21 março 2018

Proof-of-Stake (vs proof-of-work) - explicação simples


Então o que é o algoritmo de "proof-of-stake" (prova-de-participação)? O que diferencia ele do algoritmo de "proof-of-work" (prova-de-trabalho)? O canal Savjee no Youtube, fez um excelente vídeo simplificado explicando, confira abaixo. 

Legendamos o vídeo, portanto se preferir, confira a transcrição do áudio feita por nós abaixo.

Olá! Meu nome é Xavier e você pode ter lido em artigos online dizendo que as criptomoedas como o Bitcoin usa enormes quantidades de energia para proteger sua rede. Mas por que isso - e mais importante - quais são as alternativas?

Mineração de novas moedas exige muito poder computacional por causa do algoritmo "proof-of-work". A ideia foi introduzida pela primeira vez em 1993 para combater e-mails de spam e foi formalmente chamado de "proof-of-work" (prova-de-trabalho) em 1997. 

No entanto, a técnica foi em grande parte não utilizada até que Satoshi Nakamoto criou o Bitcoin em 2009. Ele percebeu que esse mecanismo poderia ser usado para chegar a um consenso entre muitos nós da rede e ele usou isso como forma de garantir a segurança da Blockchain do Bitcoin.

No entanto, o algoritmo de prova-de-trabalho funciona por ter todos os nós resolvendo um enigma criptográfico. Este quebra-cabeça é resolvido pelos mineradores e o primeiro a encontrar a solução obtém a recompensa do minerador. Isso levou a uma situação em que as pessoas estão construindo fazendas de mineração maiores e maiores como a da Genesis Mining.

De acordo com Digiconomist, mineradores de Bitcoin sozinhos usam cerca de 54 TWh de eletricidade, o suficiente para alimentar 5 milhões de casas nos EUA ou até mesmo todo o país da Nova Zelândia ou Hungria.

Mas não para por aí.

Proof-of-work dá mais recompensas às pessoas com melhor e mais equipamento. Quanto maior for a sua taxa de hash, maior será a chance de você conseguir criar o próximo bloco e recebar a recompensa de mineração.

Para aumentar ainda mais as chances, os mineradores têm se juntado no que é chamado de "mining pools" (piscinas de mineração). Eles combinam seu poder de hashing e distribuem a recompensa uniformemente com todos os membros da pool.

Então, para resumir: proof-of-work está fazendo com que mineraadores usem enormes quantidades de energia e incentiva o uso de pools de mineração que torna o blockchain mais centralizado em oposição ao descentralizado.

Então, para resolver esses problemas, temos que encontrar um novo algoritmo de consenso que é tão eficaz ou melhor que o proof-of-work.

Em 2011, um usuário do fórum Bitcointalk chamado QuantumMechanic propôs uma técnica que ele chamou de “prova de participação” (proof-of-stake). A idéia básica é que deixando todos competirem um contra o outro com a mineração é um desperdício. Então, ao invés disso, o proof-of-stake usa uma eleição, processo no qual 1 nó é escolhido aleatoriamente para validar o próximo bloco.

Ah, sim, pequena diferença na terminologia aqui.

O proof-of-stake não possui mineradores, mas "Validadores" e não permite que as pessoas "minere" blocos, mas em vez disso "inventam" ou "criam" blocos. Os validadores não são escolhidos de forma aleatória.

Para se tornar um validador, um nó deve depositar uma certa quantidade de moedas na rede como participação. Você pode pensar nisso como um depósito de segurança. O tamanho da participação determina as chances de um validador ser escolhido para criar o próximo bloco.

É uma correlação linear.

Digamos que Bob deposita $ 100 dólares na rede enquanto Alice deposita $ 1000. Alice agora tem uma chance 10 vezes maior de ser escolhida para criar o próximo bloco. Pode não parecer justo porque favorece o rico, mas na realidade é mais justo em comparação com o proof-of-work.

Com proof-of-work, as pessoas ricas podem desfrutar do poder das economias em escala. O preço que pagam pelo equipamento de mineração e a eletricidade não aumenta de forma linear. Em vez disso, quanto mais eles compram, os melhores preços eles podem obter.

Mas de volta ao proof-of-stake.

Se um nó é escolhido para validar o próximo bloco, ele verificará se todas as transações que estão dentro dele são de fato válidos. Se tudo der certo, o nó assina no bloco e adiciona-o ao blockchain. Como recompensa, o nó recebe as taxas que estão associados a cada transação.

Ok, mas como podemos confiar em outros validadores na rede?

Bem, é aí que entra a participação.

Os validadores perderão uma parte de sua participação se aprovarem transações fraudulentas. Enquanto a participação for maior do que o validador obtém das taxas de transação, podemos confiar neles para executar corretamente o trabalho deles. Porque se não, eles perdem mais dinheiro do que eles ganham.

É um motivador financeiro e sustenta enquanto a participação for maior que a soma de todas as taxas de transação. Se um nó deixar de ser um validador, sua participação mais todas as taxas de transação que ele obteve será liberado após um certo período de tempo. Não imediatamente porque a rede ainda precisa poder punir você, se eles descobrir que alguns dos seus blocos são fraudulentos.

Então, as diferenças entre proof-of-work e proof-of-stake é bastante significativa.

Proof-of-stake não deixa todos minerar (criarem) novos blocos e, portanto, usa consideravelmente menos energia. Também é mais descentralizado.

Como é isso?

Bem, em proof-of-work, temos algo chamado pools (piscinas) de mineração. São pessoas que estão se unindo para aumentar suas chances de minerar um novo bloco e assim coletar a recompensa.

No entanto, essas pools agora controlam grandes porções da blockchain do bitcoin. Eles centralizam o processo de mineração e isso é perigoso.

Se as três maiores pools de mineração se fundissem juntas, elas teriam uma participação majoritária na rede e poderia começar a aprovar transações fraudulentas.

Outra vantagem importante é que configurando um nó para um blockchain baseado em proof-of-stake é muito menos caro em comparação com um nó baseado em proof-of-work.

Você não precisa de equipamento de mineração caro e, portanto, proof-of-stake incentiva mais pessoas a configurar um nó, tornando a rede mais descentralizada e também mais segura.

Mas mesmo o proof-of-stake não é perfeito e também tem algumas falhas.

Você pode pensar: "Espere um minuto! Se eu comprar uma participação majoritária na rede, eu posso efetivamente controlá-lo e aprovar falsas transações" e você estaria correto.

Isso é chamado de ataque de 51% e foi primeiro discutido como um ponto fraco do algoritmo proof-of-work.

Se um único minerador ou grupo de mineradores conseguir obter 51% do poder de hashing, eles podem efetivamente controlar a blockchain.

Proof-of-stake, por outro lado, torna este ataque muito impraticável, dependendo do valor da criptomoeda.

Se o Bitcoin fosse convertido em proof-of-stake, a aquisição de 51% de todas as moedas colocaria você de volta com cerca de 79 bilhões de dólares. Portanto, o ataque de 51% é realmente menos provável de acontecer com proof-of-stake.

Mas esse não é o único risco.

Algoritmos de proof-of-stake também precisam ter cuidado com a forma de como eles selecionam os próximos validadores. Não pode ser completamente aleatório porque o tamanho da participação deve ser levado em conta.

Mas, ao mesmo tempo, a participação sozinha não é o suficiente porque isso irá favorecer pessoas ricas, quem será escolhido com mais frequência, coletará mais taxas de transação, tornará cada vez mais rico e, assim, aumenta suas chances de ser escolhido como validador ainda mais.

Há uma série de propostas para corrigir isso como seleção baseada na idade da moedas.

Outro problema potencial é quando a rede escolhe o próximo validador, mas ele não faz seu trabalho.

Isso poderia ser facilmente resolvido escolhendo um grande número de validadores de backup como reservas.

Em resumo: proof-of-stake traz riscos adicionais quando comparados ao proof-of-work e muita pesquisa é necessária para entender esses riscos e mitigá-los.

Tudo bem então agora que sabemos o que é proof-of-stake, quais os benefícios e quais são os riscos envolvido, vejamos o uso no mundo real.

Alguns exemplos de moedas que usam exatamente agora são: Peercoin, Lisk e Nxt, mas mais criptomoedas seguirão este caminho no futuro.

Ethereum, por exemplo, está trabalhando na implementação um sistema de proof-of-stake que eles chamam de Casper.

Atualmente está implantado na Ethereum testnet e está sendo desenvolvido ativamente.

E também o projeto Cardano vem trabalhando na criação de um seguro algoritmo de proof-of-stake que eles chamam de Ouroboros.

Saiba mais sobre criptomoedas e suas tecnologias clicando aqui.




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