Blockchain é uma tecnologia disruptiva que funciona como um registro digital distribuído, proporcionando um armazenamento seguro e inalterável de transações. É como se fossem muitos blocos unidos, sendo que cada um deles representa uma operação. Mas antes de ser integrado ao seu respetivo livro de registro, cada bloco deve ser validado ou controlado por agentes descentralizados. É aqui que os princípios dos sistemas Proof of Work (PoW) e Proof of Stake (PoS) entram em cena…
O que este guia vai te ensinar:
Neste guia, você irá descobrir as principais diferenças entre PoW e PoS: seus benefícios, desvantagens, problemas que cada um desses consensos permite resolver, etc.
Coisas que você deve saber antes de comentar neste guia:
Nenhuma habilidade específica é necessária.
Exemplos de PoW e PoS
Proof of Work: exemplo concreto
Juliana envia 1 Ether (ETH) a Nicolas. Antes que a transação seja concluída, os validadores devem realizar várias verificações:
- Se Juliana é quem diz ser e não uma impostora.
- Se Nicolas é quem diz ser e não um impostor.
- Se Juliana tem o ETH que pretende enviar a Nicolas.
- Efetuar cálculos complexos com fórmulas muito precisas.
- Certificar-se de que o ETH foi subtraído da carteira de Juliana e adicionado à carteira de Nicolas.
- Registar esta transação no blockchain Ethereum, onde será mantido um vestígio indefinidamente.
Proof of Stake: exemplo concreto
Juliana envia 1 Cardano (ADA) a Nicolas. Antes que a transação seja concluída, os validadores devem efetuar várias verificações:
- Se Juliana é quem diz ser e não uma impostora.
- Se Nicolas é quem diz ser e não um impostor.
- Se Juliana possui o ADA que pretende enviar a Nicolas.
- Os validadores são selecionados em função do volume de ADA que possuem.
- Pode-se criar blocos ou confirmar uma percentagem de transações em função dos tokens que possuem em staking.
- Devem certificar-se de que o ADA foi subtraído da carteira de Juliana e adicionado à carteira de Nicolas.
- Devem registar esta transação no blockchain ADA, onde será mantido um vestígio indefinidamente.
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Como funciona o sistema Proof of Work
Foi em 2008, com o criador do Bitcoin (BTC), o mítico Satoshi Nakamoto, que nasceu o princípio do protocolo Proof of Work, ou Prova de Trabalho (PoW). Neste sistema de validação dos blocos do blockchain, os mineradores competem entre si com o objetivo de encontrar a “prova” primeiro, ou seja, o hash correto do bloco. Quando um minerador encontra primeiro este hash, recebe em troca uma recompensa na criptomoeda que está a minerar. É através desta recompensa que novos tokens entram em circulação.
Criptomoedas PoW
Se o BTC foi a primeira criptomoeda a utilizar o sistema de validação em PoW, outras rapidamente seguiram o exemplo. É o caso do Ethereum, Dogecoin, Litecoin e Monero.
Vantagens do PoW
- Confiabilidade – O sistema PoW é o método de validação mais antigo entre as criptomoedas. Por isso, teve tempo para ser testado e comprovado, especialmente porque é usado pelo criptoativo mais utilizado no mundo: o Bitcoin.
- Segurança – O PoW permite garantir a segurança das transações através de um voto maioritário.
- Rentabilidade – A mineração de criptomoedas por PoW continua a ser rentável hoje, desde que se tenha acesso a tarifas de eletricidade vantajosas.
Desvantagens do PoW
- Pegada ecológica – O sistema PoW requer um poder de cálculo absurdo, o que demanda o uso de máquinas que consomem muita energia. As fazendas de mineração em muitos países do mundo, como Cazaquistão ou Canadá, têm uma pegada de carbono particularmente significativa.
- Custo da energia – Esta desvantagem está intrinsecamente ligada à anterior. O poder de cálculo necessário para o PoW requer equipamentos que consomem muita energia. Isso pode prejudicar grandemente a rentabilidade da mineração.
- Elitismo – Poucos particulares podem atualmente permitir-se investir em máquinas potentes e muito caras. Isso transforma progressivamente a mineração numa atividade elitista.
Como funciona o sistema Proof of Stake
Foi precisamente para enfrentar melhor as desvantagens do PoW, principalmente no que se refere às questões ecológicas, que um novo sistema de validação foi implementado. Criado em 2012, o protocolo PoS funciona de maneira diferente. Quando há um bloco para validar, vários validadores apostam – fazem staking – uma certa quantidade dos seus próprios tokens, que serão devolvidos após a validação. Uma vez validada a transação, os validadores recebem uma recompensa pelos custos de transação associados.
O trabalho dos validadores consiste em preservar e atualizar uma cópia do registo geral das contas (arquivo blockchain) fazendo circular as transações e as páginas de um nó de rede para outro. Os validadores devem também assegurar que as transações cumprem as regulamentações estabelecidas pela rede blockchain, garantindo, por exemplo, que o remetente não envia mais criptomoedas do que possui. Este trabalho de validação requer, obviamente, energia, mas muito menos do que a usada no modo PoW.
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Vantagens do PoS
- Baixo consumo de energia – Por não necessitar de enormes capacidades de cálculo nem de máquinas que consomem muita energia, o PoS é muito mais sustentável e ambientalmente amigável do que o sistema PoW.
- Resistência a ataques – Cálculos mostram que o PoS é pelo menos 50% mais resistente a ataques do que o PoW. Isso deve-se ao fato de que, com o PoS, os mineradores não competem uns com os outros.
- Escalabilidade – O protocolo PoS também possui uma melhor escalabilidade. Nele, as transações são geridas muito mais rapidamente do que no PoW.
Desvantagens do PoS
- Elitismo – Como o PoS implica escolher os validadores que apostam mais tokens, pode resultar na escolha repetida dos mesmos validadores, que assim se enriquecem mais e mais.
- Risco de erro – Ao apostar em um único validador, existem riscos de este não realizar o seu trabalho corretamente. No entanto, em caso de validação de um bloco defeituoso, o validador arrisca perder a totalidade dos tokens apostados, o que, em teoria, garante a confiabilidade do processo. Pools de validadores de reserva também podem ser estabelecidos para solucionar esse possível problema.
- Falta de experiência – Ao contrário do PoW, que já provou sua eficácia, o PoS ainda está em seus primórdios.
Proof of Stake: o futuro do blockchain?
Para muitos, a transição do Ethereum do consenso PoW para o PoS é a prova definitiva de que a Prova de Participação é o futuro do blockchain. O primeiro ano do Ethereum 2.0 mostra que as perspetivas são positivas. A atualização foi amplamente aclamada pelos especialistas como um marco notável, pois possibilitou uma redução no consumo de energia elétrica em mais de 90%.
As limitações do PoW
Nos últimos anos, o protocolo PoW tem sido objeto de discussão devido a quatro problemas principais.
Problema 1: os cálculos estão cada vez mais complexos. Quando as primeiras criptomoedas surgiram, as operações matemáticas eram relativamente simples. Hoje, quase 15 anos após a mineração do primeiro Bitcoin, os mineradores precisam de placas gráficas cada vez mais potentes para processar esses cálculos. Esta é uma das razões para a atual escassez de placas gráficas no mercado.
Problema 2: a centralização. Diretamente relacionado com esta corrida pelo poder computacional, surge um problema de centralização. Apenas os computadores e grupos de computadores mais poderosos conseguem ser rentáveis na mineração. Assim, é possível que no futuro apenas os atores mais poderosos consigam minerar criptomoedas, o que contraria o espírito original desse mercado, ou seja, a descentralização.
Problema 3: o impacto ambiental. Para realizar estes cálculos cada vez mais complexos, as máquinas usadas na mineração consomem cada vez mais energia. Um estudo publicado em 2021 pela Universidade de Cambridge demonstra que o consumo de energia destinado à mineração do Bitcoin representa por si só o consumo de energia de toda a Argentina. Este custo ambiental é considerado absurdo para uma moeda virtual.
Problema 4: a perda do investimento do validador. O sistema PoW requer um investimento inicial importante por parte do minerador. Entre máquinas potentes para realizar os cálculos, consumo de eletricidade e custos operacionais inerentes à atividade de mineração, todo o investimento acaba sendo perdido após alguns anos. Em contraste, o PoS permite que os validadores recuperem o seu investimento quando decidem retirar-se da operação.
PoS: a solução?
Tecnicamente, o sistema PoS resolve os três problemas mencionados acima, com a possível exceção da centralização. Para se tornar um validador, é necessário possuir um número mínimo de tokens, que está acima do que a maioria das pessoas pode pagar. Para o Ethereum, por exemplo, esta quantia é de 32 ETH, o que corresponde, em novembro de 2023, a cerca de 57 mil euros.
A transição do ETH para o PoS tem todas as chances de revolucionar o mundo cripto. Até ao momento, as criptomoedas que usam este consenso são minoritárias e menos populares do que muitas outras, como NXT, Cardano, Peercoin ou Tezos.
Além da significativa redução do impacto ecológico, a adoção deste consenso por uma criptomoeda importante como o ETH poderia revolucionar completamente a filosofia do blockchain, que hoje usam principalmente o PoW. Se o PoS conseguir provar a sua eficácia a longo prazo, provavelmente outras criptomoedas importantes irão seguir o mesmo caminho.
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Conclusão
PoW vs PoS: qual o melhor? Tanto o PoS como o PoW permitem validar e assegurar as transações realizadas dentro do blockchain. Utilizado desde a criação das criptomoedas, o PoW há muito que provou a sua eficácia em termos de segurança. O problema está no enorme consumo de energia, na centralização em torno dos pools de mineração e no investimento perdido dos mineradores. Tudo isso faz que essa modalidade seja considerada por muitos como um sistema de validação ultrapassado.
Mais recente, o PoS consegue superar em parte esses defeitos, especialmente em termos de velocidade de transações e gastos energéticos. No entanto, um problema de centralização poderia rapidamente surgir devido ao número de tokens necessários para se tornar um validador. A transição do Ethereum para o consenso PoS deverá responder às questões pendentes.
