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Como funciona o Bitcoin? Blocos, mineradores e chaves

Passo a passo em linguagem simples de transações, blockchain, mineração e chaves privadas, e de como desconhecidos chegam a um acordo sobre quem possui o quê.

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Diagrama de blocos ligados em cadeia, com uma chave ao lado

Ideias principais

  • O Bitcoin é um livro-razão compartilhado de quem possui o quê. Milhares de computadores mantêm cópias idênticas e conferem o trabalho uns dos outros.
  • As transações são agrupadas em blocos mais ou menos a cada 10 minutos. Cada bloco é ligado ao anterior, formando a blockchain (cadeia de blocos).
  • Os mineradores competem para adicionar blocos, o que torna extremamente caro reescrever a história.
  • Possuir bitcoin significa controlar chaves privadas. Quem tem as chaves pode gastar as moedas.

O problema que o Bitcoin resolve

Arquivos digitais são fáceis de copiar. Se o dinheiro fosse só um arquivo, você poderia copiá-lo e gastá-lo duas vezes. Isso se chama problema do gasto duplo. Tradicionalmente, os bancos resolvem isso mantendo o livro-razão principal: quando você paga alguém, o banco subtrai do seu saldo e soma ao saldo da outra pessoa.

O Bitcoin resolve isso sem um guardião central do livro-razão. Todos têm uma cópia do livro-razão, e regras claras decidem qual versão é a verdadeira. O restante deste guia explica essas peças.

Chaves e endereços: provando a propriedade

O Bitcoin usa criptografia de chave pública. Uma carteira (wallet) cria um par de números ligados: uma chave privada e uma chave pública. Um endereço, que é o que você compartilha para receber dinheiro, é derivado da chave pública.

Você pode pensar no endereço como uma fenda de caixa de correio em que qualquer pessoa pode depositar dinheiro, e na chave privada como a única coisa que a abre. Quando você gasta, cria uma assinatura digital com a sua chave privada. Qualquer pessoa pode verificar que a assinatura é válida sem descobrir a chave em si.

É por isso que “se as chaves não são suas, as moedas também não são” é um ditado comum. Se outra pessoa guarda as suas chaves, como uma corretora (exchange), você depende dela. Veja Como comprar e proteger Bitcoin e O poder da autocustódia: ser dono das suas próprias chaves.

A maioria das carteiras não pede que você lide com uma chave em estado bruto. Elas lhe dão uma lista de palavras, chamada de frase-semente (seed phrase) ou frase de recuperação, que pode regenerar todas as suas chaves. Quem tiver essas palavras pode levar o seu bitcoin.

O que é uma transação

Uma transação é uma mensagem assinada que diz, na prática: “mova este bitcoin destes donos para estes novos donos”. O Bitcoin não usa saldos de conta como um banco. Em vez disso, ele rastreia saídas não gastas, às vezes abreviadas como UTXO (saída de transação não gasta).

Uma comparação útil é o dinheiro em espécie. Se você tem uma nota de US$ 20 e compra um item de US$ 12, entrega os US$ 20 e recebe US$ 8 de troco. O Bitcoin funciona de forma parecida: uma transação gasta uma saída anterior e cria novas, incluindo o troco de volta para você. Sua carteira cuida disso e mostra um saldo simples.

Você também anexa uma taxa. As taxas vão para os mineradores e variam conforme o movimento da rede, então confira os valores atuais na sua carteira em vez de confiar em qualquer número fixo.

Da transação ao bloco

Depois que você transmite uma transação, os nós a verificam. A assinatura é válida? As moedas existem e ainda não foram gastas? Se sim, a transação espera em um conjunto de transações pendentes.

Os mineradores escolhem transações desse conjunto e as agrupam em um bloco candidato. A cada 10 minutos, em média, um minerador consegue publicar um bloco válido, e ele é adicionado à cadeia. Diz-se que uma transação dentro de um bloco tem uma confirmação. Cada bloco seguinte soma mais uma.

Muitos serviços tratam seis confirmações, cerca de uma hora, como algo muito seguro para pagamentos grandes, embora o número que as pessoas esperam varie conforme o valor e a tolerância ao risco.

Diagrama de cinco etapas de uma transação de Bitcoin: assinar, transmitir, aguardar, minerada e confirmada
As cinco etapas de uma transação de Bitcoin, da assinatura à confirmação.

A blockchain

Cada bloco contém uma impressão digital, chamada hash, do bloco anterior. Um hash é uma sequência curta gerada a partir de dados. Mude qualquer parte dos dados e a impressão digital muda por completo.

Como cada bloco inclui a impressão digital do anterior, os blocos formam uma cadeia. Alterar uma transação antiga mudaria a impressão digital desse bloco e quebraria todos os blocos seguintes. Para que a adulteração se sustentasse, um invasor precisaria refazer todo o trabalho desse bloco e de tudo o que veio depois, mais depressa do que a rede honesta continua adicionando novos blocos.

Mineração e prova de trabalho

A mineração é a competição para adicionar o próximo bloco. Para se qualificar, o minerador precisa encontrar um número que, combinado com os dados do bloco, produza um hash abaixo de um alvo. Não existe atalho: o único método é tentar trilhões de vezes. Essa tentativa é chamada de prova de trabalho.

Encontrar a resposta é difícil, mas conferi-la é fácil. Qualquer nó pode verificar o trabalho de um minerador em um instante.

A rede ajusta a dificuldade desse quebra-cabeça a cada 2.016 blocos, mais ou menos a cada duas semanas, para que os blocos cheguem aproximadamente a cada 10 minutos, não importa quantos mineradores entrem ou saiam.

O minerador vencedor recebe o subsídio do bloco, que é bitcoin recém-criado, mais as taxas de transação. O subsídio cai pela metade a cada 210.000 blocos, aproximadamente a cada quatro anos, e é isso que leva ao limite de 21 milhões. O lado industrial é tratado em A mineração de Bitcoin por dentro.

Nós: os árbitros

Os mineradores não fazem as regras. Os nós fazem. Um nó é um computador que executa o software do Bitcoin, armazena o livro-razão e confere cada bloco de acordo com as regras. Se um minerador produzisse um bloco que pagasse moedas extras a si mesmo, os nós o rejeitariam e o minerador teria desperdiçado seu dinheiro.

Qualquer pessoa pode rodar um nó, e é isso que mantém os mineradores honestos.

Por que o livro-razão é difícil de burlar

Duas coisas funcionam em conjunto. Reescrever a história exige refazer enormes quantidades de prova de trabalho, e as regras são aplicadas por muitos nós independentes, e não por uma única autoridade. Uma parte desonesta precisaria de um poder de computação esmagador e, mesmo assim, não conseguiria criar moedas além do limite nem gastar moedas que não controla.

Isso não torna tudo livre de riscos. Bugs de software, falhas de corretoras e golpes ainda podem fazer as pessoas perderem dinheiro, e esses riscos costumam estar nas bordas do sistema, e não no livro-razão em si.

O que o livro-razão revela

Toda transação é pública. Endereços não são nomes, mas muitas vezes podem ser ligados a pessoas por meio de corretoras ou do reuso descuidado. Veja O Bitcoin é privado? O que as transações revelam.

Pagamentos mais rápidos por cima

O Bitcoin na camada base processa um número limitado de transações por bloco. Uma camada separada, construída por cima e chamada Lightning Network, busca tornar mais baratos os pagamentos pequenos e rápidos. Ela tem suas próprias vantagens e desvantagens, tratadas em O que é a Lightning Network?.

Se você quer a visão geral antes dos detalhes técnicos, comece por O que é Bitcoin? ou pela trilha Comece aqui.

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