O que é a dificuldade de mineração do Bitcoin?

A dificuldade de mineração do Bitcoin é um número que indica aos mineradores o quão difícil é, no momento, encontrar um bloco válido. A rede a recalcula a cada 2.016 blocos para que, não importa quantas máquinas entrem ou saiam, um novo bloco surja em média a cada 10 minutos. Mais poder de hash leva a uma dificuldade maior, e menos poder de hash leva a uma dificuldade menor.

Alvo e dificuldade são duas visões da mesma coisa

Todo cabeçalho de bloco precisa gerar um hash com valor igual ou menor que um limite chamado alvo. Um alvo menor significa menos hashes vencedores possíveis, então o desafio fica mais difícil.

Dificuldade é apenas uma forma mais acessível de expressar esse alvo. Ela compara o alvo atual com o alvo mais fácil permitido pelo protocolo, definido como dificuldade 1. Uma dificuldade de 86 trilhões, o nível no bloco do halving de abril de 2024, significa que encontrar um bloco era cerca de 86 trilhões de vezes mais difícil do que na dificuldade 1.

As duas grandezas se movem em direções opostas: quando o alvo cai, a dificuldade sobe.

Como funciona o ajuste

O Bitcoin Core verifica o tempo a cada 2.016 blocos. Com 10 minutos por bloco, esse período deveria durar 20.160 minutos, exatamente duas semanas. A nova dificuldade é:

Nova dificuldade = dificuldade antiga × (20.160 minutos ÷ minutos reais que os últimos 2.016 blocos levaram)

Dois detalhes mantêm o sistema estável:

• O limite de 4x. Um único ajuste pode tornar a mineração no máximo quatro vezes mais difícil ou quatro vezes mais fácil. Mesmo que o período tenha durado um dia ou dois meses, a mudança é limitada.
• Cada nó faz o cálculo por conta própria. Ninguém anuncia a nova dificuldade. Cada nó a calcula a partir dos carimbos de tempo dos blocos que já possui, e blocos que declaram a dificuldade errada são inválidos.

Um exemplo prático

Os números são ilustrativos.

Figura: O tempo que os últimos 2.016 blocos levaram define a próxima dificuldade. Períodos ilustrativos; cada mudança é limitada a 4x, para cima ou para baixo.

Suponha que os últimos 2.016 blocos tenham levado 12 dias em vez de 14, porque novas máquinas entraram em operação durante o período.

• Tempo esperado: 14 dias (20.160 minutos)
• Tempo real: 12 dias (17.280 minutos)
• Razão: 20.160 ÷ 17.280 = 1,1667

A dificuldade sobe cerca de 16,7%. No período seguinte, o mesmo poder de hash total precisa de cerca de 16,7% mais tempo por bloco, o que traz a média de volta para aproximadamente 10 minutos.

Agora o caminho inverso. Se um grande grupo de mineradores desligar e o período levar 16 dias (23.040 minutos), a razão é 20.160 ÷ 23.040 = 0,875, e a dificuldade cai 12,5%.

Por que 2.016 blocos, e por que o atraso importa

Duas semanas são tempo suficiente para suavizar a aleatoriedade do intervalo entre blocos. Os blocos chegam de forma aleatória; alguns rápidos ou lentos em sequência dizem pouco sobre o poder de hash real. Calcular a média sobre 2.016 blocos oferece uma leitura muito mais confiável.

O custo é o atraso. Se o poder de hash cair bruscamente no meio de um período, os blocos demoram a chegar até o fim do período, e as transações levam mais tempo para ser confirmadas nesse intervalo. A rede se corrige sozinha, só que não instantaneamente. Esse atraso é um dos motivos pelos quais exchanges e carteiras exibem os tempos de confirmação como estimativas. Nosso guia sobre por que as confirmações da rede importam explica como as plataformas lidam com isso.

O que a dificuldade significa para os mineradores

A dificuldade é o denominador de qualquer receita de mineração. Sua parcela esperada das recompensas de bloco é o seu poder de hash dividido pelo da rede, e é o poder de hash da rede que empurra a dificuldade para cima. Quando a dificuldade sobe 5% e a sua configuração permanece a mesma, sua receita esperada em BTC cai cerca de 5%.

É por isso que os mineradores planejam com base em uma curva de dificuldade crescente, e não estável. Uma máquina confortavelmente lucrativa hoje pode caminhar em direção ao equilíbrio à medida que a rede cresce, mesmo que o preço do BTC permaneça exatamente o mesmo. Nosso exemplo prático sobre lucratividade da mineração de Bitcoin mostra esses números.

Os halvings trazem um segundo choque. Quando o subsídio de bloco é cortado pela metade, as máquinas menos eficientes podem deixar de ser lucrativas da noite para o dia. Se muitas delas forem desligadas, o poder de hash cai e o ajuste seguinte reduz a dificuldade, dando aos mineradores restantes uma fatia um pouco maior. Nosso guia sobre o halving do Bitcoin detalha o cronograma.

Por que a dificuldade importa se você não minera

Para usuários comuns, a dificuldade funciona em segundo plano. Ela é o motivo pelo qual os blocos continuam chegando aproximadamente a cada dez minutos e, portanto, por que os tempos de confirmação permanecem previsíveis, mesmo quando a quantidade de hardware de mineração muda enormemente. Também é um sinal público aproximado de quanto trabalho protege a rede: uma dificuldade que continua subindo significa que os mineradores estão colocando mais máquinas e mais eletricidade.

Como outras redes lidam com a dificuldade

O ajuste de duas semanas do Bitcoin é lento por design. Muitas redes proof-of-work menores ajustam a dificuldade a cada bloco, usando uma média móvel dos tempos recentes de bloco, para reagir rapidamente quando mineradores chegam ou saem. Isso importa mais em cadeias que compartilham um algoritmo de mineração com uma rede maior, onde o poder de hash pode inundar ou desaparecer em questão de horas. Um ajuste rápido mantém os tempos de bloco estáveis, mas pode fazer a dificuldade oscilar bruscamente, e um ajuste lento como o do Bitcoin deixa os blocos rápidos ou lentos por dias após uma grande mudança na taxa de hash. Cada abordagem troca estabilidade por capacidade de resposta.

Interpretações equivocadas comuns

“Dificuldade maior significa transações mais lentas.” Não a longo prazo. A dificuldade sobe porque mais poder de hash entrou na rede; após cada ajuste, os blocos voltam a ficar a cerca de dez minutos de distância.

“A dificuldade define as taxas.” Não define. As taxas são definidas pela demanda por espaço em cada bloco. A dificuldade afeta os custos dos mineradores, não o que os usuários pagam.

“Uma dificuldade em queda é sinal de problema.” Às vezes, mas frequentemente ela apenas reflete máquinas antigas sendo desligadas após um halving ou uma mudança sazonal nos preços da energia, e a rede se ajusta conforme projetado.

Dificuldade e taxa de hash em um gráfico

Gráficos de dificuldade parecem escadas: planos por duas semanas, depois um degrau para cima ou para baixo. Gráficos da taxa de hash parecem irregulares, porque a taxa de hash é estimada a partir da dificuldade e dos tempos recentes de bloco e varia com a sorte. As duas acompanham uma à outra ao longo de meses. Se você quer entender de onde vem o número da taxa de hash, veja o que é a taxa de hash do Bitcoin.

Para o processo completo de produção de blocos que a dificuldade regula, comece pelo nosso guia principal sobre como funciona a mineração de Bitcoin.

Este artigo é conteúdo educacional e não constitui aconselhamento financeiro, de investimento, jurídico ou tributário. Ativos digitais são voláteis e você pode perder o valor que investir.

Para a visão mais ampla da rede que essas regras protegem, veja o que é o Bitcoin.

Fontes

• Código-fonte do Bitcoin Core, pow.cpp (cálculo de ajuste de dificuldade e o limite de fator quatro) — Bitcoin Core, GitHub
• Código-fonte do Bitcoin Core, chainparams.cpp (período alvo de duas semanas, espaçamento de 10 minutos) — Bitcoin Core, GitHub
• Bloco 840.000 (dificuldade no halving de 2024) — Blockchain.com Explorer
• Bitcoin: um sistema de dinheiro eletrônico peer-to-peer — Satoshi Nakamoto, outubro de 2008