Introdução

A Proof-of-Stake (OP) é um mecanismo de consenso criptográfico para processar transações e criar novos blocos numa blockchain. Os participantes apostam fichas para se tornarem nós. Um nó tem a oportunidade de se tornar um validador que verifica transações e recebe recompensas com base na quantidade de tokens apostados.
Todas as transações numa blockchain são registadas numa base de dados conhecida como o Distributed Ledger (DLT), que é gravada e replicada por vários nós. Para garantir que todos os dados no registo estão corretos, é necessário um mecanismo de consenso para evitar a adulteração de dados mal-intencionados.
A prova de participação é favorecida por muitos projetos de blockchain nos últimos anos, elimina a necessidade de hardware e consumo de energia que existem na prova de trabalho (PoW) enquanto segura a blockchain ao mandatar os validadores para apostarem uma certa quantidade de fichas.

O que é um mecanismo de consenso?

Um mecanismo de consenso é um método para todos os participantes num sistema distribuído chegarem a um consenso sobre uma única fonte de informação. Um sistema centralizado não requer um mecanismo de consenso porque se os dados fornecidos são válidos ou não é determinado exclusivamente pela entidade responsável. Por exemplo, em um banco de dados centralizado, apenas o administrador tem o direito de adicionar, excluir e modificar dados e os usuários que consultam o banco de dados recebem passivamente informações do administrador.
Um sistema distribuído depende da cooperação de um grande número de entidades autónomas (nós) para manter a rede e a autenticidade da informação é verificada conjuntamente por todos. Em contrapartida, qualquer nó pode criar novos registos de bloco e verificar transações numa rede blockchain. No entanto, as informações de nós diferentes podem ser contraditórias devido a falhas de dispositivos, latência de rede, ataques e assim por diante. Portanto, é necessário um mecanismo de consenso para tornar os registos de dados consistentes.
No desenvolvimento da blockchain, o mecanismo de consenso mais adotado é a Prova-of-Work (PoW), em que a validade dos dados é endossada pelo mais alto poder de computação da CPU. Devido ao seu custo energético, a prova de aposta (OP) foi criada como uma alternativa. Nos POs, a validade dos dados é endossada pelos validadores que apostam mais tokens, permitindo que os diferentes nós da rede cheguem a um consenso.

O que são as POs?

A ideia de prova de jogo foi apresentada pela primeira vez em 2011 na Bitcointalk por um membro chamado QuantumMechanic e foi posteriormente conceptualizada com a ajuda de outros membros, incluindo Scott Nadal e Sunny King.
Numa blockchain PoW, as transações são verificadas por nós (também chamados de “miners”) que fornecem poder de computação para resolver problemas matemáticos complexos a fim de verificar uma transação e obter recompensas para novos blocos. Numa rede de PO, os nós de rede (também chamados “validadores”) fornecem depósitos em criptomoedas como garantia, e quanto mais material de garantia o nó tiver, melhor será a hipótese de obter direitos contabilísticos e recompensas de bloco.
Para impedir que validadores com garantias mais altas se tornem um nó fixo para criar blocos novos, outros parâmetros também são considerados para selecionar validadores, como o número de fichas apostadas, idade da moeda e seleção aleatória de blocos. A idade das moedas refere-se a quanto tempo tem sido desde que os fichas estavam apostados (a última vez que o validador criou um bloco). Validadores com idade das moedas mais velhas têm mais probabilidades de serem selecionados para criar blocos novos. O parâmetro idade da moeda permite aos nós com colaterais inferiores a oportunidade de criar novos blocos e obter recompensas.
Geralmente, a prova de participação (OP) funciona da seguinte forma:

1. As transações que ainda estão por verificar serão processadas por nós. Estas transações pendentes são sempre armazenadas num pool à espera de serem processadas por validadores que apostaram em criptomoedas.
2. O algoritmo seleciona um validador para criar um novo bloco com base em certos parâmetros, como o número de token apostado, a idade da moeda, seleção aleatória de blocos, etc.
3. Depois de o validador selecionado verificar essas transações pendentes, é criado um novo bloco e essas transações podem ser compactadas.
4. Outros nós não selecionados confirmam que o novo bloco é válido.
5. Assim que as transações no novo bloco forem verificadas por outros nós, o novo bloco será adicionado à rede blockchain. Inversamente, o novo bloco não será adicionado se tiver transação inválida.
6. Quando um novo bloco é adicionado, o validador pode recuperar os fichas apostadas e obter a recompensa do bloco. Se o algoritmo de seleção do validador considerar a idade da moeda, a idade da moeda deste validador será reposta para 0. Se um novo bloco for recusado a ser adicionado, os fichas apostados pelo validador podem ser cortados como um penálti.
   
   Fonte: coinsentinel.io

Prós de PO

Os PO são considerados por muitos como um mecanismo de consenso melhor do que o PoW com as seguintes razões:

1. Não é preciso equipamento caro
   É mais fácil para o público em geral participar nas blockchains de PO do que nas PoW porque até os PCs regulares podem ser usados como nós de PO, enquanto nos PoW, os computadores especializados com alto poder de computação são uma obrigação.

2. 
   Blockchain de prova de participação com eficiência energética não exige muita energia. Numa rede de prova de trabalho, os mineiros precisam competir entre si para serem os primeiros a descobrir blocos novos, é necessária muita energia durante a competição trazida pelo hashing.

3. Alta escalabilidade
   O custo do hardware e da energia é a principal limitação das blockchains PoW no que toca a escalabilidade, e o custo do equipamento adicional e do consumo de energia aumentará exponencialmente à medida que a rede cresce. As Blockchains de prova de jogo eliminam este problema de forma eficaz.

4. Amigo para pessoas não conhecivas da tecnologia
   A mineração exige conhecimentos consideráveis. Portanto, a prova de trabalho foi concebida mais para instituições e profissionais. No entanto, até os dispositivos pessoais comuns podem funcionar como nós nos PO.

5. A
   prova de participação mais descentralizada garante que todos os nós, independentemente do número que apostam, possam participar efetivamente na rede blockchain através de algoritmos. No entanto, nos PoW, a maior parte da geração de blocos, a verificação de transações e a atribuição de recompensas são monopolizadas por piscinas de mineração e os nós mais pequenos mal podem competir com eles. A prova de participação é uma escolha melhor nos mercados de longa distância.

6. As
   blockchains de PO mais ecológicas são mais ecológicas que a blockchain PoW, uma vez que não vêm com um enorme consumo de energia ou uma competição de computação intensiva, tendo assim menos impacto negativo no ambiente.

Os PO são seguros?

Independentemente do mecanismo de consenso utilizado, além da eficácia dos nós para chegar a um consenso, a segurança continua a ser uma das considerações mais significativas numa redeCaso contrário, a rede pode ficar paralisada por ataques maliciosos.
Nas redes PoW, o consenso é alcançado através do poder da computação. Se puder controlar mais de 51% do poder computacional dentro de uma rede blockchain, tem o controlo dominante de toda a rede. Os atacantes conseguem obter lucros através de gastos duplos, recusando ou alterando registos de transações, ou impedindo outros de minerar. Isso é conhecido como o ataque de 51%.
No entanto, à medida que a escala da blockchain da prova de trabalho se expande, a probabilidade de um ataque de 51% diminui. Para implementar um ataque de 51%, é necessário uma grande quantidade de equipamento de mineração para fornecer poder de computação e elevados custos de energia ocorrerão. Se a recompensa para um ataque bem-sucedido for menor do que o custo de implementar o ataque, o ataque de 51% se tornará inviável a esse respeito. Tomando a Bitcoin como exemplo, nunca houve um ataque de 51% em mais de uma década desde a criação do bloco de génese. São os nós de mineração de Bitcoin em todo o mundo que fornecem amplo poder computacional de CPU que garante a segurança da rede Bitcoin.
Note-se que as redes de prova de participação também podem sofrer com o ataque de 51%. Desde que um nó malicioso obtenha mais de metade do número total de tokens apostados, ganha o controlo da rede blockchain e pode forjar blocos e registos de transações. Quer dizer, um atacante pode lançar um ataque adquirindo um grande número de fichas.
No entanto, um ataque destes é impraticável. A ação de adquirir um grande número de fichas vai aumentar o preço devido à maior procura. E um ataque terá um impacto significativo na rede blockchain e causar pânico entre os utilizadores, resultando num mergulho no preço. Portanto, o custo de adquirir fichas será muito maior do que os lucros que poderia ganhar com um ataque.
Um método mais possível para atacar o mecanismo de consenso de prova de apostas é conluir com outros nós para controlar mais de 51% do número total de fichas apostadas. Este método é uma alternativa para atingir o objetivo de controlar a rede sem custos proibitivos.
Para evitar que os nós sejam coniventes, a blockchain de prova de participação introduz penalidades. Se blocos e transações falsos forem relatados por outros validadores, o nó de ataque pode perder parte ou até a totalidade dos seus fichas apostadas. Isso resolve o problema Nada em Fluxo dos nós anteriores de PO e torna a conluio entre validadores mais difícil pois é difícil determinar se outros nós estão dispostos a assumir o risco de perdas.
Desde que o valor dos fichas com apostas seja superior às recompensas, as perdas causadas por batota serão maiores do que as recompensas trazidas pela operação honesta. Considerando isso, os nós preferem operar honestamente, o que garante a segurança das redes de POs blockchain. Portanto, um ataque de 51% é quase impossível de acontecer, especialmente em criptomoedas com limites de mercado mais altos.

Quais são os problemas potenciais das OP?

Apesar das vantagens do mecanismo de consenso das OP, também tem alguns problemas potenciais. As PO são frequentemente criticadas por tornar os ricos mais ricos e os pobres mais pobres. Os nós que ponham uma quantidade maior de tokens terão mais chances de criar blocos para obter recompensas. Isso faz com que os validadores detenham um grande número de fichas para obter riqueza, daí exacerbando a desigualdade de riqueza.
No entanto, os proponentes das OP acreditam que, em todos os mercados de capitais, os ricos estão dotados de uma vantagem competitiva mais forte. Mesmo no âmbito do mecanismo de consenso PoW, existem os mesmos problemas. Comparado com a rede PoW que tem requisitos mais altos para participar, os POs, que beneficia todos, provam ser uma solução melhor.
Outro problema comum é o fornecimento imprevisível de fichas como o número de nós que não podem participar pode mudar Isso leva a problemas adicionais. Por exemplo, quando o preço de mercado dos fichas continua a cair, as recompensas dos nós apostados podem não conseguir compensar a perda de segurá-los, resultando um grande número de nós para não apostas e vender as fichas, portanto colocando em risco a segurança da rede blockchain.
Além disso, se o número de nós de staking aumentar significativamente, pode causar uma escassez de oferta de token e aumentar o preço, que é uma tática de manipulação de preço usada muitas vezes por equipas de desenvolvimento malicioso antes de venderem as suas participações. Em comparação, o mecanismo PoW fornece um fornecimento de token mais estável e é menos provável que sofra de problemas semelhantes.

Quais são outros mecanismos de consenso para além dos POs e PoW?

Prova-de-trabalho e prova de participação são os dois mecanismos de consenso mais populares nas redes distribuídas, mas não são os únicos dois. Depois de mais de dez anos de desenvolvimento, a tecnologia blockchain viu serem propostos muitos mecanismos de consenso novos. Eis uma breve introdução:

1. Prova de Espaço
   Sob o algoritmo de consenso da Prova de Espaço, os nós na rede devem ter um espaço considerável de armazenamento no disco rígido antes de serem qualificados para verificar transações e obter recompensas. Os verificadores vão desafiar os nós que fornecem armazenamento para garantir que os nós continuem a fornecer o armazenamento. A Chia Network é um exemplo que adota este algoritmo.
   
   fonte: Chia Network

2. Prova de Autoridade (PoA)
   Sob o algoritmo de consenso da Prova de Autoridade, os nós da rede não vão apostar fichas mas, em vez disso, detêm a sua própria reputação de serem qualificados para validar transações. Os validadores precisam divulgar as suas informações de identidade antes de participarem. Isso reduz o risco de selecionar validadores suspeitos e incentiva a participação a longo prazo. Um exemplo do algoritmo PoA é o VEChain.

3. Prova Delegada de Comparticipação (
   DPOs) DPO é um avanço do conceito fundamental de prova de participação em que os titulares de símbolos confiam as suas fichas como votos a testemunhas. Estas testemunhas têm níveis de reputação diferentes com base no número de fichas confiadas. As testemunhas selecionadas são consideradas as mais confiáveis e têm o direito de criar blocos verificando transações. Um exemplo que adota DPOs é o EOS.

Conclusão

O algoritmo de prova de participação é normalmente considerado como um avanço na prova de trabalho. Os utilizadores de PO podem dar as suas fichas para se tornarem validadores e criar novos blocos para obter recompensas. Também podem cooperar com outros nós para verificar transações em conjunto e proteger a cadeia de blocos.
A prova de jogo elimina a mineração com uso intenso de capital e consome energia e é mais acessível para os utilizadores normais. É considerado um mecanismo de consenso que é amigo do ambiente e descentralizado. A prova de participação também supera a prova de trabalho em termos de escalabilidade. Atualmente, a prova de jogo foi adotada por cada vez mais blockchains, tais como Cardano, Tezos, Avalanche e Portaria.
A Ethereum, a segunda maior blockchain por market cap, é a transição de PoW para POs nos seus upgrades ETH 2.0, que tem conclusão prevista para setembro de 2022. Embora os nós executando ETH 2.0 precisem de apostas pelo menos 32 ETH, a transição sem precedentes do mecanismo de consenso demonstra que Proof-stake é realmente o futuro da tecnologia blockchain.
Embora os PO pareça ter resolvido muitos problemas enfrentados pelo PoW, continua a ser uma nova tecnologia. Demora tempo a detectar se existem outros problemas e defeitos desconhecidos.