O que é Proof of Stake (PoS)? Novo Guia Premier 2024

Em comparação com os bancos de dados padrão com autoridade central, blockchain é uma rede descentralizada ponto a ponto da qual qualquer pessoa pode participar. Os sistemas clássicos de blockchain são baseados em criptografia e formam uma cadeia sequencial de blocos de dados gravados um após o outro. Eles têm certas propriedades fundamentais, dependendo de como são gravados no blockchain.

Para que o sistema funcione adequadamente e considerando que os nós do blockchain são independentes uns dos outros, cada nó deve aderir a regras específicas (mas uniformes) para validar as transações do blockchain e gravar blocos na cadeia. Esse conjunto de regras é conhecido como algoritmo de consenso do blockchain.

Neste artigo, exploraremos o algoritmo de consenso Proof of Stake (PoS), suas vantagens e desvantagens e como ele difere de outro algoritmo de consenso igualmente popular, conhecido como Proof of Work. Por fim, você conhecerá alguns projetos de blockchain baseados no algoritmo PoS.

O que é o algoritmo de consenso PoS e como ele funciona?

Proof of Stake (PoS) é um algoritmo usado para validar a propriedade da moeda digital em um pool total de ações. O algoritmo de consenso PoS é o segundo algoritmo mais popular implementado em criptomoedas. Como uma ideia, o algoritmo Proof of Stake foi proposto no fórum Bitcointalk em 2011, e a criptomoeda PeerCoin implementou o protocolo pela primeira vez em 2012.

O algoritmo requer participantes da rede – proprietários de criptomoedas. Eles se juntam a grupos e delegam seus direitos de mineração de tokens a um participante que forma um pool de participantes para todos os delegados. Esses nós da rede são chamados de validadores.

O sistema Proof of Stake foi criado como uma alternativa ao Proof of Work, com o objetivo de superar suas desvantagens, como o enorme consumo de energia computacional. Esse mecanismo reduz o trabalho computacional necessário para validar transações e proteger blocos do registro distribuído. O método PoS substitui essencialmente o poder de processamento pela participação, em que a rede determina a capacidade de mineração de um indivíduo. Os proprietários apostam seus tokens para obter a capacidade de validar novos blocos e se tornarem “validadores”.

Os validadores realizam o processo de validação de transações, garantindo a exatidão das transações dentro dos blocos. Se a operação estiver correta, eles adicionam o bloco ao blockchain e recebem recompensas por sua contribuição. No entanto, se os validadores propuserem a adição de um bloco com dados intencionalmente incorretos, eles perderão alguns ativos apostados como penalidade.

No algoritmo PoS, todas as moedas podem ser pré-geradas e depois distribuídas entre os membros da rede. Há várias implementações de mecanismos de consenso de blockchain PoS, listadas a seguir Sistemas PoS:

Prova de participação delegada (DPoS)

Esse algoritmo difere do clássico sistema de consenso PoS do livro-razão distribuído principalmente em uma tentativa de superar a principal desvantagem do algoritmo, ou seja, o risco de centralização. No DPoS, o direito de aprovar transações de criptomoeda é delegado pelos detentores de tokens aos validadores, que são votados pelos detentores.

Qualquer membro da rede que possua uma certa quantidade de criptomoeda pode se tornar um validador. No entanto, a qualquer momento, os votos para esse validador podem ser retirados para apoiar outro validador. No entanto, a DPoS também tem desvantagens. Especificamente, o risco é a baixa participação dos participantes da rede, após o que a DPoS se transforma em PoS, e o conluio dos representantes não pode ser descartado.

Prova de participação alugada (LPoS)

Esse tipo de PoS envolve ações de prova de propriedade alugadas. É um conjunto de participantes da rede que alugam suas ações para participantes com uma grande quantidade de criptomoedas, formando um nó. Devido à criptomoeda alugada, os participantes da rede têm a oportunidade de ganhar sua parte da criptomoeda com os nós de mineração; caso contrário, a chance de receber recompensas é pequena devido à pequena parcela de participantes da rede em todo o mercado de uma determinada criptomoeda.

O processo de mineração de criptomoedas com base no consenso de PoS é chamado de forjamento. Ele envolve a criação de um nó mestre executado em um computador dedicado que geralmente está sempre conectado à Internet. O computador dedicado executa uma carteira de criptomoeda com a menor quantidade de criptomoeda. Só é lucrativo para os nós principais operarem usando criptomoedas com um valor de popularidade insignificante e baixo. Se o valor delas aumentar, você poderá se tornar um grande proprietário e operar seu nó mestre.

• Proof of Stake é um protocolo para adicionar novos blocos e validar transações.
• O PoS é mais ecológico e mais rápido, mas tende a ser centralizado – quem possui uma quantidade crítica de tokens pode controlar a rede.
• Os sistemas PoS foram criados como uma alternativa ao Proof of Work, com o objetivo de superar suas desvantagens, como o enorme consumo de energia.

Pontos principais

Prós e contras do algoritmo de Proof of Stake (PoS)

À medida que as tecnologias criptográficas se desenvolvem, surgem cada vez mais algoritmos de consenso diferentes, cada um dos quais deve ser melhor que o anterior para impulsionar o desenvolvimento das redes de blockchain. O Proof of Stake, como um dos mecanismos de consenso mais populares atualmente, tem suas vantagens e desvantagens.

Vantagens do algoritmo de Proof of Stake (PoS)

Esse algoritmo de consenso tem muitas vantagens impressionantes.

1. Ecologicamente correto

A sustentabilidade da tecnologia criptográfica é uma questão importante, pois os processos de mineração de novas moedas e a manutenção de outros processos importantes do sistema blockchain (incluindo vários algoritmos de consenso, um dos quais é o PoS) consomem muita energia. Diferentemente de outros tipos de algoritmos, o PoS é um algoritmo eficiente em termos de energia que não exige alto consumo devido à otimização dos modelos matemáticos nos quais o mecanismo de consenso opera. Isso permite reduzir o consumo de energia e diminuir significativamente o impacto ambiental do processo de mineração.

2. Alto nível de segurança

Um ataque de 51% é um ataque a uma rede de blockchain. É caracterizado por uma pessoa, grupo ou organização que obtém o controle da maioria da taxa de hash (poder de hash) da rede. Nesse caso, o invasor teria o poder de reordenar ou excluir transações. Por exemplo, a exclusão de transações permite que o invasor gaste duas vezes as criptomoedas. O invasor também pode impedir confirmações de transações ou a mineração por outros mineradores, o que pode levar a falhas na rede.

No caso do algoritmo PoS, para realizar um “ataque de 51%”, seria necessário possuir mais da metade de todas as moedas em circulação de uma criptomoeda, o que equivale a uma quantia substancial de dinheiro. Mesmo que um invasor conseguisse reunir uma quantia tão significativa, o ataque se tornaria economicamente irracional.

3. Comissões baixas

As taxas de comissão geralmente se tornam um obstáculo para os mineradores. Até certo ponto, a mineração que usa sistemas PoS é a melhor opção para muitos especialistas em mineração de novos blocos em uma rede de livro-razão distribuído. O sistema valida as transações rapidamente, tem baixas taxas de comissão e é fácil de trabalhar, permitindo altos retornos ao minerar novos blocos na rede blockchain. Em comparação com o sistema de consenso Proof of Work (PoW), o PoS oferece custos muito baixos para a mineração de novos blocos, que ainda depende da rede blockchain.

Desvantagens do algoritmo Proof of Stake (PoS)

Agora vamos falar sobre as desvantagens desse algoritmo de consenso.

1. Alto nível de centralização

Esses fundos geralmente são mantidos por poucas pessoas. Por exemplo, é difícil escolher um preço para uma ICO que atraia o número máximo de compradores e, ao mesmo tempo, garanta que uma grande quantidade de fundos não caia nas mãos de uma única pessoa. À medida que a moeda se acumula, os nós ganham uma grande quantidade de poder de processamento na rede. Os grandes proprietários podem votar para decidir o desenvolvimento futuro da rede (como no NEO etc.). Isso tem um impacto negativo sobre a credibilidade desse mecanismo de consenso para muitos mineradores.

2. O problema do “nada em jogo”

A prova de trabalho dos participantes é garantida por leis físicas. Se forem culpados, eles não poderão “quebrar” o equipamento e recuperar a eletricidade. Essa é uma penalidade substancial – eles desperdiçam eletricidade e não ganham dinheiro. No Proof of Stake, a penalidade existe apenas dentro do sistema: jogadores antiéticos perdem os depósitos que congelaram. Quando os usuários fazem saques, eles ficam imunes. Isso é o “nada em jogo” – a ameaça de criar uma bifurcação da moeda ao remover seus fundos.

3. Limitação

Para participar da rede como validador, você deve comprar uma criptomoeda, para a qual deve gastar moeda fiduciária – ou seja, você deve investir nesse negócio de alguma forma. Às vezes, os requisitos da rede podem ser altos e nem todos podem pagar por eles. Por outro lado, quanto maior for a proporção de validadores, maior será a chance de eles serem selecionados para verificar um bloco de transações. No entanto, sempre há uma chance em qualquer caso: alguns blocos não são verificados por uma pessoa, mas, por exemplo, por um grupo de pessoas simultaneamente. Os principais validadores compram tokens propositalmente e os consolidam para ganhar o máximo de dinheiro possível.

Diferenças entre PoS e PoW?

Proof of Work é um consenso que exige a solução de problemas matemáticos complexos. Assim, os mineradores são forçados a usar

equipamentos muito potentes e que consomem muita energia. A forma como o Proof of Stake funciona é diferente. A mineração é feita com o depósito de alguma moeda da carteira. Quanto mais moeda eles tiverem, maior será a chance de se tornarem validadores de transações, adicionarem blocos à rede e ganharem recompensas. Mas há outras diferenças entre os dois mecanismos de consenso.

Características do consenso PoW

A principal tarefa dos mineradores é resolver problemas matemáticos complexos para gerar novos valores de hash para os blocos a serem conectados. Eles são formados com base no valor de hash do bloco anterior, verificando assim toda a cadeia. Quem resolve o problema mais rapidamente recebe uma recompensa na forma de criptomoeda.

As cadeias de blocos baseadas nesse consenso têm sérias vulnerabilidades. Se os mineradores com uma taxa de hash superior a 50% da taxa de hash total da rede aparecerem no registro distribuído, eles poderão controlar o blockchain. Esse é o ataque de 51% discutido acima.

Ao usar a “prova de trabalho” consensual, os mineradores recebem renda da adição de novos blocos. Eles também pagam uma parte da comissão cobrada quando os usuários fazem transações na plataforma.

Características do consenso PoS

Ao usar a “prova de propriedade”, os nós da rede atuam como validadores. A participação do dinheiro em suas contas é um compromisso e uma garantia da existência de validadores na rede e da exatidão de seus nós.

Primeiro, os nós com mais moedas podem anexar um bloco e verificar as transações. Antes de chegar a um consenso entre os blocos, a moeda na carteira do usuário é congelada. Todo o processo é automático. Os validadores são pagos por essa atividade.

Em segundo lugar, no consenso PoS, o risco de um “ataque de 51%” ainda existe. Entretanto, para isso, o nó “desonesto” deve possuir pelo menos 51% de todas as moedas em circulação. Em outras palavras, não faz sentido fazer isso. Se alguém quiser comprar essa quantidade de tokens, ele aumentará a taxa. Se o valor for redefinido, ele entrará em colapso.

Terceiro, o sistema recompensa as transações verificadas dentro do consenso de PoS, que são pagas pela rede. A verificação é mais rápida e a rede funciona com mais eficiência do que sua contraparte consistente de “prova de trabalho”.

Blockchains conhecidos que usam o mecanismo de consenso Proof of Stake

A maioria das blockchains pós-Ethereum usa o mecanismo de consenso Proof of Stake. Normalmente, cada mecanismo é modificado de acordo com as necessidades da rede. Vamos nos aprofundar mais neles a seguir. O próprio Ethereum agora fez a transição para o consenso de Proof of Stake com a atualização Ethereum 2.0.

Ethereum

A Ethereum é uma plataforma de contrato inteligente de uso geral usada para executar aplicativos descentralizados. Seu principal valor não é seu éter nativo (ETH), mas a oportunidade oferecida pela máquina virtual EVM.

Anteriormente, o Ether operava com o algoritmo PoW, que exigia a resolução constante de problemas matemáticos complexos. Para isso, os mineradores criavam enormes fazendas com equipamentos de informática potentes, consumindo megawatts de eletricidade. Com a transição para o PoS, apenas o dinheiro precisa ser armazenado em uma carteira Ethereum conectada à Internet para validar as transações. As fazendas de mineração não são mais necessárias, economizando o consumo de energia equivalente a um país inteiro.

Polkadot

O Polkadot é um protocolo de rede baseado no algoritmo de consenso PoS que permite a transferência de quaisquer dados entre blockchains (não apenas tokens). Isso significa que a rede é um verdadeiro ambiente de aplicativos de várias cadeias, onde coisas como registro entre cadeias e computação entre cadeias são possíveis. Vamos simplificar: na rede Ethereum, a alocação de registro só ocorre entre usuários de uma determinada rede (cadeia). Em contrapartida, no Polkadot, as informações são armazenadas em dispositivos executados em todas as redes integradas no protocolo.

Avalanche

O Avalanche (AVAX) é uma plataforma inovadora de contratos inteligentes criada pela Ava Labs. É um blockchain de uso geral que prioriza a descentralização, a segurança e a escalabilidade, reduzindo custos e proporcionando transações rápidas.

A rede Avalanche consiste em três blockchains independentes: Cadeia X, Cadeia C e Cadeia P. Cada cadeia tem uma finalidade separada, o que é diferente dos métodos usados pelo Bitcoin (BTC) e pelo Ethereum (ETH), em que todos os nós verificam todas as transações. A separação dessas tarefas de computação proporciona ao Avalanche maior rendimento sem sacrificar a descentralização.

Solana

O Solana é um sistema inovador de criptomoeda projetado para suportar aplicativos descentralizados escalonáveis (DApps). Uma das principais características distintivas do Solana é seu sistema de consenso de prova de participação (PoS) apoiado pelo Tower Consensus. É uma variante do sistema Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), que permite que as redes distribuídas cheguem a um consenso mesmo na presença de nós mal-intencionados.

O Tower Consensus reduz a potência computacional necessária para validar transações usando esse relógio síncrono, pois não precisa mais calcular carimbos de data/hora de transações anteriores. Isso ajuda o Solana a atingir uma taxa de transferência superior à da maioria dos concorrentes.

Cardano

Cardano é uma plataforma descentralizada e escalável de código aberto de registro distribuído baseada em Proof of Stake. É um dos blockchains mais estáveis, confiáveis e matematicamente verificados de nossa era – funcionando por mais de cinco anos sem interrupção. A criação da Cardano foi para realizar tarefas semelhantes, como lançar contratos inteligentes e criar DApps. Em particular, o desenvolvimento e o uso do protocolo Proof of Stake (PoS) elevam o Cardano

os contratos inteligentes do Cardano a um novo patamar, oferecendo alto rendimento e velocidade de transação, disponibilizando DApps a todos os participantes e resolvendo problemas de interoperabilidade com o restante do blockchain.

Binance Smart Chain (BSC)

A Binance Smart Chain (BSC) é uma rede de blockchain de contrato inteligente lançada pela Binance, a principal bolsa global de criptomoedas. Foi lançada oficialmente em setembro de 2020 com o objetivo de fornecer serviços financeiros descentralizados (DeFi) de alto desempenho e baixo custo e uma plataforma de desenvolvimento de aplicativos.

A BSC é uma rede blockchain paralela à Binance Chain, adotando o mecanismo de consenso Proof of Stake (PoS). Em comparação com a Binance Chain, a BSC tem maior taxa de transferência de transações e taxas de transação mais baixas, além de fornecer funcionalidade de contrato inteligente, permitindo que os desenvolvedores criem vários aplicativos descentralizados (DApps) e ativos digitais.

Polígono

Polygon é uma rede de escalonamento da Ethereum que visa resolver problemas de escalabilidade, interoperabilidade e experiência do usuário na rede Ethereum. Ela era originalmente conhecida como Matic Network antes de ser rebatizada como Polygon.

A Polygon fornece uma solução eficiente para alcançar velocidades de transação mais rápidas, taxas de transação mais baixas e melhor experiência do usuário, adotando várias tecnologias e estruturas de camadas.

Base

Base blockchain é uma plataforma que fornece soluções eficientes, seguras e transparentes para a negociação de ativos digitais, oferecendo aos usuários um ambiente de negociação descentralizado por meio da tecnologia blockchain e garantindo a eficiência, a segurança e a transparência das transações.

Conclusão

O desenvolvimento da tecnologia de registro distribuído criou todo um ecossistema composto de tendências criptográficas interconectadas, cada uma evoluindo em um ritmo surpreendente. Os algoritmos de consenso PoS e PoW são alguns dos algoritmos mais populares atualmente, ajudando a sistematizar o processo de mineração e certamente farão contribuições significativas para a criação e o desenvolvimento de sistemas de consenso novos e mais avançados no futuro, levando a tecnologia digital a um nível totalmente novo.