Proof of Work vs Proof of Stake: Basic Mining Guide

Ameer Rosic

3 years ago

Prova de Trabalho vs Prova de Estaca: Recentemente você pode ter ouvido falar sobre a idéia de passar de um consenso Ethereum baseado no sistema Prova de Trabalho (PoW) para um baseado na chamada Prova de Estaca.

Neste artigo, vou explicar-lhe as principais diferenças entre Prova de Trabalho vs Prova de Estaca e vou fornecer-lhe uma definição de mineração, ou o processo de novas moedas digitais são lançadas através da rede.

Além disso, o que mudará em relação às técnicas de mineração se a comunidade Ethereum decidir fazer a transição de “trabalho” para “estaca”?

Este artigo quer ser um guia básico para entender o problema acima. Se você está procurando um passo a passo mais detalhado, confira nossos cursos de blockchain no Ethereum.

O que é a prova de trabalho?

Primeiro de tudo, vamos começar com definições básicas.

Prova de trabalho é um protocolo que tem o objetivo principal de dissuadir ataques cibernéticos, como um ataque distribuído de negação de serviço (DDoS) que tem a finalidade de esgotar os recursos de um sistema de computador enviando várias solicitações falsas.

O conceito Prova de trabalho existia mesmo antes do bitcoin, mas Satoshi Nakamoto aplicou esta técnica à sua moeda digital — ainda não sabemos quem realmente é Nakamoto — revolucionando a forma como as transações tradicionais são definidas.

Na verdade, a ideia do PoW foi originalmente publicada por Cynthia Dwork e Moni Naor em 1993, mas o termo “prova de trabalho” foi cunhado por Markus Jakobsson e Ari Juels em um documento publicado em 1999.

Mas, voltando à data, Prova de trabalho é talvez a maior idéia por trás do white paper Bitcoin da Nakamoto — publicado em 2008 — porque permite um consenso sem confiança e distribuído.

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O que é consenso sem confiança e distribuído?

Um sistema de consenso distribuído e sem confiança significa que, se você deseja enviar e/ou receber dinheiro de alguém, você não precisa confiar em serviços de terceiros.

Quando você usa métodos tradicionais de pagamento, você precisa confiar em um terceiro para definir sua transação (por exemplo, Visa, Mastercard, PayPal, bancos). Eles mantêm seu próprio registro privado que armazena histórico de transações e saldos de cada conta.

O exemplo comum para explicar melhor esse comportamento é o seguinte: se Alice enviou Bob $100, o serviço de terceiros confiável debitaria a conta de Alice e creditaria a de Bob, então ambos têm que confiar neste terceiro é fazer a coisa certa.

Com bitcoin e algumas outras moedas digitais, todos têm uma cópia do razão (blockchain), então ninguém precisa confiar em terceiros, porque qualquer pessoa pode verificar diretamente as informações escritas.

Prova de trabalho e mineração

Indo mais fundo, a prova de trabalho é um requisito para definir um cálculo de computador caro, também chamado de mineração, que precisa ser realizado para criar um novo grupo de transações sem confiança (o chamado bloco) em um razão distribuído chamado blockchain.

A mineração serve como dois propósitos:

Verificar a legitimidade de uma transação, ou evitar a chamada dupla despesa;

Para criar novas moedas digitais, recompensando os mineiros pela execução da tarefa anterior.

Quando você quiser definir uma transação, isso é o que acontece nos bastidores:

As transações são agrupadas no que chamamos de bloco;

Os mineiros verificam que as transações dentro de cada bloco são legítimas;

Para fazer isso, os mineiros devem resolver um quebra-cabeça matemático conhecido como problema de prova de trabalho;

Uma recompensa é dada ao primeiro mineiro que resolve cada problema de blocos;

As transações verificadas são armazenadas na cadeia de blocos pública

Este “quebra-cabeça matemático” tem uma característica chave: assimetria. O trabalho, de fato, deve ser moderadamente difícil do lado do solicitante, mas fácil de verificar para a rede. Esta ideia também é conhecida como uma função de custo da CPU, quebra-cabeça do cliente, quebra-cabeça computacional ou função de preço da CPU.

Todos os mineiros da rede competem para serem os primeiros a encontrar uma solução para o problema matemático que diz respeito ao bloco candidato, um problema que não pode ser resolvido de outras maneiras além da força bruta, de modo que essencialmente requer um grande número de tentativas.

Quando um mineiro finalmente encontra a solução certa, ele/ela a anuncia para toda a rede ao mesmo tempo, recebendo um prêmio de criptografia (a recompensa) fornecido pelo protocolo.

Do ponto de vista técnico, o processo de mineração é uma operação de hash inversa: ele determina um número (nonce), de modo que o algoritmo hash criptográfico de dados de bloco resulta em menos de um determinado limite.

Esse limiar, chamado de dificuldade, é o que determina a natureza competitiva da mineração: mais poder de computação é adicionado à rede, quanto maior esse parâmetro aumenta, aumentando também o número médio de cálculos necessários para criar um novo bloco. Este método também aumenta o custo da criação de blocos, empurrando os mineiros para melhorar a eficiência de seus sistemas de mineração para manter um equilíbrio econômico positivo. Essa atualização de parâmetro deve ocorrer aproximadamente a cada 14 dias e um novo bloco é gerado a cada 10 minutos.

A prova de trabalho não é usada apenas pelo blockchain bitcoin, mas também pelo ethereum e muitas outras cadeias de blocos.

Algumas funções do sistema de prova de trabalho são diferentes porque criadas especificamente para cada blockchain, mas agora não quero confundir suas idéias com dados muito técnicos.

O importante que você precisa entender é que agora desenvolvedores Ethereum querem virar as mesas, usando um novo sistema de consenso chamado prova de participação.

O que é Prova de participação?

Prova de participação é uma maneira diferente de validar transações baseadas e alcançar o consenso distribuído.

Ainda é um algoritmo, e o propósito é o mesmo da prova de trabalho, mas o processo para alcançar o objetivo é bastante diferente.

Prova de estaca primeira idéia foi sugerida no fórum bitcointalk em 2011, mas a primeira moeda digital a usar este método foi Peercoin em 2012, juntamente com ShadowCash, Nxt, BlackCoin, Nushares/Nubits, Qora e Nav Coin.

Ao contrário da Prova de Trabalho, onde o algoritmo recompensa os mineiros que resolvem problemas matemáticos com o objetivo de validar transações e criar novos blocos, com a prova de participação, o criador de um novo bloco é escolhido de forma determinística, dependendo de sua riqueza, também definida como estaca.

Sem recompensa de bloco

Além disso, todas as moedas digitais são criadas anteriormente no início, e seu número nunca muda.

Isso significa que no sistema de PoS não há recompensa de bloco, então, os mineiros tomam as taxas de transação.

É por isso que, na verdade, neste sistema de POs mineiros são chamados de falsificadores, em vez disso.

Por que Ethereum quer usar POs?

A comunidade Ethereum e seu criador, Vitalik Buterin, estão planejando fazer um garfo duro para fazer uma transição da prova de trabalho para a prova de estaca.

Mas por que eles querem mudar de um para o outro?

Em um consenso distribuído baseado na prova de trabalho, os mineiros precisam de muita energia. Uma transação Bitcoin exigiu a mesma quantidade de eletricidade que alimentar 1.57 famílias americanas por um dia (dados de 2015).

E esses custos de energia são pagos com moedas fiduciárias, levando a uma pressão descendente constante sobre o valor da moeda digital.

Em uma pesquisa recente, especialistas argumentaram que as transações bitcoin podem consumir tanta eletricidade quanto a Dinamarca até 2020.

Os desenvolvedores estão muito preocupados com esse problema, e a comunidade Ethereum quer explorar o método de prova de estaca para uma forma distribuída mais verde e mais barata de consenso.

Além disso, as recompensas para a criação de um novo bloco são diferentes: com Prova de Trabalho, o mineiro pode potencialmente possuir nenhuma moeda digital que está minerando.

Na prova de estaca, falsificadores são sempre aqueles que possuem as moedas cunhadas.

Como os falsificadores são selecionados?

Se o Casper (a nova prova do protocolo de consenso da estaca) for implementado, haverá um pool de validadores. Os usuários podem se juntar a esse pool para serem selecionados como o falsificador. Este processo estará disponível através de uma função de chamar o contrato Casper e enviar Ether — ou a moeda que alimenta a rede Ethereum — juntamente com ele.

“Você é automaticamente introduzido depois de algum tempo”, explicou o próprio Vitalik Buterin em um post compartilhado no Reddit.

“Não há nenhum esquema de prioridade para ser introduzido no pool de validadores em si; qualquer pessoa pode participar em qualquer rodada que quiser, independentemente do número de outros marceneiros”, continuou.

A recompensa de cada validador será “em algum lugar em torno de 2- 15%”, mas ele ainda não tem certeza.

Além disso, Buterin argumentou que não haverá limite imposto para o número de validadores ativos (ou falsificadores), mas será regulamentado economicamente, reduzindo a taxa de juros se houver muitos validadores e aumentando a recompensa se houver muito poucos.

Um sistema mais seguro?

Qualquer sistema de computador quer estar livre da possibilidade de ataques de hackers, especialmente se o serviço está relacionado ao dinheiro.

Então, o principal problema é: a prova de participação é mais segura do que a prova de trabalho?

Especialistas estão preocupados com isso, e há vários céticos na comunidade.

Usando um sistema de prova de trabalho, os maus atores são cortados graças a desincentivos tecnológicos e econômicos.

Na verdade, programar um ataque a uma rede PoW é muito caro, e você precisaria de mais dinheiro do que você pode ser capaz de roubá-lo.

Em vez disso, o algoritmo de PoS subjacente deve ser o mais à prova de balas possível porque, sem penalidades especiais, uma prova de rede baseada em partes interessadas poderia ser mais barata de atacar.

Para resolver esse problema, Buterin criou o protocolo Casper, projetando um algoritmo que pode usar o conjunto algumas circunstâncias sob as quais um validador ruim pode perder seu depósito.

Ele explicou: “Finalidade econômica é realizada em Casper, exigindo que os validadores enviem depósitos para participar, e tirando seus depósitos se o protocolo determinar que eles agiram de alguma forma que viola algum conjunto de regras (” condições de corte “).”

As condições de corte referem-se às circunstâncias acima ou às leis que um usuário não deve quebrar.

Prova de Trabalho vs Prova de Estaca: Conclusão

Graças a um sistema de PoS validadores não precisam usar seu poder de computação porque os únicos fatores que influenciam suas chances são o número total de suas próprias moedas e a complexidade atual da rede.

Portanto, essa possível mudança futura de PoW para PoS pode fornecer os seguintes benefícios:

Poupança de energia;

Uma rede mais segura à medida que os ataques se tornam mais caros: se um hacker gostaria de comprar 51% do número total de moedas, o mercado reage pela rápida valorização do preço.

Desta forma, o CASPER será um protocolo de depósito de segurança que depende de um sistema de consenso econômico. Os nós (ou os validadores) devem pagar um depósito de segurança para fazer parte do consenso graças à criação de novos blocos. O protocolo Casper determinará a quantidade específica de recompensas recebidas pelos validadores graças ao seu controle sobre depósitos de segurança.

Se um validador criar um bloco “inválido”, seu depósito de segurança será excluído, bem como seu privilégio de fazer parte do consenso de rede.

Em outras palavras, o sistema de segurança Casper é baseado em algo como apostas. Em um sistema baseado em POS, as apostas são as transações que, de acordo com as regras de consenso, irão recompensar seu validador com um prêmio em dinheiro juntamente com cada cadeia em que o validador apostou.

Assim, Casper é baseado na idéia de que os validadores vão apostar de acordo com as apostas dos outros e deixar feedbacks positivos que são capazes acelera o consenso.

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