1. Mineração de criptomoeda e prova de algoritmos de estaca

Por Peter Kent, Tyler Bain

A mineração de criptomoeda mudou significativamente desde o seu início. As criptomoedas mais recentes estão rompendo com as formas antigas dos algoritmos PoW (Prova de Trabalho) e usando a Prova de Participação.

Nos primeiros dias da criptomoeda, o PoW era o único jogo na cidade, e as novas criptomoedas copiavam principalmente o Bitcoin como modelo e ponto de partida para suas idéias e implementações ligeiramente diferentes.

Com o tempo, no entanto, alguns envolvidos em criptomoedas reconheceram as desvantagens do PoW e se propuseram a encontrar uma maneira melhor de garantir uma criptomoeda, logo optando pelo POS - Prova de Participação.

A idéia é fazer com que os mineradores apostem sua criptomoeda como um ingresso para adicionar blocos ao blockchain e ganhar taxas de transação. A penalidade por adicionar transações inválidas ao razão da blockchain seria a perda das moedas apostadas. Isso foi proposto pela primeira vez em 2011 por um usuário do fórum Bitcointalk.org.

Em 2012, o whitepaper da Peercoin, que expôs e solidificou essa idéia, foi publicado, descrevendo um novo sistema para garantir e alcançar o consenso de blockchain que consumia muito menos recursos do que a pura Prova de Trabalho. (Embora o Peercoin seja tecnicamente uma Prova de estaca / Prova de trabalho, isso marcou a primeira implementação no mundo real envolvendo a Prova de estaca.)

Hoje, o Proof of Stake, junto com seu uso híbrido (híbrido Proof of Stake / Proof of Work), ajuda a proteger e manter a confiança de algumas criptomoedas de algum modo bem-sucedidas. Embora ainda seja considerado o mais não comprovado dos dois principais sistemas de consenso, a Prova de Estaca tem alguns benefícios sobre a Prova de Trabalho. A prova de participação deve ser entendida por qualquer minerador de criptomoeda que se preze. (E você também pode lucrar com isso!)

Prova de participação explicada

A prova de participação é semelhante à prova de trabalho - é usada para manter o consenso e manter o registro de moedas criptografadas seguro - mas com uma grande diferença: há muito menos trabalho!

Em vez de usar uma plataforma de mineração especializada para calcular um hash direcionado, um minerador que deseja criar um novo bloco escolhe apostar uma quantidade da criptomoeda que deseja extrair. Pode-se pensar em apostar como fazer um depósito reembolsável, e o objetivo por trás de seu requisito é provar que você tem interesse no bem-estar de qualquer criptomoeda que estiver minerando.

Em outras palavras, antes que você possa explorar a criptomoeda, você deve provar que possui uma parte dela e deve apostar durante o processo de mineração; ou seja, você não pode apenas mostrar que é o dono, vendê-lo e continuar minerando. A estaca está bloqueada durante o processo de mineração.

Como no Bitcoin, um mineiro deve ser selecionado para adicionar transações à blockchain; um mineiro vence o concurso. Criptomoedas diferentes usam métodos diferentes para fazer essa seleção, mas qualquer que seja o método usado, essa seleção é feita, e o mineiro sortudo é escolhido para criar e encadear um novo bloco de transações, coletando todas as taxas de transação desse novo bloco.

O bom é que o bloco encadeado pode ser menos computacionalmente caro e, portanto, criado por qualquer computador capaz de executar o software do nó da criptomoeda, se uma quantidade adequada de criptomoeda for apostada.

Isso, na verdade, torna a maioria dos computadores capazes de funcionar como mineradores de Prova de Estaca. O problema é que os blocos são recompensados ​​proporcionalmente à quantidade de moedas apostadas, resultando em uma distribuição de moedas menos uniforme entre os mineradores em comparação com os sistemas baseados em Prova de Trabalho.

É importante observar que menos recompensas em bloco serão ganhas nas criptomoedas Prova de Estaca, pois a grande maioria das moedas emitidas geralmente é antecipada antes do bloqueio de gênese da moeda.

A falta de trabalho necessário para extrair uma criptografia de Prova de Aposta, juntamente com o fato de que existem recompensas mínimas de mineração além das taxas de transação, deram origem aos termos cunhagem ou forjamento que são usados ​​para descrever esse processo, e não a mineração.

No final do dia, no entanto, a Prova de trabalho e a Prova de participação tentam servir ao mesmo propósito: garantir que todos na rede concordem que as novas transações no bloco mais recente são válidas e vinculá-las adequadamente ao registro de blockchain de uma criptomoeda.

Seleções de prova de estaca

Nos sistemas de Prova de Participação, você precisa provar que possui uma certa quantia da moeda que está minerando; você tem que apostar para jogar. Moedas diferentes têm diferentes mecanismos de PoS, é claro, mas aqui estão os conceitos básicos.

Primeiro, antes de poder jogar e ter a chance de se tornar o mineiro que adiciona um bloco à blockchain, você precisa de uma aposta. Você precisa ter um pouco da criptomoeda em sua carteira e, com algumas moedas, ela deve estar lá por um certo período de tempo.

O peercoin, por exemplo, exige que a moeda esteja na carteira há pelo menos 30 dias. Outras moedas, no entanto, não têm essa limitação. Observe, no entanto, que em alguns sistemas, ao apostar, sua moeda não pode ser usada; ele está trancado em sua carteira e pode estar trancado por um tempo mínimo especificado. Na verdade, se você atacar o sistema de alguma forma, perderá a aposta. Em outros sistemas, este não é o caso; basta ter uma moeda na sua carteira para contar como uma aposta.

Alguns sistemas PoS têm um conceito de idade da moeda. Ou seja, você multiplica o número de moedas na carteira pelo tempo que elas estão lá. Um mineiro que possua 10 moedas com 60 dias de idade (10 x 60 = uma idade de moeda de 600) terá mais chances de ser selecionado do que aquele que possui 5 moedas com 90 dias de idade (5 x 90 = uma idade de moeda de 450).

Pode haver períodos mínimo e máximo de tempo para as moedas; no Peercoin, as moedas devem estar na carteira há pelo menos 30 dias, mas as moedas na carteira que estão lá há mais de 90 dias não são contadas. (Isso é para garantir que o blockchain não seja dominado por coleções muito antigas ou grandes de moedas.)

Além disso, o mineiro vencedor ganha o relógio das moedas apostadas reiniciado; essas moedas não podem ser usadas por mais 30 dias. Blackcoin tem um conceito mais simples; sua aposta é simplesmente a quantidade de criptomoeda em sua carteira que você atribuiu como sua aposta.

Mas a aposta não é suficiente. Se a seleção do minerador fosse baseada puramente na idade da moeda da aposta, o cara mais rico sempre venceria e adicionaria o bloco à blockchain sempre.

Portanto, os sistemas PoS devem ter algum elemento de seleção aleatória. As moedas apostadas, ou a idade da sua aposta, determina quantos bilhetes você compra na loteria, mas o bilhete vencedor ainda precisa ser selecionado por meio de algum tipo de seleção aleatória, e diferentes criptomoedas PoS usam métodos diferentes.

Mais ingressos possuídos (uma aposta maior em uma moeda ou uma idade da moeda) significa que sua chance de ganhar é maior, mas, por acaso, até alguém com uma fração da sua aposta pode ganhar.)

Como Blackcoin diz (Blackcoin.org), “Apostar é uma espécie de loteria. Alguns dias você terá mais do que o habitual, outros menos. os mineiros combinam a quantidade de apostas e o endereço da carteira de apostas, e o mineiro com mais zeros na frente de seus ganhos de hash.

Os mineradores de criptomoedas mais ricos e mais antigos possuem uma vantagem em ganhar o direito de criar novas moedas e blocos de cadeia em uma blockchain PoS. De fato, como Blackcoin explica, “se você apostar com mais moedas, ganha mais blocos e tem mais chances de encontrar uma recompensa. Alguém apostando 24 horas por dia, 365 dias por ano, obteria mais (~ 24x) do que alguém apostando a mesma quantidade de moedas por hora por dia.

Com o tempo, os participantes ganham o Blackcoin proporcionalmente à quantia que apostam e quanto tempo apostam, e em geral isso é verdade para todos os sistemas simples de PoS.

Exemplo de criptomoedas PoS

Não houve muitos exemplos bem-sucedidos de criptomoedas implantadas que usam a Prova de jogo pura; a maioria implementa uma abordagem hibridizada. No entanto, algumas blockchains dignas de nota usaram essa tecnologia para um mecanismo de consenso:

  • O NXT foi criado em 2013 e implantado usando uma pura prova de implementação da estaca. Hoje, não é amplamente utilizado, mas ainda existe. O Blackcoin é uma criptomoeda lançada no início de 2014 e também funciona como uma prova pura do mecanismo de consenso da estaca. Novamente, é uma criptomoeda relativamente pequena em valor e não é amplamente usada.

Parte superior da prova de participação

A vantagem mais óbvia da Prova de Estaca é o consumo reduzido de energia quando comparado à Prova de Trabalho. Em vez de consumir a mesma quantidade de eletricidade que um país pequeno, sob a Prova de Participação, a blockchain pode ser gerenciada com significativamente menos energia.

A escalabilidade em Prova de participação também é bastante aumentada. Enquanto o Bitcoin e as criptomoedas Proof of Work similares lutam para obter transações de dois dígitos por segundo na cadeia principal (o Bitcoin é de cerca de 8), utilizando o Proof of Stake, o recurso de transação pode chegar aos milhares ou até centenas de milhares por segundo, dependendo o número de nós de validação que estão sendo utilizados (quanto menos, mais rápido geralmente).

Com a redução no custo para quem deseja validar uma criptomoeda Prova de Estaca, as taxas de transação também são correspondentemente mais baixas. Os mineiros não precisam comprar plataformas de mineração caras, para que a criação de blocos possa ser realizada a um preço mais baixo de energia e equipamentos.

Embora isso tenha impacto sobre as receitas gerais dos mineradores no Proof of Stake, a relativa facilidade de iniciar a mineração e os baixos custos indiretos ainda tornam a mineração de criptografia do Proof of Stake uma opção viável para aqueles que desejam experimentar. E não se esqueça, mais transações por segundo também significam mais taxas por segundo!

Desvantagens da prova de participação

As apostas são altas quando se trata de garantir uma criptomoeda e manter um consenso. Em um sistema puramente de Prova de Estaca, duas questões principais causam preocupação.

O primeiro é o problema de distribuir originalmente uma nova criptomoeda PoS. Algumas criptomoedas têm moedas pré-lançadas e, uma vez que a rede está funcionando, moedas extraídas.

Freqüentemente, a maior parte da criptomoeda em circulação, para muitos sistemas PoS, é pré-lançada, o que cria uma grande barreira para a entrada de mineradores que desejam se envolver mais tarde. Se você quer explorar, você tem uma grande vantagem se já possui grandes quantidades de criptomoedas para apostar desde o início.

E quanto mais centralizada a propriedade, menor a confiança distribuída que a rede tem devido à capacidade dos grandes titulares de votar egoisticamente usando suas moedas, de propagar um histórico da cadeia que mais beneficia os maiores titulares de moedas. Isso pode resultar na manipulação do registro de blockchain para a vantagem dos grandes detentores de moedas, como gastos duplos, emissão egoísta e atualizações que atendem aos melhores interesses de outros usuários.

O segundo problema com a Prova de jogo pura é chamado de "Nada em jogo". Essa é uma teoria que diz que nos sistemas PoS, os validadores (mineradores) não estão interessados ​​em consenso, porque pode ser do seu interesse financeiro adicionar blocos inválidos ao blockchain, levando a garfos no blockchain, criando várias cadeias.

Ou seja, se um validador adiciona um bloco inválido, outros mineradores de criptografia podem aceitá-lo e aproveitá-lo, porque ganharão taxas de transação em qualquer cadeia que vencer. (E por ser um sistema PoS, não é preciso muito poder computacional para isso).

Isso deixa em aberto a possibilidade de o blockchain ser manipulado por aqueles que detêm a maior participação nesse sistema, o que é o oposto do próprio objetivo da criptomoeda, que era eliminar a ideia do sistema bancário tradicional e seu sistema de contabilidade centralizado e manipulável .

Sob Prova de Trabalho, esse problema seria resolvido rapidamente, pois os mineradores são incentivados a resolver rapidamente qual garfo da blockchain seguir para que recursos preciosos da plataforma de mineração não sejam desperdiçados.

O bloco inválido é órfão, o que significa que nenhum novo bloco será construído sobre ele e os negócios continuam como de costume com apenas uma única blockchain. Sob a Prova de Participação, no entanto, é muito fácil continuar construindo novos blocos em cada cadeia e, em teoria, a blockchain poderia facilmente se bifurcar.

Existe um custo insignificante para validar várias cadeias e, se isso ocorrer, o mecanismo de consenso descentralizado falhou. Com a Prova de trabalho, as reorganizações da cadeia ocorrem naturalmente, pois os blocos órfãos, também conhecidos como tios, têm suas transações colocadas de volta no repositório de memórias e, independentemente de qual dica da cadeia é confirmada eventualmente, as transações e o blockchain mantêm a validade.