Principais conclusões
Prova de Participação é um mecanismo de consenso alternativo popular à Prova de Trabalho. Em vez de precisar de poder computacional para validar transações, os validadores devem apostar moedas. Este fato reduz drasticamente o consumo de energia necessário. A Prova de Participação também pode melhorar a descentralização, a segurança e a escalabilidade.
No entanto, um ataque de 51% pode ser relativamente fácil de conseguir com blockchains de baixa capitalização de mercado. Como o Proof of Stake é altamente versátil, ele possui uma ampla gama de variações para diferentes blockchains e casos de uso.
Introdução
Proof of Stake é de longe a escolha mais popular para redes blockchain atualmente. Mas com tantas variações, pode ser difícil compreender seus conceitos básicos. Hoje em dia, é improvável que você o veja em sua forma original. No entanto, todos os tipos de Prova de Participação compartilham os mesmos conceitos básicos. Compreender essas semelhanças o ajudará a fazer melhores escolhas sobre os blockchains que você usa e como eles operam.
O que significa Prova de Participação?
O algoritmo de consenso Proof of Stake foi introduzido em 2011 no fórum Bitcointalk. Foi proposto como uma solução para os problemas do Proof of Work. Embora ambos compartilhem o mesmo objetivo de alcançar o consenso do blockchain, o processo que realizam é bem diferente. Em vez de precisar fornecer uma prova computacionalmente intensiva, os participantes apenas provam que apostaram moedas.
Como funciona a prova de participação?
O algoritmo Proof Of Stake usa um processo de eleição pseudo-aleatório para selecionar validadores de um grupo de nós. O sistema usa uma combinação de fatores, incluindo a idade de piquetagem, um elemento de randomização e a riqueza do nó.
Nos sistemas Proof of Stake, os blocos são “forjados” em vez de minerados. No entanto, você ainda poderá ouvir o termo 'minado' usado ocasionalmente. A maioria das criptomoedas Proof of Stake são lançadas com um suprimento de moedas “pré-forjadas” para permitir que os nós sejam iniciados imediatamente.
Os usuários que participam do processo de forjamento devem bloquear uma certa quantidade de moedas na rede como aposta. O tamanho das apostas determina as chances de um nó ser selecionado como o próximo validador – quanto maior a aposta, maiores serão as chances. Métodos exclusivos são adicionados ao processo de seleção para favorecer não apenas os nós mais ricos da rede. Os dois métodos mais comumente usados são Seleção de Bloco Aleatório e Seleção de Idade da Moeda.
Seleção de blocos aleatórios
No método Randomized Block Selection, os validadores são selecionados procurando nós com uma combinação do menor valor de hash e da maior aposta. Como os tamanhos das apostas são públicos, o próximo falsificador geralmente pode ser previsto por outros nós.
Seleção da idade da moeda
O método Coin Age Selection escolhe os nós com base em quanto tempo seus tokens foram apostados. A idade da moeda é calculada multiplicando o número de dias em que as moedas foram apostadas pelo número de moedas apostadas.
Depois que um nó forja um bloco, a idade de sua moeda é zerada e ele deve esperar um certo período para poder forjar outro bloco - isso evita que grandes nós de apostas dominem o blockchain.
Validando transações
Cada criptomoeda que usa um algoritmo de Prova de Participação tem seu próprio conjunto de regras e métodos combinados para o que considera ser a melhor combinação possível para a rede e seus usuários.
Quando um nó for escolhido para forjar o próximo bloco, ele verificará se as transações do bloco são válidas. Em seguida, ele assina o bloco e o adiciona ao blockchain. Como recompensa, o nó recebe as taxas de transação do bloco e, em algumas blockchains, uma recompensa em moeda.
Se um nó quiser deixar de ser falsificador, sua aposta e recompensas ganhas serão liberadas após um determinado período, dando tempo à rede para verificar se não há blocos fraudulentos adicionados ao blockchain pelo nó.
Quais blockchains usam Prova de Participação?
A maioria dos blockchains pós-Ethereum usa mecanismos de consenso de Prova de Participação. Normalmente, cada um é modificado para atender às necessidades da rede. Abordaremos essas variações posteriormente neste artigo. O próprio Ethereum está atualmente em processo de mudança para Prova de Participação com Ethereum 2.0.
As redes Blockchain que usam Prova de Participação ou uma forma dela incluem:
1. Cadeia BNB
2. Cadeia Inteligente BNB
3. Solana
4. Avalanche
5. Bolinhas
Vantagens da Prova de Participação
A Prova de Participação tem muitas vantagens claras sobre a Prova de Trabalho. Por esse motivo, novos blockchains quase sempre usam Prova de Participação. Seus benefícios incluem:
Adaptabilidade
À medida que as necessidades dos usuários e os blockchains mudam, o mesmo acontece com a Prova de Participação. É fácil ver isso com o grande número de adaptações disponíveis. O mecanismo é versátil e pode caber facilmente na maioria dos casos de uso de blockchain.
Descentralização
Mais usuários são incentivados a executar nós, pois é mais acessível. Esse incentivo e o processo de randomização também tornam a rede mais descentralizada. Embora existam pools de apostas, há uma chance muito maior de um indivíduo forjar um bloco sob Prova de Participação com sucesso. No geral, isso reduz a necessidade de pools de piquetagem.
Eficiência energética
O Proof of Stake é incrivelmente eficiente em termos energéticos em comparação com o Proof of Work. O custo da participação depende do custo econômico de apostar moedas, e não do custo computacional da resolução de quebra-cabeças. Este mecanismo leva a uma redução significativa na energia necessária para operar o mecanismo de consenso.
Escalabilidade
Como o Proof of Stake não depende de máquinas físicas para gerar consenso, é mais escalonável. Não há necessidade de grandes fazendas de mineração ou de grandes fontes de energia. Adicionar mais validadores à rede é mais barato, mais simples e mais acessível.
Segurança
O staking funciona como um motivador financeiro para que o validador não processe transações fraudulentas. Se a rede detectar uma transação fraudulenta, o validador perderá uma parte da sua participação e o seu direito de participar no futuro. Portanto, desde que a aposta seja superior à recompensa, o validador perderia mais moedas do que ganharia com atividades fraudulentas.
Para controlar efetivamente a rede e aprovar transações fraudulentas, um nó teria que possuir uma participação majoritária na rede, também conhecido como ataque de 51%. Dependendo do valor de uma criptomoeda, pode ser quase impossível obter o controle da rede, pois seria necessário adquirir 51% da oferta circulante.
Desvantagens da Prova de Participação
Embora o Proof of Stake tenha muitas vantagens em comparação ao Proof of Work, ele ainda apresenta alguns pontos fracos:
Bifurcação
Com um mecanismo padrão de Prova de Participação, não há desincentivo para minerar ambos os lados de um garfo. Na Prova de Trabalho, a mineração de ambos os lados levará a um desperdício de energia. Com o Proof of Stake, o custo é muito menor, o que significa que as pessoas podem “apostar” em ambos os lados de um garfo.
Acessibilidade
Para começar a apostar, você precisará de um fornecimento de token nativo do blockchain. Isso exige que você compre o token por meio de uma exchange ou outro método. Dependendo do valor necessário, você pode precisar de um investimento significativo para começar a apostar de forma eficaz.
Com o Proof of Work, você pode comprar equipamentos de mineração baratos ou até mesmo alugá-los. Com isso, você pode ingressar em um pool e começar a validar e ganhar rapidamente.
51% de ataque
Embora o Proof of Work também esteja sujeito a ataques de 51%, eles podem ser significativamente mais fáceis com o Proof of Stake. Se o preço de um token cair ou o blockchain tiver uma baixa capitalização de mercado, pode ser teoricamente barato comprar mais de 50% dos tokens e controlar a rede.
Prova de Trabalho vs. Prova de Participação
Quando comparamos os dois mecanismos de consenso, existem algumas diferenças fundamentais.
No entanto, há uma grande variedade de mecanismos de Prova de Participação em blockchains. Muitas diferenças dependerão do mecanismo exato utilizado.
Outros mecanismos de consenso baseados na Prova de Participação
Prova de aposta é altamente adaptável. Os desenvolvedores podem alterar o mecanismo exato para se adequar aos casos de uso específicos de um blockchain. Abaixo estão alguns dos mais comumente vistos
Prova de Participação Delegada (DPoS)
A Prova de Participação Delegada permite que os usuários apostem moedas sem se tornarem um validador. Nesse caso, eles apostam atrás de um validador para compartilhar as recompensas do bloco. Quanto mais delegados apostarem em um possível validador, maior será sua chance de seleção. Os validadores geralmente podem alterar o valor compartilhado com os delegantes como incentivo. A reputação de um validador também é um fator importante para os delegadores.
Prova de participação nomeada (NPoS)
Prova de aposta nomeada é um modelo de consenso desenvolvido pela Polkadot. Tem muitas semelhanças com a Prova de Participação Delegada, mas uma diferença fundamental. Se um nomeador (delegador) apostar atrás de um validador malicioso, ele também poderá perder sua aposta.
Os nomeadores podem escolher até 16 validadores para apostar. A rede distribuirá então igualmente a sua participação pelos validadores escolhidos. Polkadot também usa várias abordagens na teoria dos jogos e na teoria eleitoral para determinar quem criará um novo bloco.
Prova de autoridade apostada (PoSA)
BNB Smart Chain usa Prova de Autoridade Estacada para gerar consenso de rede. Este mecanismo de consenso combina Prova de Autoridade e Prova de Participação, permitindo que os validadores se revezem para forjar blocos. Um grupo de 21 validadores ativos é elegível para participar, selecionados pela quantidade de BNB que apostam ou delegam. Esse conjunto é determinado diariamente e a Rede BNB armazena a seleção.
Conclusão
A forma como adicionamos blocos de transações a uma rede mudou significativamente desde o Bitcoin. Agora não precisamos mais depender do poder da computação para gerar consenso criptográfico. O sistema Proof of Stake tem muitas vantagens, e a história mostra que o Proof of Stake funciona. Com o passar do tempo, parece que o Bitcoin será apenas uma das poucas redes de Prova de Trabalho que restam. Por enquanto, parece que o Proof of Stake veio para ficar.
