Durante o funcionamento de uma blockchain, o mecanismo de consenso é fundamental para manter a segurança e a consistência da rede, e o mecanismo de consenso PoS escolhe validadores através do staking de tokens. Este artigo irá explorar em profundidade o funcionamento do mecanismo de consenso PoS, revelando como esse mecanismo garante a segurança das transações e a operação estável da blockchain sem depender de processos computacionais de alto consumo de energia.
O que é PoS?
Proof of Stake (PoS) é um mecanismo de consenso utilizado em blockchains, que seleciona validadores através do staking de criptomoedas, responsáveis por confirmar transações e criar novos blocos.
A Nerdwallet, um site de finanças pessoais, aponta que o PoS, em comparação com o tradicional Proof of Work (PoW), não requer o consumo intenso de energia para realizar cálculos matemáticos complexos, mas sim baseia-se na quantidade de tokens que o usuário possui para votar, o que o torna mais ecológico e energeticamente eficiente.
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Como o mecanismo de consenso PoS funciona?
No sistema PoS, os participantes podem bloquear as criptomoedas que possuem na rede, um processo conhecido como "staking".
Os stakers se tornam candidatos a validadores de blocos e, quando selecionados, são responsáveis por processar novas transações e verificar sua legalidade, o que também lhes dá a oportunidade de ganhar recompensas da rede. Esse mecanismo não apenas reduz a barreira técnica para participação, mas também diminui a dependência de hardware de alto consumo de energia, tornando-o mais sustentável em comparação com os sistemas PoW.
Fonte da imagem: (Crypto City) Ilustração do funcionamento do mecanismo de consenso PoS
O relatório do Fórum Econômico Mundial da Suíça aponta que o PoS não está isento de riscos ou desvantagens. Como a escolha dos validadores no PoS é baseada na quantidade de tokens detidos, isso pode dar aos detentores de tokens em grande escala uma influência excessiva; além disso, se ocorrer um erro técnico ou um ataque à rede durante o processo de staking, os stakers podem sofrer perdas, aumentando assim o risco de participação.
No geral, o PoS oferece uma solução de blockchain de baixo consumo de energia e barreiras de participação mais baixas, mas também enfrenta desafios como centralização e riscos de segurança.
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Quais são as diferenças entre PoS e PoW?
O PoW depende de mineradores que validam transações e geram novos blocos resolvendo problemas matemáticos complexos, um processo que exige grande capacidade computacional e resulta em alto consumo de energia, especialmente em redes grandes como o Bitcoin.
Fonte da imagem: (Crypto City) Comparação das diferenças entre PoS e PoW
Em comparação com o PoW, os nós do PoS escolhem os validadores com base na quantidade de criptomoedas apostadas, os validadores apostam tokens para participar da validação e ganhar recompensas, esse método reduz significativamente a demanda por energia. Por exemplo, após a transição do Ethereum para o PoS, o consumo de energia diminuiu em 99,95%.
(Crypto City) fez uma comparação mais detalhada das características dos mecanismos de consenso PoW e PoS, organizando-as na tabela a seguir:
Características
Proof of Work (PoW)
Proof of Stake (PoS)
O mecanismo de validação valida transações através da resolução de problemas matemáticos complexos pelos mineradores; através da seleção aleatória de validadores que apostam tokens para confirmar transações, o consumo de energia é alto, pois requer grande capacidade de computação e eletricidade, enquanto no PoS é baixo, reduzindo significativamente a demanda por capacidade computacional; o mecanismo de recompensa: mineradores ganham recompensas de blocos através da competição de mineração, enquanto validadores ganham taxas de transação ao confirmar blocos através do staking de tokens; centralização: há riscos de centralização, grandes pools de mineração podem controlar uma quantidade significativa de poder computacional; teoricamente, é mais descentralizado, mas usuários com grandes quantidades de tokens têm maior influência; segurança: é necessário controlar mais de 50% do poder computacional para lançar um ataque de 51%; incentivos econômicos: atacantes podem perder tokens apostados, reduzindo seu incentivo para atacar; barreira de entrada: requer poder computacional e hardware robustos; no PoS, é relativamente baixo, pois qualquer um pode se tornar validador apenas apostando tokens.
Fonte da imagem: (Crypto City) Comparação das características dos mecanismos de consenso PoS e PoW
Vale ressaltar a diferença em termos de segurança; a segurança do PoW depende do poder computacional, impedindo que atacantes controlem mais de 50% do poder computacional para lançar ataques; enquanto o PoS assegura incentivos econômicos e mecanismos de penalização através do staking de tokens, atacantes que operarem maliciosamente perderão seus tokens apostados.
Embora o PoS possa teoricamente promover a descentralização, os grandes detentores de tokens ainda podem ter controle sobre o poder, e como evitar a concentração excessiva de poder ainda é um desafio.
Como o PoS reduz o ataque de 51%
Em um sistema PoW, se um atacante conseguir controlar mais de 50% do poder computacional, ele pode lançar um chamado "ataque de 51%", manipulando os registros da blockchain e gastando criptomoedas duas vezes.
Mas no PoS, o custo de tal ataque é extremamente alto. A NerdWallet explica que um atacante do mecanismo PoS precisa deter uma quantidade significativa de tokens para controlar a maioria dos tokens apostados; e uma vez que o ataque falha, eles enfrentarão a perda dos tokens apostados, ou seja, o PoS aumenta significativamente o custo do ataque através do design da estrutura econômica.
Além disso, blockchains baseadas em PoS, como o Ethereum, também planejam introduzir a tecnologia de sharding para aumentar a escalabilidade e segurança da rede. A tecnologia de sharding dividirá a rede blockchain em várias partes menores (chamadas de "shards"), cada uma com seus próprios validadores. Essa abordagem aumenta significativamente a dificuldade e o custo de um ataque, mesmo que um atacante queira controlar toda a rede, ele precisaria atacar vários shards simultaneamente.
Quais são as principais criptomoedas que utilizam o mecanismo de blockchain PoS?
Atualmente, várias blockchains principais adotam o mecanismo de consenso Proof of Stake (PoS), e essas criptomoedas optam pelo PoS porque ele é mais eficiente em termos de energia e tem potencial de descentralização em comparação com o Proof of Work (PoW).
Aqui estão algumas das principais criptomoedas que utilizam o PoS:
Ethereum ($ETH)
O Ethereum é uma das criptomoedas mais conhecidas que adotou o PoS. Desde a atualização de "The Merge" em 2022, o Ethereum fez a transição oficial do PoW para o PoS, reduzindo significativamente seu consumo de energia.
Cardano ($ADA)
Cardano é uma plataforma de blockchain baseada em pesquisa e estudos acadêmicos, que desde o início adotou o mecanismo PoS, com um design que valoriza escalabilidade, segurança e eficiência energética.
Polkadot ($DOT)
Polkadot é um protocolo de blockchain cruzada projetado para conectar diferentes blockchains e realizar transferências de dados e recursos entre eles. Ele utiliza o mecanismo PoS para validar transações e garantir a segurança da rede.
Tezos ($XTZ)
Utilizar o mecanismo PoS para promover a governança da rede e as decisões de consenso, permitindo que os detentores de tokens participem da validação e ganhem recompensas.
Algorand ($ALGO)
Algorand é uma blockchain focada em velocidade e descentralização, que utiliza um mecanismo de PoS puro, garantindo a descentralização da rede e permitindo que os validadores processem transações rapidamente.
O mecanismo de consenso PoS tem desvantagens? 3 riscos potenciais do PoS que não devem ser ignorados.
Embora o consenso PoS tenha muitas vantagens em termos de eficiência energética e descentralização, também possui algumas desvantagens e desafios potenciais. (Crypto City) organizou 3 principais desvantagens do mecanismo PoS:
Risco de concentração de poder
Risco econômico do ataque de 51%
Bloqueio de tokens a longo prazo
Os validadores no sistema PoS são determinados pela quantidade de tokens que possuem, e os usuários que detêm mais tokens têm maior chance de se tornar validadores e obter mais recompensas de bloco. Isso pode levar à situação em que os ricos ficam mais ricos, onde participantes com grandes quantidades de tokens obtêm mais retornos, consolidando ainda mais sua influência, o que enfraquece a descentralização da rede.
O Fórum Econômico Mundial da Suíça também apontou que, embora o PoS seja visto como um mecanismo para promover uma participação mais ampla, na realidade, devido aos requisitos econômicos do staking, muitos usuários comuns têm dificuldade em se tornar validadores independentes, o que levou ao surgimento de instituições profissionais ou grandes pools de staking.
Por outro lado, embora o PoS possa efetivamente reduzir a probabilidade de ataques de 51% através de um mecanismo de penalização econômica para stakers, se um atacante tiver capital suficiente para controlar mais de 50% dos tokens apostados, ainda poderá manipular a rede, embora o custo para tal ataque seja extremamente alto, ainda é possível em situações de distribuição desigual de tokens.
Por fim, os tokens no sistema PoS ficarão bloqueados durante o período de staking, não podendo ser transferidos ou utilizados livremente. Se houver mudanças significativas na rede ou flutuações de preços, os validadores podem não conseguir vender ou transferir seus ativos a tempo, aumentando o risco para os participantes e impactando a flexibilidade dos investidores.
