Os algoritmos de consenso Proof-of-Work e Proof-of-Stake em criptomoedas: essência, princípios, comparação e perspetivas. Tipos de outros algoritmos

Uma das renovações estimadas do Ethereum nos anos 2018-2019 é a parte final com nome Serenity que deverá levar à mudança de algoritmo de consenso de Proof-of-Work para Proof-of-Stake. Para os mineiros isto significará o fim de mineração clássica (prova de confirmação do funcionamento) e transição para receber as percentagens pela mesma propriedade de moeda (prova de quota). Se isto está bem ou mal, não há resposta única. Mas o algoritmo PoS considera-se mais interessado desde o ponto de vista técnico, o mesmo poderá levar ao problema de centralização e formação de preço. Leia em revista sobre o que são PoW e PoS: essência, diferença, vantagens e falhos.

PoW ou PoS: resumidamente e amplo sobre os algoritmos de consenso

Na primavera do ano 2017, os elaboradores do Ethereum publicaram alguns detalhes do próximo protocolo Casper. Uma das alterações principais tencionadas do protocolo, cujo o relatório da primeira parte já foi apresentado em novembro do ano 2017, será a transição de algoritmo de consenso Proof-of-Work para Proof-of-Stake. Este momento, antes de tudo, deverá ser interessante para aqueles, quem pratica-se a mineração. Ainda que a segunda parte do protocolo se adia novamente, é preciso aprender em que é a diferença entre estes algoritmos e quais alterações esperam os mineiros. Mas antes disto, analisamos o que é, em princípio, o algoritmo de consenso e quais existem.

O que é o algoritmo do consenso

Em qualquer rede baseada no blockchain, enviam-se dois tipos de avisos: transações (condicionalmente falando, a transferência de dinheiro) e bloques que constam destas transações. Para realizar a transação, não é necessária nenhuma permissão de participantes estranhos do sistema, basta somente saber a chave (palavra-passe que identifica a propriedade da carteira). A outra coisa são bloques, cuja a ordem em revista de transações confirma-se pelo consenso. A problema de rede é que entre os nós é possível o envio repetido simultâneo da transação.

  • O exemplo da situação que tem o nome “gasto duplo”. Oleg tem um Bitcoin que ele deseja enviar, mas faz isto simultaneamente para Alexandra e Yana. Se Alexandra e Yana não coordenam estas transações entre si (ou seja, não sabem que foi realizado um envio simultâneo), neste momento, aparece um problema em rede. Por isso todos os participantes de rede coordenam as revistas de transações, graça a que uma das operações de Oleg passará com sucesso, mas a segunda será reconhecida como incorreta.

A essência do problema é clara, mas como resolver o mesmo tecnicamente não é assunto fácil.

O que é o algoritmo do consenso PoW e PoS

Consenso bizantino

O consenso bizantino é definição geral da tarefa de cooperação dos alguns participantes de rede entre si localizados de modo afastado e que recebem a tarefa de centro único. Sendo que uma parte de participantes de rede, incluindo mesmo o centro, poderão tornar-se malfeitores. Com outras palavras, o algoritmo bizantino deverá garantir a comunicação entre os setores afastados da rede, excluindo as operações falsos, ou seja, a segurança de transações.

A ideia do consenso bizantino apareceu nos anos 80 do século anterior. A sua essência consiste em seguinte (usamos a fantasia). Império Bizantino na véspera de batalha. Por exemplo, o exército bizantino consta de 4 legiões que se localizam com a distância um de outro. Em tempo determinado, cada de generais das legiões recebe do centro dirigente uma ordem para atacar ou recuar. O desenvolvimento de acontecimentos consiste em seguinte:

  • se todas as legiões atacam, as mesmas vencem;
  • se todas as legiões recuam, as mesmas mantêm as pessoas (também, o resultado sucedido);
  • se uma parte ataca e outra parte recua, o exército sofre uma derrota.

A tarefa é clara, mas onde está a garantia que entre os generais não traidores que realizar uma ordem ao contrario? Onde está a garantia que mesmo o comandante-chefe não se tornará em traidor, enviando ordens diferentes para generais diferentes? A conclusão: generais deverão trocar informação um com outro, excluindo os dados falsos. Corretamente, eles deverão trocar-se informação sobre o número de legiões que são leais ao Império Bizantino e fazer as conclusões sobre o número de traidores. A tarefa considera que com N quantidade de generais, os traidores poderão tornar-se N-1.

O princípio de acordo consta em que todos os generais leais em resultado de troca da informação chegam a uma decisão única, ignorando os dados de general-traidor. Voltamos ao exemplo. O princípio de troca da informação consiste em seguinte:

  • cada general envia a informação sobre o número de sua legião aos três outros generais. Mas o traidor para desinformação, envia para cada outro general diferentes cifras sobre o número. Em criptomoedas isto é um análogo de spam, atacas-DDoS, transações fictícias.
  • Cada general forma um bloque, em que aponta todos as quatro cifras recebidas com marcação de que as mesmas foram recebidas e este bloque pronto envia para outros generais.
  • Em resultado, cada general tem em mão 4 bloques com as cifras sobre o número de legião de cada. Logicamente que três generais vão a ter as cifras iguais em todos os três bloques e somente um vai a ter a divergência.

Desta maneira, os generais leais chegam a um acordo, incluindo a opinião do traidor. O exemplo é mais fácil, mas mostra de modo visível como os participantes de rede chegam a uma decisão comum, excluindo as falsas.

Consenso Proof-of-Work

O que é o algoritmo do consenso PoW e PoS

O consenso bizantino tem um problema significativo, ou seja, os generais sabem de quem chega a informação. Ou seja, não há anónimo, que é inerente às criptomoedas. Nos anos 1990, foi oferecida uma versão do algoritmo de consenso que guarda o anonimato. Não vale a pena analisar muito a sua essência, mas a mesma reúne-se em que todos os cálculos faz o computador (análise de informação que está enviada um para outro em rede). Para juntar-se à rede, cada utilizador deve executar a tarefa determinada (realizar o cálculo é impossível para o homem, mas é possível para o computador) que prova que ele é o utilizador real.

O mesmo algoritmo Proof-of-Work (prova de funcionamento) apresenta por si os cálculos que realiza o computador no momento de mineração, bloqueando simultaneamente as cadeias falsas e encontrando as transações certas.

Caraterísticas distintas Proof-of-Work:

  • o consenso resolve o problema principal de redes anónimas, ou seja, a ataque de Sybil. Isto é a situação, quando o malfeitor tenta rodear com um nó à vitima, ou seja, receber o acesso a todos os nós localizados perto. Obtendo os canais de entrada e saída de informação, o mesmo poderá enviar à vitima os dados falsos. Em ВТС baseado no algoritmo PoW, esta possibilidade é nivelada, por que o nó de vítima escolhe outros nós de maneira casual, excluindo o rodeamento completo da vítima;
  • A prova não está transferida em outros bloques, ou seja, excluindo a possibilidade de roubar a mesma um ao outro (prova é o resultado de cálculos sobre que energia é gastada);
  • não é possível receber a prova antes. Em cada novo bloque existe link para o bloque anterior, por isso calcular cada nova prova é possível somente com a aparência de novo bloque.
  • PoW garante a honestidade de distribuição do prémio ao bloque em correspondência de potência do computador. Se a potência (heshreyt) constitui 5% de rede, o mineiro com o processo calculador cria 5% de bloque e recebe 5% de prémio;
  • para a obtenção de prova são gastados recursos reais (eletricidade), por isso os mineiros perdem o estímulo influir de qualquer maneira aos nós e enviar a informação falsa, porque existe um risco de perder o dinheiro depositado.

Consenso Proof-of-Stake

O que é o algoritmo do consenso PoW e PoS

Quantos mais mineiros aparecem em rede, mais a criptomoeda está a ser minerada, mais é necessário a potência para as operações calculadores. Mas não há proveito destes cálculos, só garantia de segurança e anonimato de rede. Nas primeiras etapas, as tentativas de dirigir a energia em direção necessária foram ao Ripple, onde os mineiros executam os cálculos que são necessários para vários ramos científicos (medicina, robótica, etc.) e, por isso, receberam uns prémios de elaboradores. Mas foi preciso afastar-se disso.

O segundo problema de mineração é a emissão ilimitada. Se o Bitcoin tem este limite (mineração torna-se cada vez menos vantajosa na medida de descer o prémio pelo bloque), enquanto algumas moedas não têm limites (por exemplo o Ethereum). Mas qualquer emissão ilimitada é prenhe de desvalorização.

O algoritmo de consenso Proof-of-Stake (prova de quota) afasta de conceito da emissão. Se em algoritmo anterior, o mineiro necessitou provar a sua presença em sistema pelo caminho de cálculos, aqui basta o mineiro ter a criptomoeda, ou seja, uma quota em sistema total, em que é acumulada percentagem. Ou seja, a mineração desaparece como tal e é substituída pela percentagem.

Outros algoritmos de provas

A maioria de criptomoedas existentes utilizam os algoritmos de consenso PoW e PoS. Sendo que as moedas a base de PoS consideram-se mais perfeitos tecnicamente. Mas existem também outros mecanismos para defender os dados que são muito semelhantes a PoW e PoS, mas têm as suas caraterísticas:

  • Proof-of-Activity é um modelo que apresenta por si uma simbiose original dos PoW e PoS;
  • Delegated Proof-of-Stake é o análogo do PoS, mas com elementos de deligação dos votos. Cada participador do sistema vota a testigo para defender sua rede de computadores. A influência determina aquilo, quanto a pessoa tem tokens (quantos mais são os mesmos, maior é a influência à rede). O algoritmo é utilizado EOS, Lisk, BitShares;
  • Proof-of-Burn. O modelo com que o mineiro envia as moedas para o endereço, do qual que não é possível retirar garantidamente as mesmas (queima da moeda). Neste caso, o mineiro recebe uma possibilidade de mineração eterna, direito que está sorteado em aspeto de loteria entre as propriedades de moedas queimadas;;
  • Proof-of-Capacity. O modelo baseado na ideia popular “memoria como recursos”. Para entrar no processo de mineração, é necessário em resposta conceder uma parte de memoria de computador;
  • Proof-of-Storage. A versão semelhante do algoritmo anterior, com a diferença pequena: a memoria destacada entra em repositório de nuvem conjunto.

A lógica destes algoritmos é difícil para explicar. O objetivo do algoritmo é garantir a segurança máxima de rede com o consumo mínimo de energia, com que se consegue plenamente PoS. As outras variedades de algoritmo parece como as tentativas criar algo novo, original, mas não é fato que seja efetivo. Pela madureza da ideia, esses algoritmos ficam para trás de PoW e PoS.

As consequências de transação do Ethereum de PoW para PoS

O que é o algoritmo do consenso PoW e PoS

Agora voltamos à questão desde que se começou a revista: o que devem esperar os mineiros de próximas alterações? Por enquanto ainda não há um plano certo de transição, mas também, a transição está adiantada. Conforme o Road Map, o início de transição está planeado em 4 etapa do Metropolis (Serenity). A transição será suave: inicialmente, por algoritmo PoS vai a verificar 1 transição de 100, depois o número de mesmas vai a aumentar.

Por enquanto os mesmos mineiros não entendem até o fim como influirá à transição do Ether no algoritmo PoS. A críticas ao lado do algoritmo soa em relação à formação de preço da criptomoeda. Se com o algoritmo Proof-of-Work o custo mínimo da moeda é o número de energia que está gastado para a obtenção da mesma, mas com o algoritmo Proof-of-Stake, o preço da moeda é determinada pelos especuladores. Em caso de projeto não for interessante, o preço da moeda cairá até zero. Por outro lado, cada vez, mais moedas entram no ICO logo com o algoritmo PoS.

Mantém-se o assunto com a soma de comissões pela propriedade de moedas e a sua confrontação com a rentabilidade de outros instrumentos. Existe uma opinião que a mesma não será alta porque a popularidade de Ether poderá vacilar-se, devido aos riscos altos. Neste plano, Ethereum Classic tem as perspetivas.

Alterações possíveis:

  • cedência de custo. Como mostra a prática de semelhantes alterações, não ocorre o crescimento do preço. Ao contrário, perde-se interesse pela moeda do lado de mineiros após do que aparece a cedência;
  • mudança do objeto de mineração. Mineração do Ether afasta-se. Para continuar a utilizar as suas potências, será necessário escolher outra moeda. Ou tentar entrar em projeto de criptomoedas que oferece um pagamento pelo aluguer de potências calculadas (por exemplo, Golem);
  • mudança de colocação das forças. A prova de quota levará à que os investidores maiores poderão acumular grande parte de criptomoedas para eles e isto elimina faticamente a vantagem de descentralização.

Por enquanto, a racionalidade de transição para PoS causa mais perguntas do que respostas. Os analistas coincidem na opinião que a transição para novo algoritmo de Ether (sobre ele mais detalhadamente, leia no link) influirá positivamente, mas ninguém pode prever as consequências certas. A criptomoedas são um novo instrumento, basta apenas obter experiência e fazer-se galos.


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O que é o algoritmo do consenso PoW e PoS

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