspecto crítico das operações de criptomoeda, uma vez que gera novas moedas, verifica transações e adiciona novos blocos ao livro-razão da blockchain através de uma rede de nós descentralizados ou validadores usando um algoritmo de consenso. Essas redes de nós confirmam e registam transações à espera de serem incluídas na base 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 em constante crescimento da mineração de cripto. No entanto, isso não se aplica à 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 mineiros no PoW utilizam computadores altamente especializados com um fornecimento constante de eletricidade, e os validadores no PoS apostam uma certa quantidade de criptomoeda para confirmar transações e manter a segurança da blockchain e sua natureza descentralizada.

Neste artigo, será discutido o conceito de mineração de cripto 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 processo cresceram, exigindo assim que empresas e pools de mineração continuassem com a operação.

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

Halving do Bitcoin

O 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 por verificar transações e por gerar um bloco de Bitcoin.

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

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

A principal razão do halving do Bitcoin é aumentar a sua estabilidade no mercado, combater a inflação e fortalecer o seu valor de mercado como moeda deflacionária. A inflação sempre foi um grande problema no setor financeiro e o objetivo do Bitcoin é abordar diretamente os eventos negativos de 2008 (a grande recessão global). A maioria dos mecanismos de consenso de prova de trabalho (PoW) realiza o halving da recompensa do bloco, assim como o Bitcoin. Vamos dar uma olhada rápida no Halving do Litecoin.

Halving do Litecoin

Litecoin está entre as principais criptomoedas da indústria e foi lançada em 2011 para fornecer uma alternativa adequada ao Bitcoin. O Litecoin passou por dois halvings de recompensa de bloco. O primeiro foi em 25 de agosto de 2015, em uma altura de bloco de 840.000, com a recompensa de bloco caindo para 25 LTC de 50 LTC. O segundo ocorreu em 5 de agosto de 2019, em uma altura de bloco de 1.680.000, com a recompensa de bloco atual em 12,5 LTC, que diminuirá para 6,25 LTC no próximo halving do Litecoin, agendado para 3 de agosto de 2023. Este evento de halving 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 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 desça 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 utiliza 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 casos 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 em que uma rede descentralizada de computadores ou nós chega a um acordo sobre um valor de dados ou estado da rede. Normalmente, requerem pelo menos 51% dos nós para aceitar um valor de dados. Portanto, possibilita o acordo entre computadores descentralizados em uma rede distribuída peer-to-peer, garantindo a manutenção e segurança do sistema, bem como os 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 fornecimento, redes elétricas inteligentes, controle de veículos aéreos não tripulados como drones, etc. Nesta seção, vamos examinar o mecanismo de consenso líder na tecnologia blockchain, ou seja, os algoritmos 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 do blockchain do Bitcoin — embora outros blockchains usem PoW, como o 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 consegue resolver com sucesso o quebra-cabeça é recompensado, geralmente em criptomoeda.

Além disso, os dados da transação e o valor do nonce são introduzidos numa 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 elevada para resolver o problema, produzindo assim um hash criptográfico que corresponda à dificuldade, daí a razão para o termo "trabalho".

O Bitcoin utiliza a função de hash SHA-256 para resolver enigmas 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 ao blockchain. Isto é visto por muitos como um grande contratempo e os ambientalistas têm criticado frequentemente a mineração de Bitcoin pelo impacto ambiental adverso e pelo clima global. Isto levou a uma proibição total da mineração de Bitcoin em alguns países, como China, Bolívia, Bangladesh, Qatar 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 a produzir dispositivos que podem converter a enorme energia de mineração para aquecer as 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 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 à blockchain. Além disso, as pools de apostas permitem que pequenos detentores de moedas apostem/travem suas moedas em uma pool para ter a oportunidade de ganhar com a taxa de transação.

Basicamente, os proprietários de moedas bloqueiam uma percentagem das suas criptomoedas numa carteira e depois configuram um nó validador único. O protocolo da criptomoeda irá selecionar aleatoriamente um validador para confirmar transações e validar blocos. A escolha de um nó validador depende do número de moedas apostadas e da duração da moeda apostada. Os blocos são validados por mais do que 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 da sua aposta ou até mesmo a aposta inteira.

O PoS consome uma quantidade menor de eletricidade (energia), sendo assim, é ambientalmente amigável e mais barato de operar, em comparação com o PoW. A principal desvantagem é que se acredita que o PoS oferece menos segurança do que o PoW, uma vez que o validador com a maior quantidade de moedas em jogo controla qual transação é aprovada e adicionada ao blockchain. Isso anula a característica de descentralização do blockchain.

Inicialmente, o Ethereum utilizava o algoritmo PoW para validar transações, mas recentemente mudou para PoS com o intuito 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 mineiros validam transações resolvendo ou fazendo hash de um conjunto de equações matemáticas ou algoritmos relacionados à transação usando computadores complexos e grandes quantidades de eletricidade. Essas transações são registadas num bloco, sendo que cada bloco tem um hash único ligado ao bloco seguinte através de uma técnica criptográfica. A alteração do hash de um bloco em particular altera inadvertidamente o hash dos blocos subsequentes, tornando assim toda a rede blockchain inválida.

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

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

Equipamento necessário para minerar Bitcoin inclui:

• Dispositivo de Hardware Especializado:Estes são dispositivos especificamente construídos para a 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 Programável em Campo (FPGA) recentemente lançados.

  Estes equipamentos realizam tipos específicos de operações computacionais necessárias para mineração. Isto é uma partida do uso de computadores domésticos comuns e placas de processamento gráfico de consumo.

É importante notar que este hardware não é adequado para o ambiente doméstico, pois consomem uma grande quantidade de eletricidade. São muito barulhentos e libertam um enorme volume de energia para o ambiente.

• Aplicações de Software:Estas são aplicações de software especializadas que funcionam em computadores e são rápidas na realização de atividades de mineração. Verificam e registam transações num bloco que são enviadas para a rede de nós/mineradores para confirmação antes de serem adicionadas à blockchain. O software necessário a ser utilizado é ECOS, BeMine, Kryptex Miner Awesome Miner, Easy Miner e Pionex. Além disso, este software calcula a recompensa da mineração e transfere a mesma para o endereço da sua carteira.
• Fornecimento de Eletricidade: A mineração de cripto requer um fornecimento constante de eletricidade para alimentar os computadores envolvidos. Assim, para vencer os custos de energia, os mineiros geralmente localizam as fazendas de mineração perto das centrais elétricas, etc.

No entanto, o conhecimento técnico é muito importante para instalar vários equipamentos e verificar o 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 necessário para alimentar hardware geralmente reduz os lucros dos mineiros. A mineração de criptomoedas requer grandes quantidades de eletricidade.
• Alto custo de Hardware: A maioria dos dispositivos de mineração, como ASICs, é muito cara, desencorajando os mineiros de retalho a aderir à mineração de criptomoedas.
• A crescente dificuldade na mineração: À medida que a tecnologia blockchain testemunha uma maior adoção, também aumenta a demanda por criptomoedas e outros ativos digitais. Atualmente, as criptomoedas estão a ganhar uma popularidade generalizada, com um aumento na procura de moeda digital. Com este aumento, os mineiros competem para minerar mais criptomoedas, daí uma dificuldade de mineração aumentada.
• Diminuição das recompensas dos mineiros: Com a aumento da competição de mineração e dificuldade de bloco, ocorre uma redução sistemática nas recompensas dos mineiros.

Riscos associados à Mineração de Cripto

Um desafio comum que a maioria enfrenta é despesa operacional, especialmente o custo de fornecer eletricidade constante. Isso por si só desencorajou muito os mineradores varejistas. O custo em alguns países é muito caro, assim, os mineradores de criptomoeda correm o risco de não ter lucro, pois seu custo operacional é muito superior ao retorno do investimento.

Uma possível solução é citar minas de mineração perto de centrais energéticas ou dentro de um assentamento industrial e aproveitar a 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 entram na mineração de Bitcoin. Isso não significa que não possa minerar Bitcoin com o seu PC, mas para ter uma vantagem competitiva de 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 a retalho podem disponibilizar uma percentagem da sua capacidade de computação ou equipamento de mineração e ganhar uma proporção da recompensa em bloco da pool de mineração.

Além disso, a maioria destes dispositivos de mineração causam séria poluição ambiental, como ruído e emitem grandes quantidades de calor para o ambiente, levando ao aquecimento global. Uma solução é encaminhar esta útil energia térmica para aquecer casas, escritórios e edifícios durante o inverno.

Conclusão

A mineração de criptomoedas é uma empreitada que vale a pena, pois contribui significativamente para a manutenção e segurança da blockchain, além de verificar e registar transações no livro-razão da blockchain. Os mineiros ganham recompensas de bloco em PoW, enquanto os validadores cobram taxas de transação em PoS.

É conveniente compreender os prós e contras da operação de mineração de criptomoedas e o retorno do investimento. Para maximizar os lucros no PoW, os mineiros precisam de equipamentos superiores, um fornecimento de eletricidade barato e conhecimento técnico, enquanto no PoS, os validadores precisam apostar grandes quantias de moedas para ter uma vantagem competitiva de se tornarem validadores.