O que são mecanismos de consenso?

Os mecanismos de consenso da Blockchain são a pedra angular de uma sociedade emergente descentralizada da Web3, finanças e governança. No entanto, os arquitetos deste novo mundo há muito debatem sobre o design destes mecanismos. E na procura de um equilíbrio perfeito entre escalabilidade, segurança e descentralização, criaram uma lista interminável de opções.

Portanto, qualquer pessoa que queira construir ou comparar blockchains e os seus ecossistemas correspondentes deve percorrer a história das compensações. Aqui está o que precisa saber para o ajudar a informá-lo.

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• Um mecanismo de consenso é um sistema gamificado de protocolos que permite que uma rede de computadores descentralizada chegue a acordo sobre um estado de blockchain. Visam proporcionar um equilíbrio de segurança, escalabilidade e descentralização à rede.
• A indústria optou principalmente pelos mecanismos de consenso de prova de trabalho (PoW) e prova de participação (PoS).
• A adoção dos utilizadores e o desenvolvimento de aplicações em torno dos blockchains mais populares tornaram difícil que mecanismos alternativos de consenso perturbem a indústria.
• Mas a recente transição do Ethereum do PoW para o PoS demonstrou que a interrupção é possível.

Este guia irá explicar como funcionam os mecanismos de consenso e as diferenças críticas entre os tipos mais proeminentes.

Como funcionam os mecanismos de consenso

Para perceber como funcionam os mecanismos de consenso, é importante primeiro reconhecer que o objetivo final é manter um registo seguro e público de todas as interações e transações dos participantes da rede. Os mineiros ou os nós validadores gerem todas as atualizações e alterações nesse registo. Nesse sistema, é crucial estabelecer uma maneira confiável de garantir que nenhum dos pares tente enganar outros participantes e que eles adicionem transações honestas ao livro-razão. Por exemplo, os utilizadores não devem poder gastar duas vezes os ativos que possuem ou manipular o sistema para manter mais moedas do que tinham originalmente.

Um mecanismo de consenso fornece o conjunto de protocolos e regras que um livro-razão de blockchain usa para se proteger contra tais transações potencialmente maliciosas. Na maioria dos casos, o protocolo consegue isso através de desafios criptográficos e incentivos de recompensa que permitem aos líderes de rede (mineradores ou validadores) verificar a autenticidade de cada transação que os utilizadores tentam executar. Assim que os validadores chegarem a um acordo (consenso) sobre a legitimidade de uma transação, o protocolo adiciona-a ao registo de blockchain imutável.

Os mecanismos de consenso usam incentivos e recompensas, geralmente novas moedas, para encorajar os líderes da rede a propor apenas transações legítimas aos pares. Isso torna difícil e caro para quem tenta enganar o sistema. Na maioria dos protocolos, os utilizadores devem controlar mais de 51% do poder de computação da rede simultaneamente ou adquirir uma parte significativa da moeda da rede subjacente.

Porque é que existem tipos diferentes?

Os arquitetos de blockchain projetaram diferentes tipos de mecanismos de consenso para vários casos de uso de blockchain e condições de rede. Eles também fornecem várias maneiras para os projetos abordarem o famoso trilema da blockchain.

O trilema propõe que os sistemas distribuídos só podem atingir dois dos três requisitos: escalabilidade, descentralização e segurança. Assim, as blockchains devem fazer um trade-off com base no seu objetivo específico.

Fonte: Ledger

Num exemplo do mundo real, a prova de trabalho (PoW) do Bitcoin favorece a descentralização e a segurança, enquanto o modelo de prova de participação (PoS) da Ethereum se baseia mais na escalabilidade para alimentar aplicações descentralizadas (dapps). No entanto, este exemplo é uma simplificação excessiva, pois o debate sobre segurança e descentralização do protocolo é complexo e matizado.

Ler mais: Porque é que o Ethereum é mais descentralizado após a fusão

Além disso, outros mecanismos de consenso de blockchain implementam uma versão modificada do PoW ou PoS dependendo do grau de velocidade, segurança ou descentralização que desejam alcançar.

Mecanismos de consenso Blockchain

O criador do Bitcoin apresentou ao mundo uma nova maneira de os pares numa rede de computadores chegarem a um consenso sobre o estado do livro-razão de uma forma descentralizada. Desde então, os tecnólogos experimentaram outros modelos de consenso, fazendo as compensações mencionadas acima.

Prova de trabalho (PoW)

O primeiro mecanismo de consenso, Proof of Work foi inventado pelo criador do Bitcoin, Satoshi Nakamoto. Outras redes blockchain, incluindo Litecoin e Dogecoin, também o adotaram. O modelo exige que os líderes de rede chamados mineiros gastem o poder de computação para resolver um enigma criptográfico extremamente complexo. Ser o primeiro a completar o puzzle e a enviar esta “prova de trabalho” a outros pares qualifica o mineiro para adicionar um novo bloco à cadeia de blocos e receber as recompensas em moeda associadas.

Ler mais: O que é Proof-of-Work?

A segurança do modelo PoW reside na vasta quantidade de computação que os mineradores de energia gastam na corrida sem fim para resolver a seguinte prova de trabalho. Com vários mineiros a agir no melhor interesse da rede, o custo económico para atacar o sistema cresce significativamente a ponto de se tornar impraticável para um agente mal-intencionado tentar o contrário.

O PoW torna o Bitcoin a rede de computação mais segura do planeta. No entanto, muitos têm equívocos sobre o uso de energia da rede abordado no nosso guia detalhado de blockchains PoW.

Prova de participação (PoS)

A prova de participação surgiu em 2012 como uma alternativa ao PoW da Bitcoin. O modelo substituiu os mineiros por validadores, exigindo que as entidades interessadas detenham uma parte significativa da moeda da rede subjacente para o direito de propor e adicionar novos blocos à cadeia de blocos. A rede obtém a sua segurança do alinhamento de incentivos, porque ter uma participação significativa exige naturalmente que os validadores ajam de boa fé.

Ler mais: O Guia do Investidor para Proof-of-Stake

O Ethereum tornou-se a maior rede PoS após a mudança histórica do PoW em 2022. Embora as moedas PoS representem apenas 29% de todo o valor de mercado das criptomoedas, o mecanismo de consenso é o mais amplamente utilizado. Outras blockchains populares como a BNB Chain e a Cardano implementam o modelo, apesar das suas compensações de segurança amplamente conhecidas explicadas no guia de prova de participação da BlockWorks.

Ler mais: Prova de Trabalho vs. Prova de Estaca

Prova de participação delegada (DPOs)

O mecanismo de consenso delegado de prova de participação (DPoS) é uma versão modificada do PoS, geralmente considerado mais democrático. Sob este modelo, os utilizadores aposta tokens para votar em delegados que validarão transações na rede. Quanto mais tokens forem delegados a um validador, maior a chance que eles terão de produzir blocos na rede e ganhar recompensas que compartilham com os stakers. Exemplos das principais redes blockchain que executam o modelo DPoS incluem Solana, Tron, EOS e Tezos.

Prova de autoridade (PoA)

A prova de autoridade (PoA) é um modelo de consenso em que os validadores de rede consistem em participantes pré-aprovados selecionados com base na sua reputação. Geralmente é ideal para blockchains privados ou casos de uso organizacionais específicos onde apenas um conjunto limitado de validadores é necessário para atualizar o livro-razão. Os poucos validadores necessários para um sistema PoA tornam-no altamente escaláveis mas centralizados. O Vechain e o sidechain Liquid da Blockstream são os exemplos mais famosos de blockchains públicos que utilizam uma implementação PoA.

Prova de atividade (PoA)

Prova de atividade (PoA) é um modelo de consenso híbrido que implementa aspectos de PoW e PoS. O processo começa inicialmente com os mineiros a resolverem um puzzle criptográfico para propor um novo bloco, que é, por sua vez, assinado por validadores antes de ser adicionado à cadeia de blocos. Os mineiros e validadores recebem uma parte das recompensas de bloco pelas suas contribuições para a segurança da rede. O Decret é o principal exemplo de um projeto blockchain a funcionar com prova de autoridade.

Prova de queimadura (PoB)

O mecanismo de consenso de prova de queimadura (PoB) implementa uma nova abordagem para reduzir os requisitos de energia pesada dos sistemas PoW. Sob este modelo modificado, os mineiros queimam uma parte dos seus acervos de moedas para receber máquinas de mineração virtuais, o que lhes concede o direito de propor e extrair novos blocos. Os mineiros transferem fundos para endereços verificáveis que não podem ser gastos e concentram-se no crescimento das suas plataformas de mineração virtuais para maximizar a rentabilidade. O Slimcoin, lançado em 2014, implementa o modelo de consenso PoB, assim como a blockchain modular Koinos, que foi lançada em 2022.

Prova de capacidade (PoC)

Prova de capacidade (PoC) é outro modelo de consenso que tenta diminuir as altas exigências de energia do PoW. As cadeias de blocos que utilizam este modelo exigem que os mineiros utilizem o espaço disponível no disco rígido nos seus computadores para fornecer soluções para um enigma criptográfico menos complicado. A resposta ao dilema é pré-armazenada quando o utilizador se torna um nó, com um espaço maior no disco rígido aumentando as hipóteses de um mineiro ganhar recompensas em bloco. Blockchains de primeira geração como Chia, SpaceMint e Storj implementam um modelo PoC.

Prova do tempo decorrido (PoET)

Prova de tempo decorrido (PoET) é um algoritmo de consenso desenvolvido pela Intel Corporation e utilizado principalmente por redes blockchain com permissão. Implementa um modelo tipo loteria para escolher um validador para o próximo bloco. Usar código imutável e abertamente verificável garante que todos os participantes tenham chances iguais de serem selecionados como validadores. Notavelmente, normalmente não há recompensas económicas para os participantes PoET, uma vez que este modelo é usado principalmente para organizações e corporações. A solução de livro-razão distribuído com foco empresarial Hyperledger Sawtooth implementa o modelo PoET.

Prova de história (PoH)

A prova da história é um modelo de consenso baseado no tempo, pioneiro na cadeia de blocos Solana. Resolve uma falha nos sistemas PoW: recursos gastos pelos validadores para chegar a acordo sobre o tempo e a ordem das transações. A PoH implementa uma funcionalidade de relógio interno com base na prova criptográfica para permitir o processamento quase instantâneo e a finalidade da transação. Solana é o único blockchain público conhecido que utiliza este modelo de consenso, embora o projeto o complete com PoS e outras tecnologias para garantir a escalabilidade.

O que isto significa para os investidores

Os modelos de consenso fornecem uma métrica para avaliar o potencial de longo prazo de um projeto. As redes mais viáveis idealmente têm um caminho claro para a sustentabilidade e escalabilidade, mantendo um nível razoável de descentralização. Embora possam surgir novos modelos de consenso, as implementações mais amplamente adotadas continuarão a desempenhar um papel vital à medida que a indústria avança para a adoção convencional.

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