Bitcoin e Ether, as duas criptomoedas mais famosas, atualmente usam o algoritmo de consenso de prova de trabalho (PoW). No entanto, o Ethereum tem um plano de transição para o algoritmo de prova de aposta (PoS). Esta será uma mudança significativa e a comunidade de criptografia está debatendo ansiosamente POW vs. POS, por exemplo, o que oferece maior segurança, e o que será melhor no longo prazo.

“Por que o algoritmo de consenso é importante?”

Antes de mergulhar no debate POW vs. PoS, é importante entender por que um algoritmo de consenso é importante no blockchain. As duas premissas centrais do blockchain são descentralização e registros imutáveis, e o mecanismo de consenso prevê esses.

O blockchain é uma rede descentralizada, onde os computadores da rede, chamados de ‘nós’, mantêm um banco de dados distribuído de maneira compartilhada. Qualquer um pode ingressar em um blockchain sem permissão, e cada nó tem o registro completo de todas as transações em um blockchain. Efetivamente, cada nó é um livro-razão de todas as transações, portanto, o blockchain também é chamado de ‘tecnologia de livro-razão distribuído’ (DLT).

As transações são agrupadas em registros de bloco, que também são chamados de ‘blocos’. Os blocos são vinculados por meio de um programa de protocolo predeterminado. A única maneira de atualizar um blockchain é adicionar um novo bloco, uma vez que nenhum bloco existente pode ser modificado ou excluído. Qualquer nó pode adicionar um novo bloco, sem a intervenção de qualquer autoridade centralizada.

Uma vez que cada nó pode adicionar um novo bloco, manter uma ordem correta das transações é importante para a integridade dos dados. Se um nó pode adicionar um bloco com transações com as quais o resto da comunidade discorda, o novo bloco não será considerado válido pela maioria. Se o nó que adicionou o novo bloco persistir com ele, criando blocos mais novos em cima dele, enquanto continua a desconsiderar os padrões da comunidade, então o resto da comunidade será forçado a dividir a rede, para que possam assumir o estado da rede antes da disputa e continuar a trabalhar com isso. Isso requer uma ‘bifurcação rígida’, e ocorrências frequentes de tal divisão não são boas para a estabilidade do blockchain. Um mecanismo de consenso é necessário para prevenir estes.

Além disso, um nó malicioso pode dominar a rede com ataques de “negação de serviço distribuída” (DDoS) e criar transações falsas, por exemplo ‘Gasto em dobro’. ou seja, gastar o mesmo token criptográfico duas vezes. Um mecanismo de consenso é necessário para validar cada transação.

Embora existam vários algoritmos de consenso, POW é o mais comum e usado pela maioria dos blockchains públicos. Comparativamente, PoS é novo.

“Qual é o algoritmo POW?”

O conceito do algoritmo POW foi publicado pela primeira vez por Cynthia Dwork e Moni Naor em um artigo de 1993, e o termo foi cunhado por Markus Jakobsson em 1999. Rede Bitcoin, inventada por Satoshi Nakamoto, é a implementação mais famosa de POW, e nós ‘ Vou usar exemplos para elaborar o POW.

No blockchain do Bitcoin, as transações são agrupadas em um pool de memória, denominado ‘mempool’, e um bloco é criado a cada 10 minutos. Para ser incluída no próximo bloco, cada transação no mempool precisa ser verificada por ‘mineiros’, ou seja, usuários que verificam a transação e usam software especialmente projetado e hardware de propósito especial para seu trabalho.

O processo de verificação da transação, também chamado de ‘mineração’, requer que os mineradores resolvam um quebra-cabeça criptográfico. É um processo competitivo, pois o minerador de sucesso obtém uma fração da criptomoeda gerada como parte da transação.

O usuário Bitcoin que solicitou a transação fornece os dados da transação ao minerador, e essa é a parte fácil. No entanto, o minerador também precisa saber o hash criptográfico do último bloco registrado. O hash do último bloco registrado é a referência a esse bloco e deve ser referido quando o novo bloco é criado, para manter a santidade da cadeia. Essa é a parte difícil.

O hash criptográfico do último bloco registrado não é conhecido por nenhum minerador, e eles devem tentar um número após o outro em alta velocidade para descobrir isso. Não há nenhuma habilidade envolvida nisso, apenas a força bruta de alto poder de computação é necessária. O mineiro que decifrar esse enorme quebra-cabeça matemático o anuncia para a rede. Todos os outros mineiros podem ver a evidência da massiva análise numérica, que é a raiz do nome “prova de trabalho”. O minerador bem-sucedido cria o novo bloco, onde as transações do mempool agora são registradas.

O quebra-cabeça criptográfico é assimétrico, ou seja, é moderadamente difícil para os mineiros, mas é muito fácil ver as evidências na rede. Com o tempo, o quebra-cabeça se torna um pouco fácil demais e o tempo de geração de blocos tende a reduzir para menos de 10 minutos. Portanto, o quebra-cabeça é atualizado a cada 14 dias e fica mais difícil. Dessa forma, o quebra-cabeça continua a se tornar mais complexo, e o poder de computação necessário para resolvê-lo deve aumentar.

Preparar um ataque DDoS para capturar a maioria, ou seja, 51% do poder de computação em tal rede tem um custo proibitivo. O hacker em potencial provavelmente gastará mais dinheiro do que poderia ganhar hackeando uma rede. POW torna a rede blockchain muito segura.

Porém, essa alta segurança tem um custo alto. Por exemplo:

• As necessidades de energia da mineração de Bitcoin são tão altas que, no final do ano 2018, as operações de mineração de Bitcoin na Islândia terão consumido mais energia do que todo o consumo doméstico de energia do país! A pressão ambiental resultante está dando uma publicidade adversa ao Bitcoin. Essa alta conta de energia é paga com moeda fiduciária, o que terá um efeito dominó de empurrar o preço do Bitcoin
• Atualizar continuamente o poder de computação e as provisões de energia não são fáceis para mineiros individuais, e a mineração de Bitcoin está cada vez mais centralizada com operadores organizados executando plataformas de mineração gigantes, para melhor economia de escala. Essa centralização indireta vai contra a premissa básica de descentralização no blockchain.
• ‘Criptojacking’, ou seja, ciberataques sequestrando computadores de usuários desavisados ​​para mineração de criptografia, é tornando-se cada vez mais comum porque mineiros sem escrúpulos estão usando meios antiéticos para melhorar suas chances de sucesso em um ambiente de diminuição do “retorno sobre o investimento” (RoI). Patches regulares de software e sistema operacional (SO) podem ajudar a proteger contra Cryptojacking.

“Como o PoS é diferente?”

Uma rede blockchain com algoritmo PoS possui nós específicos com responsabilidade pela validação da transação. Esses nós empilham seus tokens criptográficos e são chamados de ‘stakers’. Isso implica “pele no jogo”, ao contrário da rede Bitcoin, onde os mineiros podem nem mesmo possuir nenhum Bitcoin, muito menos apostar seus Bitcoins para validação da transação.

Quanto maior a quantia em jogo e quanto mais longa a duração da aposta, maior é a probabilidade de um apostador obter mais chances de validação da transação. Todos os cripto-tokens já foram criados anteriormente, não há nenhuma nova moeda para cunhar e a recompensa para o apostador é a taxa de transação. Quanto maior a reputação, maior é o potencial de ganho para o apostador.

Como não há um quebra-cabeça criptográfico complexo para resolver, o algoritmo PoS requer menos energia. O processo de validação da transação é chamado de ‘forjamento’, e uma vez que todos os nós não precisam estar envolvidos no processo de validação, a rede tem maior escalabilidade.

Eliminar o envolvimento de toda a rede no processo de validação da transação permite a implementação de outra solução de escalonamento chamada ‘sharding’. É um conceito retirado do gerenciamento de banco de dados, onde porções horizontais do banco de dados são armazenadas em instâncias de servidor separadas, melhorando assim a eficiência. No blockchain, um grupo de nós manterá uma porção horizontal do blockchain, terá seu próprio staker e dará melhor escalabilidade à rede.

Existem armadilhas de PoS e os especialistas estão formulando soluções. Por exemplo:

• Um jogador malicioso pode obter um número muito grande de tokens criptográficos, tornar-se um staker e sobrepujar todos os outros stakers. No entanto, a economia de mercado se protege contra tais movimentos, porque essa grande onda de compras repentina empurrará o preço da moeda para cima significativamente, assim o hacker será dissuadido.
• Um staker pode se tornar desonesto e validar transações maliciosas. A equipe do projeto Ethereum está trabalhando em seu novo protocolo ‘Casper’ como parte de seu plano de transição para PoS, e o novo protocolo irá garantir que tais stakers percam suas moedas e sejam impedidos de apostar no futuro.

POW vs. PoS: qual será o dono do futuro?

Embora POW certamente forneça uma segurança mais descentralizada para a rede blockchain e tenha sido amplamente testado em muitos projetos de criptomoeda, o enorme custo de energia e a pressão ambiental da mineração de moedas digitais que não são apoiadas por nenhum ativo tangível estão atraindo uma cobertura negativa significativa da mídia. O efeito de tal preocupação já é visível, por ex. China é oficialmente banindo Mineração de bitcoin.

Embora o PoS seja relativamente novo, a adoção começou a aumentar, por exemplo, o conhecido criptomoedaDASH já o usa. Se os adeptos do PoS puderem garantir à comunidade criptográfica mais ampla sobre a capacidade do algoritmo de proteger a rede de forma adequada, isso pode inclinar a escala a seu favor. Se o renomado projeto Ethereum demonstrar uma transição bem-sucedida para o PoS, isso será um grande impulso para o algoritmo. Os próximos meses dirão qual algoritmo se tornará o porta-estandarte.