Diferentes mecanismos de consenso da blockchain

Este artigo explica como os mecanismos de consenso determinam as características de uma blockchain e o que isso significa para nós - utilizadores entusiastas da tecnologia blockchain.

Blockchain e mecanismos de consenso

Recapitulando rapidamente: a tecnologia blockchain permite encriptar registos de dados em blocos e encadeá-los para criar uma única fonte de factos cronológicos. O que torna a blockchain poderosa é a sua natureza descentralizada. As bases de dados na blockchain são acessíveis ao público, mas não podem ser efetuados quaisquer ajustes sem o acordo de um quórum de participantes na rede, o que garante confiança, segurança e transparência.

Estes participantes na rede, também conhecidos como "nodos", são stakeholders das redes descentralizadas que contribuem para um funcionamento seguro e adequado, efetuando verificações, confirmando transações, atuando como centros de comunicação e mantendo-se alerta para quaisquer potenciais alterações de dados. É definido um mecanismo de consenso para garantir que todos os nodos trabalham em sincronia uns com os outros, que também dita o sistema de segurança e o esquema de incentivos de uma rede.

Neste artigo, centramo-nos apenas nas blockchains públicas, uma vez que é mais provável que haja interação com elas nas transações diárias. Dois exemplos de blockchains públicas são as conhecidas Bitcoin e Ethereum.

Há mais para além de PoW e PoS

A Bitcoin e o Ethereum têm utilizado o mecanismo de Proof of Work (PoW) para regular o estado da rede desde a sua génese, mas o Ethereum está a passar gradualmente para a Proof of Stake (PoS) com o seu plano Ethereum 2.0. A Bitcoin, no entanto, manterá a PoW, uma vez que o seu código é imune a alterações de consenso. Igualmente importante é a ligação da Bitcoin ao consumo de energia que manterá o seu valor associado aos custos da vida real. Outros tipos de consenso na blockchain são menos comuns e adotados principalmente para corresponder às prioridades estratégicas da rede.

Proof of Work (PoW)

Tal como o nome indica, este tipo de consenso exige uma quantidade árdua de "trabalho" (work, na versão original). Os participantes na rede, designados por mineradores, estão equipados com software sofisticado e computadores potentes para encontrar a solução de problemas matemáticos extremamente complicados através dos quais é criado um novo bloco válido.

Normalmente, a dificuldade de mineração está positivamente correlacionada com o número de mineradores, pelo que o nível de dificuldade deverá aumentar quando houver mais mineradores a participar na rede. Isto significa que: a) é alcançada uma maior segurança com mais mineradores e b) é garantida a equidade para todos os mineradores.

As blockchains PoW são verdadeiramente descentralizadas em termos de organização e localização, uma vez que os mineradores montam a sua operação onde houver eletricidade barata para maximizar os seus lucros. A eletricidade está disponível a um custo reduzido em vários locais do mundo, dispersando a distribuição das operações de mineração em todo o mundo.

Proof of Stake (PoS)

Mais amigo do ambiente do que o PoW é o PoS, que se baseia inteiramente no staking de ativos. Tornar-se um "nodo" numa rede PoS significa bloquear fundos num smart contract especial para ter a oportunidade de receber um bloco recém-gerado. O algoritmo PoS seleciona os stakers de forma aleatória com base na sua percentagem de fundos na rede. Por exemplo, um staker cujos fundos representem 10% do total de fundos investidos em staking tem 10% de hipóteses de receber um bloco recém-gerado. Os incentivos são também distribuídos aos stakers proporcionalmente ao rácio entre os seus investimentos em staking e o total de fundos em staking. Consequentemente, este mecanismo é o principal fator de valor das criptomoedas PoS.

Exemplos: Avalanche, Cardano, Algorand.

Delegated Proof of Stake (DPoS)

A DPoS acrescenta um refinamento democrático ao modelo PoS, que, de certa forma, é centralizado. Enquanto os recursos económicos afetam diretamente o processo de validação nas redes PoS, os stakers têm o poder de votar nos produtores de blocos nas redes DPoS. Estes criadores de blocos, também conhecidos como delegantes ou testemunhas, são eleitos com base nos seus ativos em staking, que refletem a sua fiabilidade e credibilidade. Os incentivos e as sanções são partilhados entre os stakers e os delegantes, promovendo uma maior democratização da rede. Os delegantes permanecem normalmente ativos para se manterem responsáveis, o que pode acelerar significativamente o processo de transação. Exemplos: EOS, Tron.

Nominated Proof of Stake (NPoS)

A NPoS é semelhante à DPoS, mas com um processo de votação mais complexo. Os stakers, conhecidos como nomeadores, escolhem um conjunto de validadores atribuindo os seus tokens como garantia. Os validadores com maior número de garantias têm a responsabilidade de gerar novos blocos, mas o conjunto final de validadores pode ser bastante diferente dos conjuntos nomeados. Este fator garante que cada nomeador tem uma hipótese de receber recompensas e os validadores também têm de provar que merecem a confiança da comunidade. Exemplos: Polkadot, Kusama.

Proof of Authority (PoA)

Outro mecanismo de consenso que coloca grande ênfase no capital social dos validadores de nodos é a PoA. A comunidade seleciona e concede o direito de gerar novos blocos aos utilizadores mais fiáveis e aos parceiros estratégicos do projeto, ou seja, aos utilizadores com um interesse a longo prazo no sucesso futuro da rede. Mas não se trata apenas de estatuto social: os validadores aprovados devem também investir os seus ativos em staking. Exemplos: VeChain, TomoChain.

Proof of History (PoH)

A Solana foi a primeira a introduzir um híbrido de PoS e PoH em 2018, prometendo um processo de validação mais rápido, eficiente e seguro. Um relógio criptográfico é integrado em cada nodo da rede Solana, pelo que cada dado é registado por ordem cronológica verificável e com uma data e hora específicas. Em vez de aguardar pelas respostas de outros nodos, cada validador pode decidir sobre a validade das mensagens do bloco de forma independente, acelerando assim o processo de consenso para as transações da Solana.

Neste artigo, apresentamos os mecanismos de consenso mais comuns no espaço da blockchain, cada um deles utilizado por uma série de projetos cujos nomes lhe devem soar familiares. Trata-se, evidentemente, de uma lista não exaustiva de mecanismos de consenso existentes e outros com criação prevista para brevemente, na sequência do crescimento do setor da blockchain. Independentemente da diferença de conceção, o objetivo final do consenso é simplesmente manter o funcionamento eficaz das blockchains. Assim sendo, espera-se que os desenvolvimentos nos algoritmos de consenso protejam a integridade dos dados com exclusividade, consistência e honestidade.

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