Mineração – a melhor ideia de Satoshi

A mineração de Bitcoin é o mecanismo de criação de novas bitcoins. Mas é muito mais que isso. É a invenção que torna a Bitcoin especial e o mecanismo de segurança descentralizado que é a base para o dinheiro peer-to-peer.

São criadas novas bitcoins de cada vez que é adicionado um novo bloco à blockchain. Cada bloco, gerado aproximadamente a cada 10 minutos, contém novas bitcoins, criadas a partir do nada, mas que obedecem a regras matemáticas imutáveis e definidas desde a criação da rede. A cada 210 000 blocos, aproximadamente 4 anos, o nível de criação de moeda é reduzido em 50%. Durante os primeiros 4 anos, eram criadas 50 novas bitcoins em cada bloco. A taxa de criação de moeda já foi reduzida duas vezes e sê-lo-à novamente no mês de Maio de 2020. Depois desta redução para metade, conhecido como halving, serão “cunhadas” 6,25 bitcoins a cada bloco. No total, existirão 32 halvings, e depois do último não serão criadas mais bitcoins.

O último halving acontecerá no ano de 2140. A partir daí, a única recompensa que os mineiros receberão serão as taxas de transacção. Satoshi desenhou o sistema para ter maiores recompensas nos primeiros blocos para tornar esta actividade atractiva logo desde o início. À medida que forem atraídos mineiros para suportar a rede torná-la-ão mais forte. À medida que a rede se fortalece e existem mais utilizadores as suas moedas irão valorizar e a partir poder-se-à reduzir a recompensa mantendo-a o trabalho aliciante. Este processo está desenhado para ser positivamente reforçado pelo efeito de rede: com um aumento de utilizadores da rede, aumenta a procura e a moeda valoriza, atraindo uma nova vaga de utilizadores e assim sucessivamente.

A mineração é vista como a recompensa entregue aos mineiros pelo trabalho que desenvolvem para manter a rede online e sincronizada. Na verdade, esse é o incentivo para que os mineiros disponham os seus recursos ao serviço da rede. Em troca recebem as suas preciosas bitcoins. Este esquema serve para alinhar os interesses dos mineiros com a segurança da rede, e simultaneamente proporcionar a cunhagem de moeda. Além disto, a mineração, consegue algo muito mais importante. Permite que surja consenso através da rede sem uma autoridade central.

A invenção mais importante de Satoshi foi o mecanismo descentralizado para consenso emergente.

Emergente, porque o consenso não é conseguido num momento específico ou numa eleição. O consenso da rede emerge da interacção assíncrona de milhares de nós, todos seguindo regras simples. Todas as propriedades da Bitcoin – moeda, transacções, pagamentos e modelo de segurança – derivam desta invenção.

Como funciona a mineração?

Os mineiros validam as novas transacções e gravam-nas no livro de registos global. A cada 10 minutos é “minado” um novo bloco onde são incluídas as transacções que aconteceram nesse período de tempo.

Até que seja publicado, validado e adicionado à cadeia mais antiga da Bitcoin é chamado bloco candidato. Para o juntar à blockchain, o mineiro consulta a sua própria cópia da blockchain, vê qual o número do último bloco e atribui-lhe o número seguinte. Falta ainda verificar que o bloco tem um Proof-of-Work válido. O bloco só se torna válido depois de um mineiro confirmar este passo fulcral.

As transacções adicionadas a um bloco que está na blockchain são consideradas “confirmadas”, e a partir daqui os novos donos das bitcoins enviadas podem-nas gastar da forma que bem entenderem.

O mineiro que conseguir adicionar um bloco à cadeia é recompensado de duas formas: novas moedas e as taxas de transacção.

A primeira transacção de cada bloco é uma transacção diferente de todas as outras. Esta transacção é construída pelo próprio nó que faz a criação do bloco e contém a sua recompensa pelo trabalho despendido. É conhecida como a transacção coinbase. Nela vão ser incluídas as bitcoins criadas de novo pelo mineiro e as taxas de transacção respeitantes às transacções incluídas nesse bloco. Esta transacção é especial pois o seu input não é um output não gasto de uma transacção anterior, mas sim novas moedas criadas com base nas regras definidas pelo sistema. É diferente também porque tem apenas um output a ser pago ao endereço do próprio mineiro.

A transacção coinbase será agregada na árvore de Merkle. O mineiro construirá o cabeçalho desse bloco, e nele incluirá seis campos: a versão do cliente Bitcoin que utiliza, a referência para o bloco anterior, a raíz de Merkle onde estão incluidas todas as transacções, o carimbo com a data de criação do bloco, o alvo utilizado pelo algoritmo Proof-of-Work e o nonce – a variável – utilizada para achar a solução para o algoritmo.

A solução para o algoritmo tem que ser encontrada pelo mineiro em competição com todos os outros mineiros da rede que tentam resolver um problema matemático criptográfico, cuja solução é conhecida como Proof-of-Work (Prova-de-Trabalho). Esta Proof-of-Work é incluída no bloco e actua como prova de que o mineiro gastou recursos computacionais significantes, e, por isso, merece a recompensa.

Depois de ter o bloco construído e validado pela rede, o mineiro ganha o direito de adicionar o bloco à blockchain e receber a recompensa que incluiu no seu bloco. Como vencedor da competição, é o seu bloco que é adicionado à cadeia fazendo com que a transacção onde endereça a recompensa a si próprio seja aceite e validada pela rede. Tornando-o assim, o dono legítimo daquelas bitcoins. Um nó desonesto que tente aumentar a sua recompensa verá essa transacção invalidada pelos outros nós e com isso o próprio bloco será inválido. Terá então desperdiçado os recursos de computação em vão. É por isso que esta competição é a base do modelo de segurança da Bitcoin.

Cada nó que entra nesta competição, aumenta a segurança e o valor da rede. A blockchain não é criada por uma autoridade central mas sim por cada nó, independentemente. O brilhantismo desta rede permite que cada nó, trabalhando sozinho e tendo por base informação transmitida por ligações inseguras consiga chegar às mesmas conclusões e crie uma cópia idêntica da blockchain.

No próximo artigo, vamos ver como realmente surge o consenso na rede Bitcoin, sem que seja imposto autoritariamente.