O que são Proof-of-Work e Proof-of-Stake?

Resumindo… ✍

✨ Proof-of-Work e Proof-of-Stake são dois tipos diferentes de mecanismos de consenso para proteger blockchains, a base da criptomoeda hoje..

Bitcoin, a primeira blockchain do mundo, usa Proof-of-Work, enquanto a maioria das redes mais novas usa Proof-of-Stake.

Os dois mecanismos têm suas vantagens e desvantagens.

As blockchains são sistemas compartilhados mundialmente. Como não são controladas por intermediários, como bancos, os servidores das plataformas de criptomoedas precisam encontrar uma forma de concordar sobre qual deve ser o registro preciso de dados na blockchain. Para isso, eles recorrem a mecanismos de consenso.

O primeiro exemplo de um desses mecanismos em uma blockchain foi o Proof-of-Work (prova de trabalho, em português), proposto por Satoshi Nakamoto para o Bitcoin. A Ethereum também foi lançada com um mecanismo de consenso de Proof-of-Work, mas então migrou para outro tipo de mecanismo chamado Proof-of-Stake (prova de participação, em português). Neste guia, vamos explicar como ambos os mecanismos funcionam, bem como as vantagens e desvantagens de cada um.

O que é Proof-of-Work? ⛏

O Proof-of-Work foi implementado inicialmente na blockchain do Bitcoin para alcançar consenso na rede. Ele protege a plataforma de criptomoeda, garantindo que os servidores cheguem a um acordo sobre cada transação na rede.

Isso é importante especialmente para evitar o "gasto duplo", que é um problema potencial na qual a mesma quantidade de Bitcoin é gasta mais de uma vez. O risco de gasto duplo existe porque a informação digital pode ser replicada facilmente. No contexto de moedas digitais como o Bitcoin, isso significa que um indivíduo poderia teoricamente fazer uma cópia de um token digital e enviar uma versão para um comerciante enquanto retém a original.

Uma "blockchain" é essencialmente um livro de contas digital público que contém o histórico de todas as transações da rede. Novas transações são adicionadas em blocos.

No caso do Bitcoin, os mineradores adicionam novos blocos à blockchain por meio do Proof-of-Work. O "trabalho", neste tipo de mecanismo se refere à mineração.

Os mineradores competem para resolver problemas computacionais complexos e ganham recompensas pelo seu trabalho. O objetivo dos mineradores de Bitcoin é encontrar uma sequência hexadecimal de 64 caracteres chamada "hash", igual ou menor que o “hash alvo". Esses problemas são extremamente difíceis de resolver, e cada bloco tem um nível de dificuldade. No momento em que este artigo foi publicado, o nível de dificuldade estava em 14 trilhões, isto é, a chance de conseguir um hash menor que o alvo na primeira tentativa era 1 em 14 trilhões.

Os mineradores criam possibilidades de hash em uma velocidade impressionante, o que requer grandes quantidades de energia e hardware caro. Em média, eles levam cerca de 10 minutos para encontrar o hash alvo.

Os mineradores de Bitcoin ganham recompensas por bloco, além das taxas de transação. Isso os incentiva a enviar novos blocos para a blockchain principal. O Proof-of-Work garante que a blockchain seja estendida e que seja muito difícil de ser atacada.

Um ataque mal-intencionado à blockchain do Bitcoin exigiria 51% do hashrate (poder de computação) da rede, o que é difícil de alcançar devido ao número de mineradores que contribuem para a rede atualmente.

É importante notar que, ocasionalmente, os blocos podem ser minerados ao mesmo tempo, causando uma bifurcação temporária na blockchain. Nesse caso, a rede principal passa a ser aceita quando um novo bloco é minerado. Assim, a transação é "finalizada" e se torna irreversível.

Vantagens e desvantagens do Proof-of-Work 👍👎

O Proof-of-Work tem muitas vantagens. Diferentemente do Proof-of-Stake, qualquer pessoa pode adicionar novos blocos à blockchain sem precisar deixar uma quantia de tokens bloqueada na rede. Por esse motivo, alguns usuários de Bitcoin argumentam que esse é um sistema de distribuição de criptomoedas melhor do que o Proof-of-Stake. O mecanismo também segue um certo “efeito Lindy” (expressão que basicamente diz que quanto maior a sobrevivência de uma empresa ou projeto, maior a expectativa de longevidade), pois tem protegido o Bitcoin com sucesso desde 2009.

No entanto, é difícil ignorar as falhas do Proof-of-Work. A crítica mais comum a esse mecanismo é seu consumo significativo de energia. São necessárias enormes quantidades de energia para operar as máquinas de mineração que resolvem os cálculos complexos. De acordo com dados da Universidade de Cambridge, o Bitcoin atualmente usa tanta energia quanto o Chile.

Em 2021, Elon Musk se manifestou contra o consumo de energia do Bitcoin quando confirmou que a Tesla deixaria de aceitar pagamentos em Bitcoin até que a mineração se tornasse mais sustentável. A medida provocou debates sobre o impacto ambiental do Bitcoin e, sem dúvida, influenciou na queda do valor do ativo. Embora muitos mineradores de Bitcoin estejam se voltando para fontes de energia renováveis, a rede ainda está longe de alcançar a neutralidade de carbono.

Além disso, como a mineração requer equipamentos sofisticados, ela pode levar à centralização devido a grandes pools de mineração que controlam quantidades significativas do hashrate. As máquinas de mineração também têm um alto custo inicial, o que exclui muitas pessoas de começarem.

O que é Proof-of-Stake? 🥩

Proof-of-Stake é um mecanismo de consenso que ganhou popularidade nos últimos anos. Muitas plataformas de criptomoedas utilizam esse mecanismo para garantir a segurança.

A Ethereum implementou The Merge (a fusão, em português), fazendo a transição de Proof-of-Work para Proof-of-Stake em setembro de 2022. A atualização é chamada de “The Merge”, pois houve uma “fusão” da nova rede principal, chamada de “Beacon Chain” (também conhecida como camada de consenso), com a rede original da Ethereum (também conhecida como camada de execução).

Tal como o Proof-of-Work, o Proof-of-Stake quer alcançar consenso na rede. No entanto, ele tem algumas diferenças importantes.

Após a mudança da Ethereum para Proof-of-Stake, ela começou a contar com validadores que fazem staking de ETH em uma plataforma de criptomoedas, em vez de mineradores que precisam de poder computacional.

Para se tornar um validador na Ethereum, é necessário depositar 32 ETH em um contrato de staking na rede principal da Ethereum, embora existam plataformas de staking que permitem aos usuários protegerem a rede depositando uma quantia menor de ETH.

Staking incentiva os usuários a serem validadores confiáveis. Se um validador ficar off-line quando deveria adicionar um bloco à blockchain, uma pequena parte de seus fundos em staking é cortada. Entretanto, se eles conspirarem contra a rede, poderão perder todos os seus fundos em staking.

Com o Proof-of-Stake, em vez de competir para enviar novos blocos para a blockchain, os validadores são selecionados aleatoriamente por um algoritmo. Isso também significa que eles não precisam de enormes quantidades de poder computacional.

A Ethereum 2.0 fará com que a rede adicione 64 blockchains menores à rede principal. Os validadores deverão adicionar transações aos blocos de fragmentos. Outros 128 validadores também terão que atestar cada bloco de fragmentos, como parte de um "comitê".

Os comitês terão um tempo definido para validar os blocos de fragmentos, sendo um bloco por comitê. Serão criados 32 “pacotes” de blocos por vez, e depois disso, um novo grupo de validadores formará um novo comitê.

Quando um novo bloco de fragmentos tiver um número suficiente de atestações, um processo chamado de "crosslink" confirmará o bloco e a transação na rede principal. Nesse momento, o validador receberá a recompensa do bloco. A recompensa de bloco atual da Ethereum é de cerca de 2 ETH.

A finalização é alcançada quando ⅔ dos validadores concordam sobre o estado de um bloco em um determinado ponto da verificação por meio do protocolo de finalização Casper.

Embora um ataque de 51% seja possível com o Proof-of-Stake, ele exige 51% do ETH em staking, em vez do hashrate de mineração exigido no Proof-of-Work. Isso quer dizer que a Ethereum se torna mais segura à medida que fazem staking de mais ETH. A plataforma de criptomoedas continha mais de 26,5 milhões de ETH bloqueados, no valor de cerca de US$ 53 bilhões no momento em que este artigo foi escrito, portanto, haveria uma despesa enorme para atacar a rede. É provável que o valor caia no caso de um ataque de 51%, então há poucos incentivos para um possível invasor que possua uma quantidade significativa do ativo em staking.

Na busca pela melhor exchange de criptomoedas, é fundamental entender os conceitos de Proof-of-Work e Proof-of-Stake, pois eles são a espinha dorsal da operação e segurança de muitas criptomoedas negociadas em uma plataforma de criptomoedas.

Uma exchange de criptomoedas confiável oferece acesso a diversas moedas digitais, muitas das quais baseiam-se em um desses dois protocolos para validar transações e adicionar novos blocos à blockchain.

Enquanto o Proof-of-Work é conhecido por seu uso intensivo de energia, como visto no Bitcoin, o Proof-of-Stake surge como uma alternativa mais eficiente em termos energéticos, sendo adotado por diversas criptomoedas hoje.

Ao escolher a melhor exchange de criptomoedas, é crucial considerar não apenas as taxas e a segurança, mas também como a plataforma suporta diferentes tecnologias de blockchain, incluindo PoW e PoS, para garantir uma experiência de negociação abrangente e atualizada.

Vantagens e desvantagens do Proof-of-Stake 👍👎

O Proof-of-Stake tem muitas vantagens sobre o Proof-of-Work. O mecanismo tem um custo inicial menor para proteger a rede, pois é fácil executar um servidor com hardware relativamente acessível. Por isso, ele permite a participação de uma base de usuários maior do que a mineração, impulsionando, assim, a descentralização. No caso da Ethereum, o staking também cria uma maneira de ter um sharding seguro, e isso torna a rede mais escalável.

Outra grande vantagem do Proof-of-Stake é a eficiência energética que ela oferece em relação ao Proof-of-Work. De acordo com dados da Fundação Ethereum, a Ethereum se tornou 99,95% mais eficiente após mudar para Proof-of-Stake.

No entanto, há algumas desvantagens no Proof-of-Stake. Algumas blockchains requerem uma grande quantidade do token nativo da rede para se tornar um validador. Críticas apontaram que a Ethereum requer 32 ETH, que é um gasto de US$ 64.000 aos preços atuais e, portanto, exclui muitos participantes. No entanto, as plataformas de staking ajudam a proteger a rede com um investimento muito menor.

O Proof-of-Stake também é menos testado na prática do que o Proof-of-Work. O mecanismo de consenso do Bitcoin protege a rede desde 2009, enquanto o Proof-of-Stake é uma inovação mais recente em criptomoedas.

Considerações finais 🧠

Por fim, Proof-of-Work e Proof-of-Stake são mecanismos úteis para ajudar as blockchains a alcançar consenso. Embora existam vantagens e desvantagens claras em ambos os mecanismos, o setor começou a adotar o Proof-of-Stake nos últimos anos. Um grande fator por trás desse movimento é a eficiência energética que o Proof-of-Stake oferece em relação ao Proof-of-Work. Resta saber se o Bitcoin alcançará a mineração sustentável…

Agora que você aprendeu sobre os dois mecanismos de consenso, o que você acha da transição da Ethereum para Proof-of-Stake?

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