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Prova de Trabalho (PoW) e Prova de Participação (PoS) são os mecanismos de consenso mais comuns. Eles são adotados pelas principais criptomoedas para proteger sua rede.

A Prova de Trabalho é usada no Bitcoin para validar transações e proteger a rede. Além de outras coisas, o PoW evita gastos duplos. A blockchain é protegida por participantes chamados mineradores, que usam o poder computacional para competir pelo direito de confirmar novos blocos e atualizar a blockchain. Um minerador de sucesso será recompensado em BTC pela rede. Em dezembro de 2021, um minerador pode obter uma recompensa por bloco de 6,25 BTC mais taxas de transação ao minerar com sucesso um bloco de Bitcoin.

A principal diferença entre PoW e PoS é a maneira como eles determinam quem valida um bloco de transações. Prova de Participação é a alternativa mais popular à Prova de Trabalho. É um mecanismo de consenso que visa melhorar algumas das limitações do PoW, como questões de escalabilidade e consumo de energia. No PoS, os participantes são chamados de validadores. Eles não precisam usar hardware poderoso para competir pela chance de validar um bloco. Em vez disso, eles precisam apostar (bloquear) a criptomoeda nativa do blockchain. A rede então seleciona um vencedor com base na quantidade de criptografia apostada, que será recompensado com uma proporção das taxas de transação do bloco que validar. Quanto mais moedas apostadas, maior será a chance de ser escolhido como validador.


Introdução

Para garantir que as transações registradas em uma blockchain sejam válidas, essas redes adotam diferentes mecanismos de consenso. A Prova de Trabalho (PoW) é a mais antiga. Criado por Satoshi Nakamoto, é considerado por muitos como uma das alternativas mais seguras. A Prova de Participação (PoS) foi criada posteriormente, mas agora é vista na maioria dos projetos de altcoin.

Além do Bitcoin, o PoW também é usado em outras criptomoedas importantes, como Ethereum (ETH) e Litecoin (LTC). Em contraste, o PoS é usado por Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) e outras altcoins. É importante notar que Ethereum planeja mudar de PoW para PoS em 2022.


O que é Prova de Trabalho (PoW) e como funciona?

Prova de Trabalho (PoW) é o algoritmo de consenso adotado pela rede Bitcoin e muitas outras criptomoedas para evitar gastos duplos. Foi apresentado por Satoshi Nakamoto no white paper Bitcoin, publicado em 2008.

Em essência, o PoW determina como o blockchain Bitcoin atinge o consenso distribuído. É usado para validar transações peer-to-peer de maneira confiável, sem a necessidade de intermediários terceiros.

Em uma rede PoW como a do Bitcoin, as transações são verificadas pelos mineradores. São participantes que utilizam uma grande quantidade de recursos para garantir que a rede continue funcionando de forma segura e correta. Entre outras tarefas, os mineradores criam e validam blocos de transações. Mas, para competir pelo direito de validar o próximo bloco, eles precisam usar hardware de mineração altamente especializado para resolver quebra-cabeças matemáticos complexos.

O primeiro minerador que conseguir encontrar uma solução válida para esses problemas matemáticos ganha o direito de adicionar seu bloco ao blockchain e receber o que chamamos de recompensa de bloco. As recompensas em bloco são compostas por criptomoedas recém-geradas mais taxas de transação. A quantidade de criptografia em uma recompensa em bloco varia de acordo com as diferentes redes. Por exemplo, no blockchain Bitcoin, um minerador de sucesso pode obter 6,25 BTC mais taxas de cada recompensa de bloco (em dezembro de 2021). No entanto, o número de novos BTC gerados por bloco é reduzido em 50% a cada 210 mil blocos (aproximadamente a cada quatro anos) devido a um mecanismo conhecido como redução pela metade.

Se você quiser aprender mais sobre o modelo de Prova de Trabalho, confira O que é Prova de Trabalho (PoW)?.


O que é Prova de Participação (PoS) e como funciona?

Proof of Stake (PoS) é um algoritmo de consenso introduzido em 2011 como uma alternativa ao Proof of Work. Visa superar as limitações de escalabilidade das redes PoW. PoS é o segundo algoritmo mais popular adotado por criptomoedas como Binance Coin (BNB), Solana (SOL) e Cardano (ADA).

Embora PoW e PoS compartilhem o mesmo objetivo de chegar a um consenso no blockchain, o PoS tem uma maneira diferente de determinar quem valida um bloco de transações. Não há mineradores em blockchains PoS. Em vez de depender de computadores poderosos para competir pelos direitos de validação de blocos, os validadores de PoS dependem de seus ativos criptográficos.

Para serem elegíveis para validar um bloco, os participantes precisam bloquear uma certa quantidade de moedas em um contrato inteligente específico na blockchain. Este processo é conhecido como piquetagem. O protocolo PoS atribuirá então um participante para validar o próximo bloco. Dependendo da rede, essa seleção pode ser feita de forma aleatória ou de acordo com a sua participação (stake). O validador selecionado pode receber taxas de transação do bloco que validou como recompensa. Normalmente, quanto mais moedas eles bloquearem, maior será a chance de serem selecionados.

Consulte a Explicação da Prova de Participação (PoS) para obter mais detalhes.


Diferenças entre Prova de Trabalho e Prova de Participação

Apesar de ambos serem mecanismos de consenso que garantem a segurança da rede blockchain, existem certas diferenças entre os dois. A principal diferença é, obviamente, como o PoW e o PoS determinam qual participante valida novas transações. Para uma compreensão mais clara, vamos dar uma olhada na tabela abaixo:


Prova de Trabalho (PoW)

Prova de participação (PoS)

Quem pode minerar/validar blocos?

Quanto maior o poder computacional, maior a probabilidade de mineração de um bloco.

Quanto mais moedas apostadas, maior a probabilidade de você validar um novo bloco

Como um bloco é extraído/validado?

Os mineiros competem para resolver quebra-cabeças matemáticos complexos usando seus recursos computacionais.

Normalmente, o algoritmo determina o vencedor aleatoriamente, levando em consideração a quantidade de moedas apostadas.

Equipamento de mineracao

Hardware de mineração profissional, como ASIC, CPU e GPU

Qualquer computador ou dispositivo móvel com conexão à Internet

Como as recompensas são distribuídas?

A primeira pessoa a minerar o bloco recebe uma recompensa do bloco

Os validadores podem receber uma parte das taxas de transação cobradas do bloco que validaram

Como a rede é protegida

Quanto maior o hash, mais segura é a rede

O piqueteamento bloqueia a criptografia no blockchain para proteger a rede


A Prova de Participação é melhor do que a Prova de Trabalho?

Os defensores do Proof of Stake argumentam que o PoS tem alguns benefícios sobre o PoW, especialmente em relação à escalabilidade e velocidade de transação. Diz-se também que as moedas PoS são menos prejudiciais ao meio ambiente quando comparadas às PoW. Em contraste, muitos apoiantes do PoW argumentam que o PoS, sendo uma tecnologia mais recente, ainda não provou o seu potencial em termos de segurança de rede. O fato de as redes PoW exigirem quantidades significativas de recursos (hardware de mineração, eletricidade, etc.) torna seu ataque mais caro. Isto é particularmente verdadeiro para o Bitcoin, como o maior blockchain PoW.

Conforme mencionado, espera-se que o Ethereum (ETH) mude de PoW para PoS na atualização do Ethereum 2.0. ETH 2.0 é uma atualização há muito esperada para a rede Ethereum para melhorar seu desempenho e resolver seu problema de escalabilidade. Após a implementação do PoS no Ethereum, qualquer pessoa com pelo menos 32 ETH poderá participar do staking para se tornar um validador e receber recompensas.

O PoS é melhor que o PoW? O que está fazendo com que a segunda maior criptomoeda em capitalização de mercado adote um novo mecanismo de consenso?


Risco de centralização

Nas blockchains de Prova de Trabalho, a mineração envolve o uso de poder computacional para fazer hash dos dados do bloco até que uma solução válida seja encontrada. Para as principais criptomoedas de hoje, as soluções estão cada vez mais difíceis de encontrar e o processo de adivinhar grandes quantidades de hashes pode ser caro em termos de hardware e eletricidade.

Portanto, alguns mineradores preferem acumular seus recursos de mineração em pools de mineração para ter maiores chances de obter as recompensas do bloco. Alguns grandes pools de mineração investem milhões de dólares e controlam milhares de hardware de mineração ASIC para gerar o máximo de poder de hashing possível.

Em dezembro de 2021, os 4 principais pools de mineração controlavam juntos cerca de 50% do poder total de hashing do Bitcoin. O domínio dos pools de mineração torna mais desafiador para os entusiastas individuais da criptografia minerar um bloco por conta própria.

Mas então quão descentralizada é a mineração? Por um lado, ainda não existe uma entidade única que possa controlar as confirmações na rede. Se isso ocorresse, seria possível um ataque de 51% e a rede perderia o seu valor. Alguns poderão argumentar que, embora a mineração ainda seja descentralizada, já não é fortemente descentralizada. Certas áreas, produtores de equipamentos de mineração e produtores de energia ainda dominam a mineração e reduzem a descentralização geral para blockchains de prova de trabalho.

O mecanismo de consenso de Prova de Participação adota uma abordagem diferente e substitui o poder de mineração pelo piquetagem. Este mecanismo reduz as barreiras à entrada de um indivíduo para confirmar transações, reduzindo a ênfase na localização, equipamento e outros fatores. Sua aposta é simplesmente determinada pela quantidade de tokens que você possui.

No entanto, a maioria das redes PoS exige que você execute um nó validador para começar a confirmar as transações. A operação pode ser cara, mas não tanto quanto várias plataformas de mineração. Os usuários então apostam seus tokens em determinados validadores, dando-nos um modelo semelhante aos pools de mineração. Portanto, embora o Proof of Stake seja mais fácil de participar para um usuário médio, ele ainda é suscetível ao mesmo problema de centralização que os pools de mineração.


Riscos de segurança

Além do risco de centralização, o fato de os quatro principais pools de mineração terem a maior parte do poder de hashing da rede Bitcoin poderia aumentar potencialmente o risco de um ataque de 51%. Um ataque de 51% refere-se a um ataque potencial à segurança de um sistema blockchain por um ator ou organização mal-intencionada que consegue controlar mais de 50% do poder total de hashing da rede. O invasor pode ignorar o algoritmo de consenso do blockchain e cometer atos maliciosos em benefício próprio, como gastos duplos, rejeição ou alteração de registros de transações ou impedir que outros minerem. No entanto, é improvável que isso aconteça no Bitcoin devido ao tamanho da sua rede.

Em contraste, se alguém atacasse uma blockchain PoS, teria que possuir mais de 50% das moedas na rede. Isto faria com que a procura no mercado e o preço da moeda aumentassem, o que poderia custar dezenas de milhares de milhões de dólares. Mesmo que cometam um ataque de 51%, o valor das moedas apostadas cairia drasticamente à medida que a rede fosse comprometida. Portanto, não é muito provável que ocorra um ataque de 51% em uma criptografia que usa o consenso PoS, especialmente se for de grande capitalização de mercado.


Desvantagens da Prova de Participação

Muitos veem o Proof of Stake como uma alternativa melhor ao Proof of Work, mas é importante notar que também existem deficiências no algoritmo PoS. Devido ao mecanismo de distribuição de recompensas, os validadores com mais ativos apostados podem aumentar suas chances de validar o próximo bloco. Quanto mais moedas um validador acumula, mais moedas ele pode apostar e ganhar, o que algumas pessoas criticam como “tornar os ricos mais ricos”. Esses validadores “mais ricos” também podem influenciar a votação na rede, já que os blockchains PoS geralmente concedem direitos de governança aos validadores.

Outra preocupação são os riscos de segurança para criptomoedas de menor capitalização de mercado que adotam PoS. Conforme mencionado, não é muito provável que um ataque de 51% aconteça nas criptomoedas mais populares como ETH ou BNB. No entanto, ativos digitais menores e de menor valor são mais vulneráveis ​​a ataques. Os invasores poderiam adquirir moedas suficientes para obter vantagem contra outros validadores. Eles poderiam explorar o sistema PoS sendo frequentemente escolhidos para se tornarem validadores. As recompensas ganhas podem então ser usadas para apostas adicionais e aumentar suas chances de serem escolhidos na próxima rodada.


Pensamentos finais

A Prova de Trabalho e a Prova de Participação têm seu lugar no ecossistema criptográfico e é difícil dizer com certeza qual protocolo de consenso funciona melhor. O PoW pode ser criticado por criar altas emissões de carbono durante a mineração, mas provou ser um algoritmo seguro para proteger redes blockchain. No entanto, à medida que o Ethereum muda de PoW para PoS, o sistema Proof of Stake poderá ser mais favorecido por novos projetos no futuro.