Mecanismos de consenso e mineração

Proof of Work (método da Bitcoin)

Imagine uma sala de aula onde o professor coloca um problema de matemática muito difícil e quem o resolver primeiro escreve a página seguinte no caderno da turma. Todos os outros verificam a resposta, e se estiver correta, todos copiam essa página para os seus próprios cadernos. É essencialmente assim que a Prova de trabalho funciona na Bitcoin.

Os mineradores de todo o mundo competem para resolver puzzles matemáticos complexos utilizando computadores especializados chamados ASIC (Application-Specific Integrated Circuits). Estes não são computadores normais que pode encontrar em casa. São máquinas construídas propositadamente que fazem uma coisa incrivelmente bem: resolver os puzzles criptográficos da Bitcoin.

O puzzle não é de facto uma matemática complicada. Em vez disso, os mineradores adivinham repetidamente números aleatórios até encontrarem um que, quando combinado com os dados da transação, produza um hash que comece com um número específico de zeros. Pense nisso como tentar lançar um dado e obter olhos de cobra 20 vezes seguidas. É puramente baseado na sorte e no número de vezes que consegue lançar o dado por segundo.

Quando um minerador encontra o número correto, transmite a sua solução a toda a rede. Outros mineradores verificam rapidamente a resposta (o que demora meros segundos) e, se estiver correta, todos aceitam o novo bloco. O minerador vencedor recebe bitcoins recém-criados mais as taxas de transação como recompensa.

Este sistema consome enormes quantidades de eletricidade porque milhões de mineradores estão constantemente a fazer funcionar as suas máquinas 24 horas por dia, 7 dias por semana. Os críticos argumentam que este consumo de energia é um desperdício, mas os apoiantes afirmam que é o preço da segurança máxima. O gasto de energia torna a Bitcoin quase impossível de atacar, porque um atacante teria de ultrapassar toda a rede global de mineração.

Os pools de mineração surgiram porque os mineradores individuais raramente ganham blocos sozinhos. Estes agrupamentos combinam o poder de computação de milhares de mineradores e partilham as recompensas proporcionalmente. Embora isto proporcione um rendimento estável aos pequenos mineradores, também suscita preocupações quanto à centralização.

🔑 Termos-chave:

• ASIC: hardware especializado em mineração
• Pool de mineração: grupos de mineradores que combinam recursos
• Taxa de hash: a velocidade de resolução de puzzles criptográficos

Proof of Stake (alternativa moderna)

A Proof of Stake adota uma abordagem completamente diferente. Em vez de competir através de uma computação que consome muita energia, os dispositivos de validação são escolhidos para criar novos blocos com base na quantidade de criptomoeda em que fazem “staking” ou que bloqueiam como garantia.

Pense nisto como uma lotaria em que as suas hipóteses de ganhar dependem do número de bilhetes que tiver. No entanto, estes bilhetes são as suas participações reais em criptomoedas que tem de guardar temporariamente. Se tentar fazer batota ou validar transações fraudulentas, a rede corta (destrói) uma parte dos seus tokens em staking.

O Ethereum passou da Prova de Trabalho para a Proof of Stake em 2022, reduzindo o seu consumo de energia em mais de 99%. Os dispositivos de validação no Ethereum devem fazer staking de, pelo menos, 32 ETH para participar diretamente. No entanto, os pools de staking permitem que os pequenos detentores participem com montantes muito inferiores, tornando o sistema mais acessível aos utilizadores regulares.

O processo de seleção dos dispositivos de validação envolve aleatoriedade e tamanho do staking. Um dispositivo de validação com 64 ETH tem duas vezes mais hipóteses de ser escolhido do que um com 32 ETH, mas isso não é garantido. Esta aleatoriedade impede que um único dispositivo de validação controle a rede, mesmo que detenha grandes quantias.

Os sistemas Proof of Stake podem processar transações muito mais rapidamente do que a Bitcoin. Enquanto a Bitcoin produz um novo bloco a cada 10 minutos, a Ethereum gera blocos a cada 12 segundos. Esta melhoria de velocidade resulta da eliminação do requisito de resolução de puzzles, que consome muita energia.

🔑 Termos-chave:

• Staking: bloquear a criptomoeda para participar na validação
• Dispositivo de validação: um participante que valida transações na PoS
• Slashing: penalização por comportamento de validação malicioso

💡 O que isto significa para os utilizadores da Gate: Quando vê recompensas de staking para ETH ou outras moedas PoS na Gate.com, está a participar neste mecanismo de consenso e a ganhar recompensas por ajudar a proteger a rede.

Porque é que o consenso é importante

Os mecanismos de consenso resolvem o problema fundamental da moeda digital: impedir que alguém gaste as mesmas moedas digitais duas vezes. No mundo físico, se der a alguém uma nota de 20 dólares, já não a tem. No mundo digital, a cópia de informação é trivial, pelo que as redes de blockchain precisam de ter a certeza matemática de que o dinheiro digital não pode ser duplicado.

Diferentes mecanismos de consenso fazem diferentes compensações. O Proof of Work dá prioridade à segurança máxima e à descentralização, mas sacrifica a velocidade e a eficiência energética. O Proof of Stake oferece melhor eficiência energética e transações mais rápidas, mas exige que os participantes detenham quantidades significativas de criptomoeda.

Algumas blockchains mais recentes experimentam abordagens híbridas ou métodos de consenso totalmente diferentes. A Proof of Stake delegada permite que os detentores de tokens votem em representantes que validam as transações em seu nome. Este sistema processa as transações de forma extremamente rápida, mas concentra o poder num menor número de dispositivos de validação.

A escolha do mecanismo de consenso afeta tudo o que diz respeito a uma blockchain: a sua segurança, velocidade, utilização de energia e nível de descentralização. Não existe uma solução perfeita, apenas diferentes abordagens que servem várias necessidades e prioridades.

Compreender o consenso ajuda a explicar porque é que as diferentes criptomoedas se comportam de forma diferente. A Proof of Work da Bitcoin torna-a incrivelmente segura, mas é lenta e consome muita energia. A Proof of Stake do Ethereum torna-o mais rápido e mais amigo do ambiente, mas exige um capital significativo para participar na validação.

À medida que a tecnologia blockchain evolui, novos mecanismos de consenso continuam a surgir, cada um a tentar resolver o problema tripartido de alcançar segurança, escalabilidade e descentralização simultaneamente. A maioria consegue atingir bem duas dessas propriedades, mas atingir todas as três continua a ser o Santo Graal do design de blockchain.

💡 O que isto significa para os utilizadores da Gate: Compreender estas diferenças ajuda-o a escolher quais as criptomoedas a negociar com base na sua tecnologia subjacente e na sua tolerância ao risco.