Mineração e prova de trabalho

A mineração é como o Bitcoin decide quem adiciona o próximo bloco, e é como novos bitcoins entram em circulação. Os mineradores competem gastando poder computacional em um quebra-cabeça de adivinhação. Esta lição explica o quebra-cabeça e por que ele protege a rede.

O trabalho dos mineradores

Um minerador reúne transações pendentes em um bloco candidato e confere se elas seguem as regras. A rede só aceita esse bloco quando o minerador vence uma disputa.

O quebra-cabeça

O minerador adiciona um número, chamado nonce, ao bloco e calcula o hash. A regra é que o hash do bloco tem de ficar abaixo de um alvo definido pela rede. Hashes são imprevisíveis, então não existe atalho. O minerador muda o número e tenta de novo.

Somando toda a rede, as máquinas de mineração fazem centenas de quintilhões dessas tentativas por segundo. O primeiro minerador a encontrar um hash válido transmite o bloco, e qualquer outro nó pode conferi-lo com um único cálculo. Difícil de produzir e fácil de conferir: isso é prova de trabalho.

A recompensa

O minerador vencedor ganha bitcoins recém-criados mais as taxas pagas pelas transações do bloco. Essa é a única forma de criar novos bitcoins. Desde abril de 2024, a parte recém-criada é de 3,125 bitcoins por bloco, e a Lição 5 mostra como ela diminui.

A dificuldade mantém os blocos a dez minutos de distância

Se mais mineradores entrassem, os blocos começariam a chegar mais rápido. Por isso, a cada 2.016 blocos, cerca de duas semanas, a rede ajusta o alvo para trazer a média de volta a dez minutos. Mais poder de mineração deixa o quebra-cabeça mais difícil. Não cria mais bitcoins.

Por que isso protege a rede

Para reescrever a história, um atacante precisa refazer a prova de trabalho do bloco que alterar e de todos os blocos seguintes. Depois precisa ultrapassar a corrente honesta, o que exige mais poder computacional do que o resto da rede somado. Isso costuma ser chamado de ataque de 51%.

No Bitcoin, o custo em máquinas e eletricidade é o que desestimula o ataque. Moedas menores de prova de trabalho são alvos mais fáceis: pesquisadores do MIT registraram mais de 40 reescritas profundas nas correntes delas desde 2019.

O custo: energia

A prova de trabalho usa muita eletricidade por definição, e essa é a principal crítica a ela. Pesquisadores de Cambridge estimaram que a mineração de Bitcoin usou cerca de 120 terawatts-hora em 2023, entre 0,2% e 0,9% da demanda mundial de eletricidade. Hoje a mineração é feita com máquinas especializadas, geralmente em grandes instalações, por mineradores que se juntam em pools e dividem as recompensas.

Outras redes se protegem de outra forma. O Ethereum passou para um método chamado prova de participação em setembro de 2022, o que reduziu seu consumo de energia em cerca de 99,95%. A Lição 8 trata disso.