O que significa Proof-of-Stake (PoS) em criptografia?

Índice de conteúdo

• O que é prova de participação em blockchain?
• Como funciona a prova de participação?
• Qual é a diferença entre a prova de participação e a prova de trabalho?
• Principais objetivos da prova de participação
• Segurança de prova de participação
• Benefícios da prova de participação
• Desvantagens do Proof of Stake
• Quais criptomoedas usam Proof of Stake?
• Palavras finais sobre Proof-of-Stake (PoS)
• Perguntas frequentes sobre Proof-of-stake (PoS)

A prova de participação (PoS) é um mecanismo de consenso usado em redes de blockchain para chegar a um acordo sobre o estado do blockchain. Diferentemente da Prova de Trabalho (PoW), que exige que os mineradores resolvam quebra-cabeças matemáticos complexos para validar transações e criar novos blocos, a PoS seleciona validadores para criar e validar novos blocos com base na quantidade de criptomoeda que eles detêm e estão dispostos a “apostar” como garantia.

Aqui estão alguns pontos importantes sobre o PoS:

• Mais eficiente em termos de energia: Como não depende do poder computacional bruto, o PoS consome muito menos energia do que o PoW.
• Tempos de transação mais rápidos: Devido ao seu processo de validação simplificado, as cadeias de blocos PoS podem frequentemente processar transações mais rapidamente do que as cadeias PoW.
• Maior acessibilidade: Qualquer pessoa com criptomoeda suficiente pode participar do staking, ao contrário do PoW, que exige hardware especializado.
• Preocupações com a segurança: Alguns argumentam que os sistemas PoS são menos seguros do que o PoW, pois grandes partes interessadas podem manipular a rede.

Aqui está um detalhamento:

• Estaca: Em um sistema PoS, os participantes, geralmente chamados de validadores, devem “apostar” uma determinada quantia da criptomoeda nativa da blockchain. Essa aposta serve como garantia e é mantida em uma carteira designada ou em um contrato inteligente. O valor da criptomoeda apostada pode variar de acordo com o protocolo de blockchain específico.
• Criação e validação de blocos: Os validadores são escolhidos para criar novos blocos e validar transações com base em um algoritmo de seleção. A probabilidade de ser escolhido como validador é geralmente proporcional ao valor da criptomoeda apostada – aqueles que apostam mais têm uma chance maior de serem selecionados.
• Proposta de bloco: Os validadores selecionados para criar um novo bloco propõem um novo bloco com um conjunto de transações. Esse bloco proposto inclui um hash criptográfico do bloco anterior, formando uma cadeia de blocos – o blockchain.
• Votação: Em seguida, outros validadores da rede avaliam a validade do bloco proposto. Eles podem votar se acreditam que o bloco proposto é válido ou não. Os validadores podem ter a opção de votar diretamente, ou sua participação pode votar automaticamente em seu nome.
• Consenso: O consenso é alcançado quando uma supermaioria dos validadores (geralmente uma maioria de dois terços ou mais) concorda com a validade do bloco proposto. Quando o consenso é alcançado, o bloco é adicionado à cadeia de blocos e o processo começa novamente para o próximo bloco.
• Distribuição de recompensas: Os validadores que participam da criação e validação de blocos são recompensados com taxas de transação e, às vezes, com moedas recém-cunhadas. As recompensas são distribuídas entre os validadores com base em sua participação na rede.
• Penalidades: Os validadores que agirem de forma maliciosa ou tentarem validar transações fraudulentas podem sofrer penalidades, inclusive ter uma parte de suas moedas apostadas cortada ou perder seus direitos de aposta temporária ou permanentemente.
• Segurança: Os sistemas de PoS geralmente incorporam mecanismos para garantir a segurança da rede e evitar a centralização. Isso pode incluir a seleção aleatória de validadores, penalidades para comportamento desonesto e mecanismos para evitar que uma única entidade controle uma parte significativa da rede.

Em geral, o PoS oferece uma alternativa eficiente em termos de energia aos mecanismos de consenso do PoW e incentiva os validadores a agirem honestamente para proteger a rede.

Proof-of-Stake (PoS) e Proof-of-Work (PoW) são dois mecanismos de consenso fundamentais usados em blockchains para validar transações e proteger a rede. Embora ambos atinjam o mesmo objetivo, suas abordagens diferem significativamente, levando a vantagens e desvantagens distintas.

Veja a seguir um detalhamento das principais diferenças:

Recurso	Prova de participação (PoS)	Prova de trabalho (PoW)
Processo de validação	Como apostar em criptomoedas	Solução de quebra-cabeças complexos com capacidade de computação
Consumo de energia	Muito baixo	Muito alto
Acessibilidade	Qualquer pessoa com criptomoeda suficiente pode apostar	Requer hardware especializado
Segurança	Evolução, possíveis preocupações com grandes partes interessadas	Estabelecido, mas vulnerável a ataques de pool de mineração
Velocidade da transação	Geralmente mais rápido	Geralmente mais lento
Descentralização	Pode ser menos descentralizado devido à concentração do pool de mineração	Pode ser altamente descentralizado
Impacto ambiental	Baixa	Alta
Custo de entrada	Inferior	Mais alto
Recompensas	Ganho pela validação de blocos	Ganho por blocos de mineração
Maturidade	Tecnologia mais recente	Tecnologia estabelecida

• PoW: A mineração protege as redes de blockchain resolvendo quebra-cabeças matemáticos complexos, validando transações e criando novos blocos, incentivando os mineradores com recompensas por seus esforços computacionais.
• PoS: Os usuários “apostam” seus acervos de criptomoedas existentes, essencialmente bloqueando-os por um período. O valor apostado determina sua chance de ser selecionado aleatoriamente como um validador para o próximo bloco. Os validadores verificam as transações e adicionam novos blocos à cadeia, recebendo recompensas por seu trabalho.

• PoW: Devido ao processo de mineração competitivo, as blockchains PoW, como o Bitcoin, consomem grandes quantidades de energia, o que gera preocupações ambientais.
• PoS: Ao eliminar a necessidade de hardware de mineração potente, os blockchains PoS são significativamente mais eficientes em termos de energia, reduzindo seu impacto ambiental.

• PoW: A participação na mineração PoW geralmente requer hardware especializado caro, o que a torna menos acessível a indivíduos com recursos limitados.
• PoS: Qualquer pessoa com criptomoeda suficiente pode participar do staking, tornando-o mais acessível e democrático.

• PoW: a natureza distribuída da mineração com muitos participantes torna os blockchains PoW geralmente resistentes a ataques. No entanto, a possibilidade de grandes pools de mineração obterem controle gera preocupações de segurança.
• PoS: Embora o PoS ofereça uma segurança decente, alguns argumentam que as grandes partes interessadas com quantidades significativas de criptografia apostada poderiam potencialmente manipular a rede. Esse é um tópico de debate e pesquisa contínuos.

• PoW: o complexo processo de validação no PoW pode levar a tempos de transação mais lentos, especialmente durante períodos de alta atividade na rede.
• PoS: O processo de validação mais simples no PoS geralmente resulta em velocidades de transação mais rápidas em comparação com o PoW.

A escolha entre PoW e PoS depende das prioridades específicas do projeto de blockchain. Embora o PoW ofereça segurança comprovada, seu consumo de energia é uma grande desvantagem. O PoS apresenta uma alternativa mais ecológica e inclusiva, mas ainda está em desenvolvimento, e suas implicações de segurança a longo prazo estão sendo avaliadas.

• Rede segura e descentralizada: Assim como o PoW, o PoS tem como objetivo principal proteger a rede blockchain e manter sua descentralização. Isso significa garantir a precisão e a imutabilidade dos dados de transação, ao mesmo tempo em que se mantém resistente à manipulação ou ao controle de qualquer entidade individual.
• Eficiência aprimorada: O PoS busca obter segurança e descentralização de forma mais eficiente do que o PoW. Ele elimina a necessidade de mineração que consome muita energia, levando a um processamento mais rápido das transações e a um menor impacto ambiental.
• Acessibilidade aprimorada: O objetivo do PoS é tornar a participação no blockchain mais acessível, removendo as barreiras de hardware associadas à mineração PoW. Qualquer pessoa com criptomoeda suficiente pode participar do staking, promovendo um envolvimento mais amplo da rede.
• Crescimento sustentável: O PoS se esforça para garantir o crescimento sustentável do ecossistema de blockchain, abordando as preocupações com o alto consumo de energia do PoW. Isso permite uma adoção mais ampla e um potencial de aplicação no mundo real.
• Incentivos dinâmicos: O PoS incentiva a participação oferecendo recompensas dinâmicas para validar transações e proteger a rede. Isso incentiva o comportamento honesto e desestimula as atividades erradas.

Embora a segurança continue sendo o objetivo principal, o PoS visa alcançá-la de maneira mais eficiente, acessível e sustentável, abrindo caminho para a adoção mais ampla e a evolução da tecnologia blockchain.

A segurança do PoS gira em torno de dois princípios principais: incentivos econômicos e validação aleatória. Ambos trabalham juntos para criar um sistema em que o comportamento honesto é recompensado e a atividade maliciosa é penalizada.

• Estaca: Os usuários “apostam” suas próprias criptomoedas, essencialmente bloqueando-as por um período. Isso funciona como uma garantia, semelhante a um depósito de segurança.
• Slashing: Se um validador se comportar de forma desonesta, ele perderá uma parte da criptomoeda apostada, criando um forte incentivo à trapaça.
• Recompensas: Os validadores honestos que ajudam a proteger a rede ganham recompensas, o que os motiva ainda mais a agir com honestidade.

• Validadores: Nem todos podem validar transações. Em vez disso, os validadores são escolhidos aleatoriamente com base no tamanho de sua participação e em outros fatores.
• Difícil de atacar: Essa aleatoriedade dificulta o controle da rede ou a manipulação de transações por uma única entidade, pois ela não saberia antecipadamente quem são os validadores.
• Tolerância a falhas bizantinas (BFT): Alguns sistemas de PoS usam BFT, permitindo que a rede funcione mesmo que um pequeno número de validadores seja mal-intencionado ou não esteja disponível.

• Concentração de apostas: Se um pequeno grupo controlar uma grande parte das moedas apostadas, ele poderá manipular a rede. Essa é uma grande preocupação e uma área ativa de pesquisa.
• Nova tecnologia: O PoS é mais recente que o PoW, e suas implicações de segurança a longo prazo ainda estão sendo estudadas e debatidas.
• Engenharia social: Ataques direcionados podem induzir os validadores a agir mal.
• Vulnerabilidades de contratos inteligentes: As vulnerabilidades em contratos inteligentes implantados no blockchain podem ser exploradas, independentemente do mecanismo de consenso.

O PoS oferece uma abordagem promissora para a segurança do blockchain, mas não é perfeito. A segurança é um processo contínuo, que exige monitoramento, atualizações e pesquisas constantes para lidar com as ameaças em evolução. A escolha entre PoS e PoW depende das necessidades específicas e das prioridades de segurança do projeto de blockchain.

• Eficiência energética: O PoS elimina a necessidade de hardware de mineração que consome muita energia, reduzindo significativamente o impacto ambiental da tecnologia blockchain. Isso se alinha com as crescentes preocupações sobre a sustentabilidade dos sistemas PoW, como o Bitcoin.
• Transações mais rápidas: O PoS geralmente oferece tempos de processamento de transações mais rápidos em comparação com o PoW. Isso se deve ao processo de validação simplificado, em que os validadores são escolhidos aleatoriamente em vez de competirem por meio de cálculos complexos.
• Maior acessibilidade: Qualquer pessoa com criptomoeda suficiente pode participar do staking, tornando o PoS mais acessível do que o PoW, que exige hardware especializado. Essa participação mais ampla fortalece a descentralização e a segurança da rede.
• Taxas de transação mais baixas: Devido ao consumo reduzido de energia e ao processo de validação simplificado, as blockchains PoS geralmente têm taxas de transação mais baixas em comparação com as blockchains PoW. Isso pode ser especialmente vantajoso para microtransações e casos de uso cotidiano.

• Concentração de apostas: Se um pequeno grupo de indivíduos ou entidades detiver uma parte significativa das moedas apostadas, eles poderão manipular a rede ou influenciar a tomada de decisões. 
• Delegação e pooling: Os validadores podem delegar seu poder de staking a terceiros, criando pools de staking. Embora isso aumente a acessibilidade, também pode levar à centralização se grandes pools ganharem muita influência.
• Tecnologia mais recente: Comparado ao PoW, o PoS é uma tecnologia relativamente nova, e suas implicações de segurança a longo prazo ainda estão sendo ativamente pesquisadas e debatidas.
• Ataques de engenharia social: Ataques de engenharia social direcionados podem induzir os validadores a agir de forma inadequada.
• Vulnerabilidades de contratos inteligentes: As vulnerabilidades em contratos inteligentes implantados no blockchain podem ser exploradas, independentemente do mecanismo de consenso.
• Distribuição inicial de moedas: Dependendo de como a criptomoeda inicial foi distribuída, pode haver preocupações quanto à justiça e à possível centralização se uma grande parte estiver concentrada nas mãos de poucos.
• Ataques Nothing-at-Stake: Algumas implementações de PoS podem ser vulneráveis a ataques “nothing-at-stake”, em que os validadores podem validar blocos válidos e inválidos sem penalidade.
• Incerteza regulatória: As regulamentações que envolvem as criptomoedas e os sistemas PoS ainda estão em desenvolvimento, criando incertezas para os usuários.

Várias criptomoedas importantes usam mecanismos de consenso de Proof-of-Stake (PoS), incluindo Ethereum (ETH), Cardano (ADA), Binance Coin (BNB), Polkadot (DOT), Solana (SOL), Tezos (XTZ), Cosmos (ATOM) e Algorand (ALGO).

• Ethereum (ETH): Atualmente, está fazendo a transição de PoW para PoS por meio de sua atualização Ethereum 2.0, com o objetivo de aumentar a escalabilidade e a eficiência.
• Cardano (ADA): Uma das primeiras blockchains PoS amplamente adotadas, conhecida por sua abordagem baseada em pesquisa e foco em contratos inteligentes.
• Binance Coin (BNB): Token nativo da bolsa Binance, implementou um sistema híbrido de PoS e Proof-of-Authority (PoA) para transações mais rápidas.
• Polkadot (DOT): rede de várias cadeias com uma arquitetura de fragmentação exclusiva, utilizando PoS para sua cadeia principal e permitindo flexibilidade para diferentes mecanismos de consenso em parachains individuais.
• Solana (SOL): Blockchain de alto desempenho conhecido por suas velocidades de transação rápidas e taxas baixas, usa um mecanismo PoS híbrido exclusivo com nós validadores e prova de histórico.
• Tezos (XTZ): Plataforma de governança on-chain conhecida por seu processo de verificação formal e emendas, opera com um sistema PoS delegado.
• Cosmos (ATOM): Hub blockchain que conecta blockchains independentes, usa um sistema PoS baseado em BFT (Byzantine Fault Tolerance) para sua cadeia principal.
• Algorand (ALGO): Blockchain PoS puro conhecido por seu mecanismo de consenso eficiente e seguro, projetado para ser rápido e escalável.

O PoS oferece uma alternativa promissora ao PoW, abordando suas principais limitações. No entanto, é essencial estar ciente de seus desafios e dos esforços de desenvolvimento em andamento para garantir um futuro seguro e descentralizado.