O que é a Prova de Trabalho

PoW (Proof of Work) é um dos mecanismos de consenso mais básicos no espaço blockchain. Os primeiros projetos de blockchain, como Bitcoin, Ethereum e Litecoin, usaram o PoW para garantir a consistência e a natureza inviolável do blockchain.

Uma explicação simples do PoW é que todos os nós da rede lutam para responder à mesma pergunta matemática. Quem descobrir primeiro poderá registrar transações e obter o pagamento correspondente (nova criptomoeda emitida pelo blockchain).

Em 1993, dois pioneiros da criptografia, Cynthia Dwork e Moni Naor, propuseram pela primeira vez o PoW em um artigo. Em 2008, Satoshi Nakamoto selecionou o PoW como o mecanismo de consenso para o Bitcoin. À medida que o preço do Bitcoin disparou, o poder do PoW foi gradualmente visto pelo mundo. Hoje, PoW tornou-se um dos principais mecanismos de consenso.

Em 7 de agosto de 2010, Satoshi Nakamoto postou no fórum Bitcoin Talk que “a prova de trabalho tem a boa propriedade de poder ser retransmitida por intermediários não confiáveis”. A prova de trabalho requer muita energia, o que, por sua vez, dá ao blockchain uma forte capacidade de resistir a ataques. Portanto, é extremamente caro adulterar blockchains sob PoW.

Como funciona o PoW?

Para chegar a um consenso sobre as transações dentro de um determinado período de tempo, o PoW exige que os nós participem de uma corrida pela contabilidade. Na prova de trabalho, o chamado “trabalho” é, na verdade, computação matemática, na qual o poder de computação (taxa de hash) desempenha um papel decisivo.

A única maneira de resolver o problema no PoW é aumentar o poder de computação, tentando várias vezes até encontrar a única resposta correta. Uma vez alcançado o resultado correto, ele pode ser facilmente verificado por todos os nós por meio de difusão. Em seguida, as transações neste bloco serão verificadas por toda a rede. Por fim, a rede segue para a próxima rodada da competição. Todo esse processo é chamado de “mineração”.

Embora apenas um nó possa obter as recompensas em cada rodada da competição, cada rodada é independente uma da outra, então a batalha para registrar transações é na verdade uma guerra pelo poder de computação. Quanto maior a taxa de hash controlada por um nó, mais recompensas ele receberá. Quanto maior o número de nós e mais energia consumida por toda a rede, mais segura será a blockchain.

O PoW é claramente projetado e o Bitcoin usando PoW é teoricamente a criptomoeda mais descentralizada. Sem ele, uma rede Bitcoin sem confiança nunca funcionaria.

Vantagens do PoW:

1. Simples, confiável e fácil de implementar.
2. Altamente descentralizado. Nenhuma autoridade central necessária. Os nós podem entrar e sair livremente da blockchain.
3. O custo teórico do ataque é muito alto, o que torna um blockchain PoW seguro e confiável. Um invasor em um plano para adulterar as informações no blockchain precisa controlar mais da metade do poder de computação de toda a rede (51% da taxa de hash).

Contras de Pow:

1. Energia intensiva.

Confiar apenas na competição de computação torna a energia PoW intensiva.

À medida que a taxa de hash da rede Bitcoin cresce, o consumo de energia da mineração se tornou uma preocupação global. O Centro de Finanças Alternativas de Cambridge estima que, em 10 de maio de 2021, o consumo global anual de energia para mineração de bitcoin atingiu 149,37 TWh. Ao comparar esse número com os países, o Bitcoin consome mais energia do que 100 países, como Malásia e Ucrânia, e é quase o mesmo que o Vietnã, que ocupa a 25ª posição.

Além disso, grande parte da energia consumida pelo Bitcoin é proveniente de fontes de energia não renováveis, como o carvão, o que gerou preocupação ambiental. Como resultado, vários países, incluindo a China, proibiram totalmente a mineração de bitcoin.

1. Ineficiente

Com o PoW, as transações no blockchain do Bitcoin levam muito tempo para serem confirmadas e o throughput na rede é muito baixo.

Devido à dificuldade definida pelo PoW, o tempo de bloqueio do bitcoin é de cerca de 10 minutos, o que significa que leva até uma hora (após cerca de 6 blocos) para que uma transação seja realmente confirmada. O TPS da rede Bitcoin é de cerca de 7, o que significa que apenas 7 transações podem ser processadas por segundo.

1. Requisitos de equipamentos e centralização

Embora as CPUs pessoais fossem o equipamento de mineração mais comum nos primeiros dias do Bitcoin, à medida que os preços do Bitcoin subiam, a competição pelo poder de computação se intensificava. Placas gráficas de alto desempenho e até mineradores ASIC dedicados tornaram-se o mainstream da mineração. À medida que o limite do equipamento para mineração aumenta, os pools de mineração profissionais controlam a maior parte da taxa de hash, o que contraria a intenção original de descentralização.

Outros blockchains que usam PoW

Bitcoin e Litecoin

Bitcoin é a primeira criptomoeda na história da humanidade e o berço do mecanismo PoW; por sua vez, o mecanismo PoW que consome energia tornou-se o rótulo exclusivo do Bitcoin. No futuro previsível, o Bitcoin continuará com o mecanismo de consenso PoW.

Além do Bitcoin, muitas moedas antigas pegaram emprestado do Bitcoin e adotaram o mecanismo PoW, como o Litecoin (LTC). Além disso, vários forks do Bitcoin também adotaram o mecanismo PoW, como Bitcoin Classic (BGH), Bitcoin Cash (BCH), etc.

Ethereum

O Ethereum, nascido em 2014, também usa o mecanismo de consenso PoW. No entanto, considerando várias deficiências do mecanismo PoW, o Ethereum está prestes a mudar para o mecanismo de consenso PoS (Proof of Stake), que consome menos energia e é mais eficiente, e esse processo é exatamente o que eles chamam de ETH 2.0.
No final de 2020, o Ethereum já entrou em operação com uma cadeia de beacon usando o mecanismo de consenso PoS, e espera-se que a cadeia principal Ethereum se funda com a cadeia de beacon durante 2022, transformando-se completamente no mecanismo de consenso PoS.
Além do Ethereum, várias criptomoedas que anteriormente usavam o mecanismo de consenso PoW também estão sendo consideradas para conversão para o mecanismo PoS, como Dogecoin (DOGE).

Conclusão

Como o mecanismo de consenso blockchain mais antigo, o PoW foi amplamente utilizado e inspirou todos os projetos subsequentes de blockchain. O mecanismo PoW tem vantagens insubstituíveis e desvantagens significativas. À medida que a indústria de blockchain cresceu e o número de usuários aumentou, o problema do desperdício de energia e a falta de eficiência dos mecanismos PoW também surgiram.
Atualmente, várias novas cadeias públicas surgiram sob a bandeira de serem mais descentralizadas, energeticamente eficientes e eficientes, colhendo vários novos usuários, mas no final é difícil abalar o status do Bitcoin, que ainda usa o PoW mecanismo. No futuro, haverá um “consenso perfeito” que resolva os problemas do mecanismo PoW, mantendo a segurança e a descentralização? Vale a pena ficar de olho.

Autor: Ashley Tradutor: Ashley
Revisor(es): Hugo, Edward
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