1. Visão geral da Criptomoeda Mining (PoW)

A mineração de criptomoedas, tal como a mineração de Bitcoin, é um processo altamente competitivo e que consome muitos recursos. Na rede Bitcoin, as transações são agrupadas em blocos e exigem uma quantidade significativa de computação para “provar” ou confirmar num processo chamado mineração. Os mineiros devem ter hardware e software especializados para serem competitivos no mercado, o que exige um investimento significativo. A competição pelas recompensas da mineração levou à criação de piscinas de mineração, onde os mineiros podem combinar o seu poder computacional para aumentar as suas hipóteses de resolver o problema e receber a recompensa. Isso também ajuda a distribuir as recompensas da mineração de forma mais uniforme e reduz a concentração do poder de mineração.
O algoritmo de mineração consiste em várias etapas, incluindo agrupar transações, verificar a sua validade, selecionar o bloco mais recente e tentar resolver o problema da Prova de Trabalho (PoW) para o novo bloco. Os mineiros procuram blocos aceitáveis usando o algoritmo PoW incrementando um nonce e pegando no hash do cabeçalho do bloco resultante até o valor do hash ser menor que um valor alvo predeterminado. O desempenho da mineração é medido em hashes por segundo e a dificuldade de mineração é regulada ajustando o valor alvo do hash para blocos periodicamente com base na taxa de criação de blocos.

Processo de mineração de Bitcoin explicado

Para compreender o processo de mineração criptográfica, vamos dar uma olhadela detalhada em cada fase do processo:

1. Transaction Hashing: O primeiro passo é usar uma função hash para enviar transações pendentes do pool de memória. Cada envio de transação gera um hash de saída fixo que funciona como o identificador da transação.

2. Merkle Tree Creation: AMerkle Tree verifica o conteúdo da estrutura de dados organizando hashes de transação em pares. Rotula nós com hash criptográfico de bloco de dados e nós internos com o hash da etiqueta de nó filho.

3. Descoberta de Cabeçalhode Bloco: Um cabeçalho de bloco ajuda os mineiros a identificar um bloco individual com um hash exclusivo. Os mineiros combinam o hash raiz do bloco candidato, o hash do bloco anterior e um número utilizado apenas uma vez (nonce) para criar um hash válido.

4. Validando o Block Hash: O protocolo decide o valor alvo, que deve ser maior do que a saída para o hash do bloco estar correto. Os mineiros modificam o valor nonce várias vezes uma vez que não podem alterar os outros dois componentes.

5. Dificuldadede mineração: A dificuldade de mineração indica um quebra-cabeça criptográfico complexo. Quanto mais tempo demorar a encontrar o hash do bloco correto, maior a dificuldade. A dificuldade de mineração também depende do número de mineiros numa rede criptográfica. Aqui pode encontrar uma unidade de medida difícil e um gráfico com a dificuldade da Bitcoin às horas extras.

   H/ s = Hashes por segundo
   KH/ s = Kilo Hashes por segundo
   MH/ s = Mega Hashes por segundo
   GH/ s = Giga Hashes por segundo
   TH/ s = TERAashes por segundo
   PH/ s = PetAhashes por segundo
   1000 H/ s = 1 KH/ s
   1000 KH/ s = 1 MH/ s
   1000 MH/ s = 1 GH/ s
   1000 GH/ s = 1 TH/ s
   1000 TH/ s = 1 PH/ s
   

6. Block Hash Verification: Nesta fase, os mineiros enviam os blocos recém-encontrados para os peer miners para a verificação de hash. Os nós de peer mining usam um algoritmo de hash seguro 256 (SHA-256) para verificar a integridade dos dados e identificar problemas de hash e adulteração.

7. Confirmação e Publicação do Bloco: Depois de os pares verificarem e chegarem a um consenso sobre um bloco, um bloco candidato torna-se um bloco confirmado. Este novo bloco é adicionado ao fim de uma blockchain. Quando os mineiros não conseguem validar o hash do bloco candidato, descartam o bloco de candidatos — uma tentativa mal sucedida para um mineiro.

Os nós de bitcoin que os meus regulam ativamente a taxa de criação de novos blocos a uma média de 10 minutos. À medida que mais mineiros aderirem, a taxa de criação de blocos vai aumentar e à medida que a taxa de criação de blocos sobe, a dificuldade da mineração aumenta para compensar, o que faz baixar a taxa de criação de blocos. A criação de novos blocos deve demorar em média 10 minutos, que foi especificamente escolhido pelo Satoshi Nakamoto como uma troca entre o tempo de confirmação rápido e a quantidade de trabalho desperdiçado devido a divisões de cadeia e blocos órfãos.

Processo para metade

Os mineiros bem-sucedidos recebem um certo número de Bitcoins e taxas de transação por cada bloco extraído com sucesso. A recompensa pela mineração de um novo bloco é acordada por todos na rede e atualmente é de 6,25 bitcoins, abaixo das 50 bitcoins originais. Este bounty reduz para metade a cada 210 000 blocos e eventualmente será removido totalmente quando o limite de 21 milhões de Bitcoins for atingido, altura em que o processamento da transação será recompensado apenas pelas taxas de transação. O valor da Bitcoin não depende apenas das recompensas de mineração, mas sim da procura do mercado, das mudanças regulatórias e do sentimento do mercado, que podem afetar o valor da Bitcoin.

2. História primitiva das minerações e sua evolução ao longo do tempo

A mineração de criptomoedas pode estar traçada nos primeiros dias da Bitcoin. A mineração foi realizada em computadores pessoais e CPUs padrão quando a Bitcoin foi anunciada inicialmente em 2009. À medida que a popularidade da Bitcoin cresceu, a complexidade da mineração também exigia maior poder computacional e recursos.

A primeira piscina de mineração Bitcoin foi criada em 2010, permitindo aos mineiros aumentar o seu poder de processamento e os seus recursos, a fim de melhorar as suas hipóteses de resolver o desafio e obter a recompensa. Isso ajudou a espalhar as recompensas da mineração mais igualmente e minimizou a concentração do poder de mineração.

A mineração tornou-se cada vez mais especializada ao longo do tempo, com os mineiros a empregarem hardware e software especializado para aumentar a eficiência e a concorrência. Circuitos integrados específicos da aplicação (ASICs) que vamos analisar nas próximas lições, foram introduzidos em 2013 e foram especificamente destinados à mineração de Bitcoin, aumentando drasticamente a velocidade e a eficiência da mineração.

O progresso da mineração também resultou na criação de novas criptomoedas, cada uma com o seu próprio conjunto de algoritmos e critérios de mineração. Existem centenas de criptomoedas disponíveis agora, cada uma com a sua própria ecologia de mineração e problemas. Conhecer a história da mineração e a sua progressão ao longo do tempo é fundamental para entender a posição atual e as possibilidades futuras da indústria mineira.

3. Paisagem atual de mineração

O panorama de mineração hoje é dominado por algumas das principais criptomoedas, tais como Bitcoin e Litecoin. A Bitcoin tem o maior hashrate de mineração, seguido da Litecoin. Os melhores países mineiros incluem os Estados Unidos, China, Canadá, Rússia e Cazaquistão. No entanto, as mudanças regulatórias recentes na China causaram um declínio significativo na atividade de mineração de Bitcoin no país.

Fonte: statista.com

É importante notar que a Ethereum se afastou da mineração da Prova de Trabalho (PoW) e agora usa a mineração de Prova de Aposta (POs). A transição para POs mining em Ethereum está a ser implementada através do upgrade da Ethereum 2.0, que é uma mudança significativa para a blockchain Ethereum. A Ethereum 2.0 introduziu um novo algoritmo de consenso chamado Beacon Chain, que é responsável pela coordenação dos validadores e pela gestão do processo de consenso das OP. Isto contrasta com PoW mining, onde os mineiros competem para resolver problemas matemáticos complexos utilizando o poder computacional. Os POs mineração são considerados mais ecológicos e com menos recursos que a mineração PoW. Apesar das diferenças entre PoW e POs de mineração, os princípios básicos da mineração de criptomoedas permanecem os mesmos. Na próxima lição, vamos explorar os fundamentos da mineração de criptomoedas, incluindo PoW e POs mineração, e os diferentes tipos de algoritmos de mineração usados na indústria. Ao compreender os fundamentos da mineração de criptomoedas, os alunos poderão ganhar uma apreciação mais profunda dos desafios e oportunidades apresentados por este aspeto importante do ecossistema de blockchain.