Blockchain: entenda o Proof of Work vs o Proof of Stake

Então, você está interessado em saber como funciona o Blockchain, principalmente no diz respeito ao debate Proof of Work (PoW) vs Proof of Stake (PoS)? Ou talvez você só queira saber um pouco mais sobre como minerar Ethereum, Bitcoin, Dash e outros blockchains populares que usam o Proof of Work? De qualquer forma, você veio ao lugar certo.

Ambos os modelos, PoW e PoS, são chamados de "mecanismos de consenso", e são um requisito atual para confirmar transações que ocorrem em um blockchain, sem a necessidade de um terceiro. Nós vamos nos aprofundar nisso ao longo do artigo.

De qualquer forma, neste guia para entendermos como funciona o Blockchain usando Proof of Work e Proof of Stake, vou começar explicando os conceitos básicos de cada modelo, seguidos pelos populares blockchains que os adotaram.

Depois disso, eu vou dar uma explicação muito simples sobre como a tecnologia funciona e como eles permitem que as pessoas ganhem criptomoedas extras se tornando mineradoras!

Por fim, explicarei por que acredito que o Proof of Stake é um modelo muito melhor do que o Proof of Work, além de dar alguns exemplos reais de cada modelo.

Depois de ler este guia, você poderá explicar confortavelmente a seus amigos como funciona o Blockchain que usam esses mecanismos de consenso, e qual é o melhor mecanismo!

Então, o que você está esperando? Na primeira parte do meu guia Proof of Work vs Proof of Stake, vou começar explicando o básico!

Proof of Stake vs Proof of Work: o básico

Blockchain: entenda o Proof of Work vs o Proof of Stake

Quando Satoshi Nakamoto estava construindo a primeira criptomoeda, Bitcoin, ele precisava encontrar uma maneira de verificar as transações sem a necessidade de usar um terceiro. Isso ele conseguiu quando criou o sistema de Proof of Work.

Essencialmente, a Proof of Work é usada para determinar como o blockchain atinge o consenso. Em outras palavras, como a rede pode ter certeza de que a transação é válida e que alguém não está tentando fazer coisas ruins, como gastar os mesmos fundos duas vezes?

Embora eu explique mais detalhadamente mais adiante, a Proof of Work é baseada em uma forma avançada de matemática chamada 'criptografia'. É por isso que moedas digitais como Bitcoin e Ethereum são chamadas de 'criptomoedas'!

A criptografia usa equações matemáticas que são tão difíceis que apenas computadores poderosos podem resolvê-las. Nenhuma equação é a mesma, o que significa que, uma vez resolvida, a rede sabe que a transação é autêntica.

Muitas outras blockchains copiaram o código original do Bitcoin e, como tal, também usam o modelo de Proof of Work. Embora a Proof of Work seja uma incrível invenção, é tudo menos perfeita.Não só precisa de quantidades significativas de eletricidade, mas também é muito limitado no número de transações que pode processar ao mesmo tempo.

Como resultado, outros mecanismos de consenso foram criados, sendo um dos mais populares o modelo de Proof of Stake. O Proof of Stake foi criado em 2012 por dois desenvolvedores chamados Scott Nadal e Sunny King. Na época de seu lançamento, os fundadores argumentaram que o Bitcoin e seu modelo de Proof of Work exigiam o equivalente a US $ 150.000 em custos de eletricidade diários.

Desde então, esse número aumentou para milhões de dólares, o que discutirei mais detalhadamente neste artigo.

De qualquer forma, o primeiro projeto blockchain a usar o modelo de Proof of Stake foi Peercoin. Os benefícios iniciais incluem um sistema de mineração mais justo e igualitário, transações mais escalonáveis ​​e menos dependência de eletricidade.

Como resultado, a segunda criptomoeda mais popular do mundo - Ethereum, está no processo de tentar passar da Proof of Work para a Proof of Stake. A data para essa mudança acontecer ainda está para ser confirmada, no entanto, a equipe está trabalhando duro para chegar lá o mais rápido possível.

Então, agora que você sabe o básico, a próxima parte do meu guia vai mostrar quais blockchains adotaram cada um dos dois modelos!

Como funciona o Blockchain: Adoção de PoW vs. Adoção de PoS

O ponto de partida mais óbvio é discutir o blockchain que originalmente adotou Proof of Work, que é o blockchain do Bitcoin. Toda vez que uma transação é enviada, demora cerca de 10 minutos para a rede confirmá-la.Além disso, o blockchain Bitcoin só pode manipular cerca de 7 transações por segundo.

Isso levou com que as taxas de transação aumentassem significativamente desde o início do projeto em 2009. Por exemplo, as tarifas de Bitcoin inicialmente custavam uma fração muito pequena de um centavo, o que tornava a rede realmente útil para a transferência de pequenas quantias. No entanto, como você pode ver no gráfico abaixo, isso aumentou para até US $ 40 por transação durante seu período mais movimentado em dezembro de 2017!

Proof of Work vs Proof of Stake

Embora essas taxas tenham sido reduzidas desde então, elas ainda são muito elevadas para torná-las adequadas como um sistema de pagamento global. A maioria dessas questões se deve principalmente aos limites da Proof of Work.

A segunda cripotmoeda mais popular do mundo, a Ethereum também usa a Proof of Work. Curiosamente, os desenvolvedores fizeram algumas alterações no código original, o que permitiu que a rede processasse as transações em apenas 16 segundos. Embora este não seja o mais rápido do setor, ele é significativamente mais rápido que os 10 minutos necessários para o Bitcoin.

No entanto, os problemas de escalabilidade que a Proof of Work causou ao Bitcoin também são um problema para a Ethereum. A quantidade máxima de transações que o blockchain da Ethereum pode processar é 15, o que, novamente, é substancialmente menor do que as necessidades da rede. No entanto, embora a data para que a Ethereum mude para Proof of Stake ainda não seja oficial, espera-se que ela aumente esse número para milhares por segundo.

Assim como a Ethereum, outras blockchains às vezes usam uma variação de Proof of Work, alterando o tipo de algoritmo que suporta o processo de validação da transação. Outros blockchains populares que instalaram Proof of Work incluem Bitcoin Cash e Litecoin.

Por outro lado, existem algumas criptomoedas realmente populares que agora usam Proof of Stake. Dash é um bom exemplo disso, e o seu mecanismo de consenso permite aos usuários enviar e receber fundos em apenas alguns segundos.

Outro blockchain bem conhecido que usa o modelo de Proof of Stake é o NEO. O protocolo de contrato inteligente chinês teve uma jornada incrível desde que foi lançado em 2016, aumentando o valor de sua moeda em mais de 100.000%!

Então, agora que você sabe quais blockchains populares usam Proof of Work e as que usam Proof of Stake, a próxima parte do meu guia 'Como funciona o Blockchain: Proof of Work vs Proof of Stake' examinará como as transações são realmente verificadas. Vamos começar com a proof of work!

Como funciona o Blockchain: como as transações são verificadas com Proof of work?

Como você pode imaginar, milhares de pessoas usam Bitcoin, Ethereum e outros blockchains que usam o modelo de proof of work. No meu exemplo abaixo, eu vou usar Bitcoin, no entanto, o processo é basicamente o mesmo em todos os blockchains que utilizam alguma variação de Proof of Work.

Mencionei anteriormente que as transações com Bitcoin demoram 10 minutos antes de serem confirmadas como válidas. Bem, em cada intervalo de 10 minutos, algo chamado de “novo bloco” é criado.

Cada bloco contém diferentes transações dentro dele, que devem ser verificadas independentemente. Para que a rede Bitcoin consiga isso sem um terceiro, alguém deve usar seu poder computacional para resolver um algoritmo criptográfico, também conhecida como Proof of Work.

Uma vez que isso seja alcançado, não apenas a transação é marcada como válida, mas também é postada no blockchain público para que todos possam ver. Você pode estar se perguntando por que alguém compraria hardware e consumiria muita eletricidade apenas para ajudar a confirmar as transações do Bitcoin.

Bem, a resposta simples é que as pessoas são recompensadas com Bitcoins adicionais (ou qualquer outra criptomoeda confirmada através da PoW) por seus esforços. O importante é entender que nem todo mundo recebe uma recompensa. Milhares de dispositivos individuais competem para se tornar os primeiros a resolver o algoritmo criptográfico. Quem chegar primeiro, ganha a recompensa.

Falarei sobre isso mais detalhadamente mais adiante, mas uma das principais questões com a Proof of Work é que não é um sistema justo, porque aqueles com os dispositivos de hardware mais poderosos e caros sempre terão a maior chance de ganhar recompensa.

Seguindo em frente, devido à maneira como o quebra-cabeça criptográfico é criado, a única maneira de resolvê-lo é usando tentativa ou erro. Embora eu o tenha simplificado significativamente, dê uma olhada no seguinte exemplo:

  1. A soma matemática da proof of work = 5 + 7
  2. A resposta é 12.
  3. Quem acertar primeiro a resposta, ganha a recompensa de mineração.
  4. Minerador 1 e Minerador 2 competem entre si, com os resultados exibidos abaixo.

Minerador 1

Tentativa 1: 5 + 7 = 10 * Incorreto *

Tentativa 2: 5 + 7 = 13 * Incorreto *

Tentativa 3: 5 + 7 = 9 * Incorreto *

Minerador 2

Tentativa 1: 5 + 7 = 17 * Incorreto *

Tentativa 2: 5 + 7 = 8 * Incorreto *

Tentativa 3: 5 + 7 = 12     *Correto*

Como você pode ver no exemplo acima, foi o Minerador 2 que adivinhou a resposta correta na terceira tentativa. Isso significa que ele é que irá receber a recompensa de mineração! No mundo real, os computadores conseguem adivinhar milhões de combinações diferentes por segundo, o que requer uma quantidade absurda de eletricidade.

De um modo geral, quanto mais potente for o hardware, ou quanto mais dispositivos de hardware você tiver, mais chances você tem de resolver o quebra-cabeça primeiro. Falarei sobre isso em mais detalhes em breve, mas por essas razões, não é um sistema justo.

Antes de passar para a Proof of Stake, eu só queria deixar claro que, embora o exemplo acima seja semelhante na maioria dos modelos de Proof of Work, alguns blockchains usam um processo ligeiramente diferente. No entanto, vamos manter as coisas simples.

De qualquer forma, agora você sabe brevemente como a mineração Ethereum, Bitcoin e outras blockchains que usam Proof of Work operam, a próxima parte do meu guia 'Como funciona o Blockchain: Proof of Work vs Proof of Stake' vai analisar como funciona a Proof of Stake.

Como funciona o Blockchain: como as transações são verificadas com Proof of Stake?

O modelo de Proof of Stake usa um processo diferente para confirmar transações e chegar a um consenso. O sistema ainda usa um algoritmo criptográfico, mas o objetivo do mecanismo é diferente.

Enquanto a Proof of Work recompensa seu minerador pela resolução de equações realmente complexas, em Proof of Stake, o indivíduo que cria o próximo bloco é baseado no quanto eles 'colocaram'. Para tornar as coisas simples para você, a proof of stake é baseada na quantidade de moedas que a pessoa possui da blockchain específica que está tentando minerar.

No entanto, tecnicamente falando, os indivíduos não estão realmente minerando. Em vez disso, eles são chamados de "cunhadores", porque não há recompensa em bloco. Enquanto o Bitcoin, que usa o modelo de Proof of Work, concede uma recompensa de bloco toda vez que um novo bloco é verificado, aqueles que contribuem para o sistema de Proof of Stake simplesmente ganham a taxa de transação.

De qualquer forma, vamos descobrir como o 'cunhadores' tenta verificar com sucesso a transação…

Em primeiro lugar, para ter a oportunidade de validar transações, o usuário deve colocar suas moedas em uma carteira específica. Esta carteira congela as moedas, o que significa que elas estão sendo usadas para "estacar" a rede. A maioria dos blockchains que utilizam Proof of Stakes possui um requisito mínimo de moedas necessárias para iniciar o "staking, o que, é claro, requer um grande investimento inicial.

Por exemplo, para validar transações na rede Dash, você teria que congelar um mínimo de 1.000 moedas Dash. Durante a alta histórica da criptomoeda em dezembro de 2017, quando a Dash alcançou mais de US $ 1.500 por moeda, ela teria custado o equivalente a US $ 1,5 milhão no mundo real.

No entanto, supondo que você tenha apostado o mínimo exigido, suas chances de ganhar a recompensa (taxas de transação) estão vinculadas à porcentagem total de moedas que você possui. Dê uma olhada no exemplo a seguir.

  1. Você decide colocar moedas para ganhar algumas recompensas através da Proof of Stake.
  2. O blockchain tem um total de 1000 moedas em circulação.
  3. Você compra e coloca 100 moedas.
  4. Isso significa que você colocou 10% do total de moedas em circulação.
  5. Agora você tem 10% de chance de ganhar cada recompensa.

Então, para esclarecer:

  • A Proof of Work exige que TODOS os mineradores tentem resolver uma equação realmente complexa, com o vencedor sendo determinado pela pessoa que possui dispositivos de hardware mais poderosos.
  • O modelo da Proof of Stake aleatoriamente escolhe o vencedor com base na quantidade de moeda que ele resolveu colocar para validar as transações.

Blockchain: entenda o Proof of Work vs o Proof of Stakefonte: blockgeeks

A teoria mais importante que apóia o mecanismo de consenso da Proof of Stake é que aqueles que colocam as suas próprias moedas vão querer ajudar a manter a rede segura fazendo as coisas corretamente. Se um 'cunhador' tentasse hackear a rede ou processar transações maliciosas, perderia toda a sua participação.

É por isso que o modelo funciona tão bem. Quanto mais você colocar em moedas, mais ganhará. Mas, ao mesmo tempo, mais você perde se for contra o sistema.

Portanto, agora que você sabe como cada mecanismo de consenso individual confirma e valida as transações, a próxima parte do meu guia explicará porque eu acredito que o modelo de Proof of Stake é muito melhor do que Proof of Work!

Como funciona o Blockchain: Por que a Proof of Stake é melhor do que a Proof of Work?

Acredito que o modelo de Proof of Stake é um modelo muito melhor do que a Proof of Work porque resolve muitos problemas, que irei detalhar agora.

Centralização

Se você chegou até aqui neste guia, lembre-se de que eu disse que as blockchains Proof of Work dão às pessoas que compram dispositivos de hardware poderosos uma chance maior de ganhar a recompensa de mineração.

Isso resultou em organizações centralizadas comprando milhares de dispositivos (conhecidos como ASICs) que geram o maior poder de mineração. Esse tipo de operação é conhecido como 'pool de mineração' e permite que as pessoas 'agrupem' seus recursos para dar a elas a maior chance de resolver a equação criptográfica primeiro.

Consequentemente, apenas quatro grupos de mineração (dos quais a maioria está localizada na China, onde a eletricidade é barata) controlam mais de 50% do total da energia de mineração de Bitcoin.

Este é um sistema realmente injusto, pois significa que a pessoa média não tem chance de ganhar a recompensa da mineração. É aqui que a prova da aposta é diferente. Esse modelo impede que grupos de pessoas unindo forças dominem a rede apenas para obter lucro. Em vez disso, aqueles que contribuem para a rede congelando suas moedas são recompensados ​​proporcionalmente à quantia que investiram.

Consumo elétrico

Mencionei anteriormente neste guia que alguns blockchains que usam Proof of Work, como o Bitcoin, usam grandes quantidades de eletricidade. Isto é porque a equação criptográfica que os mineradores devem resolver é incrivelmente difícil.

De fato, um estudo recente descobriu que a quantidade total de eletricidade necessária para manter a rede Bitcoin funcional é maior do que a quantidade usada por mais de 159 países individuais!

Isso não só é ruim para o meio ambiente, mas também diminui a velocidade com que as criptomoedas podem aumentar sua adoção no mundo real. Isso ocorre porque as contas de eletricidade devem ser pagas usando moeda fiduciária!

Por outro lado, a Proof of Stake não precisa de equações altamente complexas para serem resolvidas, o que significa que os custos de eletricidade para verificar as transações são substancialmente menores.

Ataque 51% 

Um ataque de 51% é usado para descrever o evento infeliz que um grupo ou uma pessoa solitária ganha mais de que 50% do poder total de mineração. Se isso acontecer em uma blockchain de Proof of Work como Bitcoin, permite que o grupo ou a pessoa faça alterações em um determinado bloco. Se essa pessoa ou o grupo tiver intenções criminosas, o blockchain será alterado de modo a prover ganhos pessoais.

Um exemplo recente de um ataque de 51% aconteceu contra o blockchain Verge, que permitiu que o hacker saísse com 35 milhões de moedas XVG. Na época do ataque, isso equivalia a um valor real de US $ 1,75 milhão!

Ao usar um mecanismo de consenso de Proof of Stake, não faria sentido financeiro tentar executar um ataque de 51%. Para que isso seja alcançado, o mau ator precisaria de uma participação de pelo menos 51% do total de criptomoedas em circulação. A única maneira de fazer isso é comprar as moedas no mercado aberto.

Ao decidir comprar uma quantia tão substancial, o valor real da moeda aumentaria ao longo do caminho. Como resultado, eles acabariam gastando significativamente mais do que poderiam ganhar com o ataque. Não só isso, mas uma vez que o resto da rede tivesse percebido o que tinha acontecido, o ator ruim perderia todas as suas moedas "congeladas"!

Então, agora que você conhece os problemas da Proof of Work e como a Proof of Stake os resolve, vamos analisar se existe alguma desvantagem em usar a Proof of Stake!

Como funciona o Blockchain: Desvantagens do Modelo de Proof of Stake?

A primeira preocupação ao discutir a Proof of Stake versus Proof of Work é a questão que algumas pessoas têm sobre a Proof of Stake, ajudando os ricos a ficarem mais ricos. Isso porque quanto mais moedas você puder comprar, mais moedas você pode congelar e ganhar com as taxas de transação.

Pense nisso assim. Se você tivesse dinheiro suficiente para atender ao requisito mínimo de Stake (o que a maioria das pessoas não possuem), você poderia garantir um retorno muito bom do seu investimento.Aqueles que têm mais dinheiro sempre terão a melhor chance de ganhar a recompensa, tornando os ricos mais ricos.

No entanto, isso não é muito diferente do mecanismo de consenso da Proof of Work, segundo o qual os mineradores ricos podem simplesmente comprar milhares de dispositivos ASIC.

A segunda preocupação que algumas pessoas têm em relação à Proof of Stake é que ela permite que as pessoas verifiquem transações em várias cadeias, o que a Proof of Work não faz. A razão pela qual isso pode ser um problema é que ele pode permitir que um hacker realize um ataque de "gasto duplo".

É quando alguém transfere fundos para outra pessoa, mas antes que a transação seja confirmada, eles conseguem gastar os fundos novamente. Em circunstâncias normais, tal tentativa seria evitada quando todos os outros mineradores da rede a visualizarem. Além disso, como a Proof of Work permite apenas que os dispositivos sejam ligados em uma cadeia, a cadeia desonesta seria simplesmente rejeitada.

Por outro lado, em um modelo de Proof of Stake, não custa dinheiro a cunhador se ele minerar em várias cadeias, possivelmente permitindo que alguém realize com sucesso um gasto duplo. Que também é conhecido como o problema do "nada em risco"?

Na realidade, o debate Proof of Stake vs Proof of Work é algo que sempre dividirá as opiniões das pessoas. No entanto, pelo fato da maneira original de como minerar Ethereum estar a sofrer mudanças, é claro para ver qual mecanismo de consenso é o mais favorecido.

Como funciona o Blockchain: A Conclusão

E esse é o fim do meu guia 'Como funciona o Blockchain: Proof of Work vs Proof of Stake!' Se você leu do início ao fim, agora deve ter uma boa compreensão de como funciona cada mecanismo de consenso e como eles diferem uns dos outros.

Proof of Work é a maneira atual de minerar Ethereum, Bitcoin, Dash e algumas outras criptomoedas. No entanto, você deve estar ciente dos vários problemas associados à Proof of Work. Isso inclui a quantidade de eletricidade necessária, a centralização de energia que as reservas de mineração agora têm e as ameaças de um ataque de 51%.

Eu também listei algumas das soluções que o modelo de Proof of Stake traz para o setor de criptomoedas. No entanto, à medida que a tecnologia blockchain se torna mais avançada, muitos outros algoritmos de consenso estão chegando ao mercado, todos com suas próprias vantagens e desvantagens.

Tempo para algumas perguntas:

Você concorda comigo quando eu digo que a Proof of Stake é uma alternativa melhor que a Proof of Work, ou você pensa o contrário? Se não concorda, o que você não gosta da Proof of Stake?

Além disso, você acha que quando a data da proof of stake da Ethereum for confirmada, isso terá um efeito positivo em seu preço?

Quaisquer que sejam seus pensamentos, por favor, deixe-me saber na seção de comentários abaixo!

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