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Bitcoin

O que é minerar Bitcoin?

outubro 30, 2018

O que é minerar Bitcoin?

O processo de mineração de blocos é fundamental para a rede Bitcoin, pois permite a validação das transações por meio da criação de novos blocos no blockchain e é a forma pela qual novos bitcoins são emitidos. Nesse post você aprenderá:

O que é Bitcoin?
O que é mineração?
As funções dos mineradores

  1. Emitir novos bitcoins
  2. Validar novas transações
  3. Proteger a rede

Importância e esforço da mineração

O que é Bitcoin?

Antes de falarmos sobre mineração, é preciso compreender um pouco sobre o Bitcoin. Inventado pelo pseudônimo Satoshi Nakamoto com a colaboração de outros programadores renomados, como Hal Finney e Nick Szabo, o Bitcoin foi o primeiro sistema de pagamentos 100% digitais.

Ele permite a realização de trocas monetárias pela internet sem a intermediação de uma autoridade central, como os bancos. A manutenção e atualização dos registros das transações são feitas de forma descentralizada, utilizando uma nova estrutura de dados que vai formando uma cadeia de blocos e que mais tarde ficou conhecida como “blockchain”.

O blockchain é como um livro contábil, porém, ao invés dessa base de dados ser controlada e mantida por uma única empresa, o registro das transações do Bitcoin é armazenado nas milhares de máquinas participantes da rede, que também verificam a validade dessas transações.

Existem quatro formas principais de se obter bitcoins: comprá-los em uma corretora especializada em criptomoedas, comprá-los diretamente de outra pessoa (peer to peer), aceitá-los em troca de bens e serviços, ou ativamente minerar novos bitcoins.

O que é mineração?

Mineração é o nome dado ao processo de pelo qual são criados novos blocos. Esse processo também serve para verificar a validade das transações e evitar fraudes, como o gasto duplo (gasto da mesma criptomoeda duas vezes).

Para ficarem registradas, as informações das transações são agrupadas em um único hash, conhecido como raiz Merkle. Um hash é uma função criptográfica que transforma qualquer dado em uma sequência aleatória de números e letras com um determinado tamanho. Ele funciona como um identificador único, ou seja, com uma pequena alteração do dado, já são produzidos hashes completamente diferentes. O Bitcoin utiliza, especificamente, a função criptográfica SHA256 para criar esses hashes.

Os mineradores, como são conhecidos os nós (computadores) que criam os blocos, agrupam algumas transações que ainda não foram confirmadas, rodam um algoritmo de validação e tentam resolver a prova de trabalho para criar um novo bloco.

A prova de trabalho consiste em rodar a função SHA256 para formar o hash do novo bloco. Além do hash das transações, cada bloco tem um hash próprio que contém todas as informações das transações, um cabeçalho, um timestamp de data e hora, o nonce (um número aleatório) e o hash do bloco anterior.

Esse hash do novo bloco deve ter um uma certa quantidade de 0s à esquerda. Quanto mais zeros, mais difícil é encontrá-lo. Essa dificuldade é ajustada a cada 2016 blocos para manter o tempo de criação de um bloco em 10 minutos.

Todos os mineradores da rede ficam repetindo esse processo (juntar algumas transações, rodar o algoritmo de validação e a função SHA256) até formar um hash com a quantidade de zeros exigida pela rede. Esse processo utiliza muita energia e poder computacional, por isso é muito custoso.

Quando um minerador consegue formar esse hash, ele completa a prova de trabalho, cria o bloco e o transmite para os outros participantes da rede. Se estiver tudo certo com aquele bloco (todas as transações forem válidas), por consenso o bloco é aceito por toda a rede e o minerador é recompensado por seu esforço com alguns bitcoins. A mineração, assim, parece uma corrida, pois os mineradores competem para criar o próximo bloco da rede e ganhar a recompensa.

Infográfico que explica a mineração do Bitcoin

As funções dos mineradores

A mineração contribui para a segurança da rede, além de emitir novos bitcoins. Vejamos com mais detalhes as funções dos nós mineradores:

1. Emitir novos bitcoins

A mineração de Bitcoin é assim chamada porque se assemelha à mineração de outras commodities: ela requer esforço e lentamente coloca novas criptomoedas em circulação. Moedas tradicionais – como o dólar ou o euro – são emitidas pelos bancos centrais, que podem emitir novas unidades monetárias a qualquer momento com base no que eles acham que será benéfico para a economia.

Já a emissão do Bitcoin é determinada pelo código. Cada novo bloco criado, um determinado valor de bitcoins é emitido como recompensa ao minerador, portanto ele não pode enganar o sistema ou criar bitcoins do nada. Os mineradores precisam usar seu poder computacional para gerar novos bitcoins, seguindo sempre as regras de emissão do protocolo.

Além disso, da mesma forma que algumas reservas de valor tradicionais, como o ouro, o Bitcoin é um ativo escasso, ou seja, existe uma quantidade limitada de bitcoins. No protocolo original, foi definido que só existirão 21 milhões de bitcoins e que, a partir desse ponto, não serão mais criadas novas unidades.

Quando isso acontecer, o esforço dos mineradores será recompensado apenas com o pagamento das taxas, que atualmente são uma forma de incentivar o minerador a incluir sua transação em bloco e com isso conseguir a confirmação dela mais rapidamente.

Nesse gráfico, podemos ver a projeção para a emissão de novos bitcoins na rede. É possível perceber que a taxa de emissão não é constante e sim decrescente ao longo do tempo. As estimativas são que o último Bitcoin, de número 21.000.000, será emitido em 2140, caso não haja modificações no protocolo.

Gráfico com a emissão de bitcoins ao longo dos anos
Fonte: Wikimedia Commons

2. Validar novas transações

A validação é um conceito crítico no universo das criptomoedas. Até que uma transação seja confirmada, ela está pendente e teoricamente pode ser revertida. Assim que ela receber um certo número de confirmações, é como se fosse registrada em uma pedra, torna-se irreversível e parte do histórico imutável das transações: o blockchain.

As confirmações são os blocos criados posteriormente, ou seja, quando a sua transação é incluída em um bloco, cada bloco criado depois funciona como uma confirmação. Com 6 confirmações, ou 6 novos blocos, uma transação já é considerada irreversível.

Como a rede é pública, qualquer pessoa tem acesso ao histórico de transações e, assim, os mineradores podem verificar se as pessoas que estão enviando bitcoins efetivamente possuem saldo suficiente para fazê-lo.

Por exemplo, suponha que Alice tem 2 bitcoins e faz uma transação para Bob de 2 bitcoins. Ela também faz outra transação para Charlie de 2 bitcoins. Perceba que ela só tem saldo para uma das transações. Os mineradores devem verificar o saldo de Alice e, nesse caso, inserir apenas uma das transações em um bloco, validando apenas a transação para Bob ou para Charlie. Essa verificação é feita rodando-se o algoritmo de validação padrão da rede.

3. Proteger a rede

Os blocos ficam ligados uns aos outros por meios dos hashes de cada bloco (por exemplo, o hash do bloco 2 é formado utilizando-se o hash do bloco 1), por isso o histórico é imutável.

Imagem que demonstra a ligação entre os blocos

Para mudar alguma informação de um bloco, é preciso mudar todos os blocos posteriores. Como um novo bloco é criado a cada 10 minutos, você precisaria mudar essa informação, minerar esse bloco alterado, minerar todos os blocos já criados depois e criar o novo bloco (aquele que os mineradores estão trabalhando para criar), tudo isso em menos de 10 minutos, o que é muito custoso e, com o poder de processamento atual, tecnicamente impossível.

Imagem que explica porque não é possível fraudar uma transação no Bitcoin

Você pode visualizar melhor esse processo de mudar uma informação de um bloco brincando no site Blockchain Demo.

Os mineradores protegem a rede Bitcoin dificultando ataques, alterações ou paradas. Quanto mais mineradores estiverem ativamente minerando, mais segura será a rede.

A única maneira de reverter as transações do Bitcoin é dominar pelo menos 51% do poder computacional da rede, o chamado “ataque de 51%”. Com isso, o grupo dominador teria como prevenir transações de ganharem confirmações, validar transações inválidas e realizar gastos duplos, pois eles teoricamente poderiam monopolizar a mineração dos blocos.

Importância e esforço da mineração

A mineração de Bitcoin é intencionalmente projetada para ser intensiva em recursos e difícil de se realizar. Quando o Bitcoin foi implementado, em 2009, ainda era possível minerar com um computador pessoal, mas com o crescimento da rede e o aumento da dificuldade, isso deixou de ser viável. Minerar com um computador pessoal, hoje, é apenas gasto de energia e poder de processamento, ou seja, perda de dinheiro.

A mineração é, assim, uma forma de validar as transações na rede descentralizada do Bitcoin e manter o histórico de transações atualizado entre todos os pontos da rede. Os mineradores verificam as transações, criam os blocos e, como recompensa, recebem uma quantidade de bitcoins emitida nesse processo. Tudo isso contribui para o bom funcionamento da rede e a segurança desse sistema monetário digital.