Prova de Trabalho x Prova de Participação: Qual é a Diferença?

Prova de Trabalho e Prova de Participação são mecanismos de consenso, ou algoritmos, que permitem que blockchains operem com segurança. Esses mecanismos de consenso mantêm os blockchains seguros, permitindo apenas que usuários genuínos adicionem novas transações.

Eles funcionam fazendo com que aqueles que desejam participar provem que dedicaram algum tipo de recurso, como dinheiro ou energia, ao blockchain. Isso ajuda a filtrar aqueles que podem não ser genuínos ou comprometidos com a rede. A principal diferença entre prova de trabalho e prova de aposta é como eles escolhem quem pode adicionar transações à cadeia.

Fatos rápidos:

• Prova de trabalho e prova de aposta são algoritmos, também conhecidos como mecanismos de consenso, que ajudam os blockchains a manter a sincronização de dados e permanecer seguros.
• Esses algoritmos determinam qual nó (computador) da rede pode adicionar o próximo bloco de transações à cadeia.
• Ambos os mecanismos provaram ser bem-sucedidos na manutenção de blockchains, embora cada um deles tenha vantagens e desvantagens.

O que é prova de trabalho?

Prova de trabalho é um sistema onde os computadores competem entre si para serem os primeiros a resolver quebra-cabeças complexos. 

Este processo é comumente referido como mineração porque a energia e os recursos necessários para completar o quebra-cabeça podem ser considerados o equivalente digital ao processo real de mineração de metais preciosos da terra. 

Natanael Popper livro, Ouro digital, usa uma ótima analogia para descrever a prova de trabalho no sistema Bitcoin:

“... é relativamente fácil multiplicar 2,903 e 3,571 usando um pedaço de papel e lápis, mas muito, muito mais difícil descobrir quais dois números podem ser multiplicados para obter 10,366,613.”

Usando esta analogia, podemos imaginar que um minerador na rede Bitcoin deve descobrir quais dois números podem ser multiplicados para chegar a 10,366,613 adivinhando combinações de números até acertar a resposta correta. Depois que um computador determina que 2,903 pode ser multiplicado por 3,571 para perfazer 10,366,613, ele apresenta isso aos outros computadores da rede, que podem facilmente verificar que 2,903 e 3,571, de fato, perfazem 10,366,613 quando multiplicados. 

Quando um minerador resolve esse “quebra-cabeça” antes de outros mineradores, ele pode criar um novo bloco (um agrupamento de transações) e transmiti-lo para a rede de nós, que então realizará auditorias individuais do livro-razão existente e do novo bloco. Se tudo estiver correto, o novo bloco será encadeado ao bloco anterior, criando uma cadeia cronológica de transações. O minerador é então recompensado com bitcoins pelo fornecimento de seus recursos (energia).

Prova de trabalho, mineração e segurança

A mineração requer uma grande quantidade de eletricidade e protege a rede, garantindo que apenas aqueles que puderem provar que gastaram recursos tenham o direito de anexar um novo conjunto de transações ao blockchain.

Por causa disso, é difícil, demorado e caro atacar um sistema de prova de trabalho como o do Bitcoin. Os invasores precisariam comprar e instalar equipamentos de mineração e pagar pela eletricidade para operar o equipamento. Eles então competiriam para resolver o quebra-cabeça e tentariam adicionar à cadeia um bloco de transações contendo bitcoins falsificados.

Se o minerador nefasto resolvesse o quebra-cabeça primeiro, ele tentaria transmitir um novo bloco de transações para o resto da rede. Os nós da rede realizariam então uma auditoria para determinar a legitimidade do bloco e das transações dentro dele.

À medida que os nós auditam o novo bloco em relação à versão anterior do livro-razão, eles notariam os bitcoins falsificados e o bloco seria considerado inválido com base nas regras de consenso. 

A prova de trabalho torna impossível a falsificação de bitcoin, a menos que um minerador nefasto controle mais de 50% de toda a rede. Isso significa 51% do poder computacional cumulativo dos mineradores, conhecido como hashrate, e dos nós da rede. Dessa forma, o malfeitor poderia transmitir um bloco defeituoso para a rede e fazer com que seus nós aceitassem o bloco na cadeia. 

Dado o tamanho do crescimento da rede Bitcoin e o quanto os mineradores de energia contribuem para o sistema de prova de trabalho, tal ataque seria quase impossível hoje. 

Se um governo, empresa ou outra entidade reunisse recursos suficientes para constituir com sucesso mais de 50% da rede com a intenção de atacá-la, os participantes genuínos da rede provavelmente criariam um novo ramo da cadeia, também conhecido como fork. , tornando inútil a cadeia anterior e o ataque contra ela.

O que é prova de aposta?

No sistema de prova de aposta, os validadores (o equivalente à prova de aposta dos mineradores) são escolhidos para encontrar um bloco com base no número de tokens que possuem, em vez de ter a competição arbitrária entre mineradores para determinar qual nó pode adicionar um bloquear. 

Neste sistema, o valor da “aposta”, ou quantidade de criptografia que um usuário possui, substitui o trabalho que os mineiros realizam na prova de trabalho. Isso protege a rede porque quem deseja participar e ganhar recompensas deve comprar a criptomoeda e mantê-la para ser escolhido para formar um bloco. 

Os participantes são obrigados a gastar dinheiro e dedicar alguns recursos financeiros à rede, semelhante à forma como os mineiros devem gastar eletricidade num sistema de prova de trabalho. Aqueles que gastaram dinheiro em moedas para ganhar essas recompensas têm interesse no sucesso contínuo da rede. 

A prova de aposta evita ataques e moedas falsificadas com essencialmente o mesmo mecanismo da prova de trabalho. Em vez de controlar 51% do hashrate e dos nós de mineração, como acontece com a prova de trabalho, os invasores de um sistema de prova de participação precisariam deter pelo menos 51% do fornecimento da moeda e controlar pelo menos 51% dos nós da rede.

Prós e contras da prova de trabalho e prova de participação

Prós da prova de trabalho explicados

Concorrência saudável e energia renovável

A competição na mineração de bitcoin é acirrada. As empresas de mineração buscam constantemente as formas mais eficientes de mineração para reduzir seus custos. Este processo recompensa inerentemente aqueles que conseguem encontrar as formas mais baratas de energia e desenvolver tecnologias mais recentes para criar chips mais rápidos e eficientes para mineração. 

Além de beneficiar a mineração de criptomoedas, a concorrência entre fabricantes de chips pode resultar em avanços em hardware de computador que podem ser transferidos para outras indústrias fora da mineração de criptomoedas.

Energia presa 

A mineração de criptografia permite que as áreas aproveitem a energia retida e a convertam em alguma forma de valor, que pode então ser transferido ou usado para financiar outros projetos, gerando, em última análise, atividade económica em áreas remotas.

Um exemplo real disso são as províncias chinesas de Sichuan e Yunnan. Estas províncias têm estações chuvosas intensas que podem produzir enormes quantidades de energia hidroeléctrica renovável. Infelizmente, as províncias não têm forma de transportar e vender esta energia para outras áreas.

As províncias finalmente começaram a minerar bitcoin para aproveitar o excedente de energia e convertê-lo em alguma forma de valor negociável. Em setembro de 2019, a China estava responsável por mais de 70% do hashrate do Bitcoin por causa dessas fontes de energia baratas. Mais tarde, a China proibiu a mineração de criptografia enquanto tentava criar sua moeda digital fiduciária. O mover forçou o êxodo maciço de mineiros para outras áreas onde a energia é barata. Como resultado, Cazaquistão tornou-se um hotspot de mineração ao lado do Irã e dos Estados Unidos.

Segurança

Até agora, a prova de trabalho tem sido a forma mais comprovada de manter o consenso e a segurança dentro de uma rede pública distribuída. Isso ocorre porque a prova de trabalho exige o custo inicial de hardware e o gasto contínuo de recursos, em vez de uma única despesa inicial para participar.

Bitcoin foi lançado em 2009 e teve mais de 99.98% uptime. No momento em que este artigo foi escrito, houve apenas dois casos de inatividade: um em agosto de 2010 e outro em março de 2013. Esses dois incidentes foram resolvidos com atualizações de software opcionais para os nós - graças ao mecanismo de consenso, todos os participantes da rede decidiram essas atualizações foram do interesse da rede coletiva.

Contras da prova de trabalho explicados

Consumo de energia

O Bitcoin e outros blockchains de prova de trabalho, como o Ethereum, consomem quantidades significativas de energia para fornecer esse modelo de segurança às suas redes. Bitcoin consome mais energia do que nações como Ucrânia, Noruega e outros. Os ambientalistas têm argumentou que isso é completamente inútil e desnecessário. 

Refutação: Embora estes sistemas consumam enormes quantidades de energia, muitos críticos não conseguem avaliar os tipos de energia utilizados para a mineração e, em vez disso, equiparam o seu elevado consumo de energia a uma grande pegada ambiental. No entanto, estudos mostraram que os mineradores de bitcoin utilizam diversas fontes de energia em suas operações. Algumas estimativas mostram que a energia renovável é a forma dominante utilizada, variando entre 50% para mais 70% da potência total utilizada. 

É importante notar que muitos destes estudos apenas reportam empresas mineiras e outras operações que desejam participar em inquéritos.

Lixo Eletrônico

O lixo eletrônico pode ser a crítica mais válida ao consumo de recursos da rede Bitcoin. Os mineradores de prova de trabalho geralmente funcionam com potência máxima 24 horas por dia, 7 dias por semana. Às vezes, condições ruins como umidade, altas temperaturas e ventilação inadequada impactam as instalações de mineração e reduzem a vida útil dos equipamentos.

Além disso, os fabricantes de chips ASIC estão constantemente desenvolvendo chips mais novos e mais eficazes. Quando esta inovação ocorre, os chips antigos tornam-se menos eficazes na vitória de blocos do que os chips mais novos. Eventualmente, os chips mais antigos são eliminados e se tornam lixo eletrônico. 

Refutação: Os chips de mineração ASIC atuais normalmente duram entre três e cinco anos. E embora os novos chips eventualmente substituam os chips mais antigos, é provável que durem mais à medida que se tornam mais eficientes e resistentes a altas temperaturas e hashing prolongado.

Rastreabilidade

Uma preocupação com a mineração de criptografia é que ela pode ser suscetível à censura. Isso já ocorreu em lugares como a China, onde a mineração de criptomoedas foi proibida. O imenso consumo de energia pode ser encontrado através de leituras de eletricidade ou até mesmo de câmeras térmicas. Esta capacidade de rastrear onde ocorre a mineração de criptografia permite que regimes anti-cripto reprimam a prática. 

Se uma nação permitisse a mineração apenas para aqueles que obtiveram algum tipo de licença, isso poderia minar a descentralização ao não permitir que a rede fosse totalmente pública.

Refutação: Fora da China, nações ao redor do mundo parecem ser pró-criptografia em alguma capacidade. Alguns países podem procurar regular a mineração para que sejam exigidas licenças. No entanto, enquanto ainda existirem mineiros em áreas remotas que continuem a praticar, isso deverá ajudar a prevenir a monopolização e a censura.

Prós da prova de aposta explicados

Eficiência

Os sistemas de prova de aposta são significativamente mais eficientes em termos energéticos do que os de prova de trabalho. Os requisitos de hardware de muitos sistemas de prova de participação são equivalentes aos laptops médios ou abaixo da média no mercado atual. O software validador também não é muito exigente na maioria dos sistemas de prova de aposta. 

Maior rendimento

Na prova de aposta, os validadores são escolhidos para encontrar um bloco com base em quantos tokens possuem, em vez de uma competição entre mineradores para resolver um quebra-cabeça. O tempo que leva para o algoritmo de prova de aposta escolher um validador é significativamente mais rápido do que a competição de prova de trabalho, permitindo maiores velocidades de transação.

Embora isso seja verdade, todos os blockchains, sejam eles de prova de participação ou não, são retardados pelo processo de os nós chegarem democraticamente a um consenso depois que um validador transmite o bloco recém-encontrado para eles. 

Resistência à censura

Ao contrário da prova de trabalho, que requer muita energia e uma presença física significativa, os validadores de prova de participação podem ser executados em pequenos laptops. Isto significa que poderia haver um validador controlando um terço de uma rede monetária distribuída globalmente, funcionando no canto de uma cafeteria, em vez de ser um armazém cheio de milhares de computadores zumbindo.

Barreira inferior à entrada

Os validadores de prova de aposta só precisam gastar dinheiro uma vez para participar. Tudo o que eles precisam fazer é comprar tokens suficientes para ganhar blocos no modelo de prova de aposta. Em contraste, um mineiro num sistema de prova de trabalho deve adquirir equipamento de mineração e mantê-lo a funcionar indefinidamente, incorrendo em custos de energia que podem flutuar. Isso permite que mais pessoas participem, o que de outra forma não seria possível.

Contras da prova de aposta explicados 

Não comprovado em grande escala

Ainda não existe um sistema de prova de aposta que possa ser dimensionado para algo como Bitcoin ou Ethereum. Por esta razão, os sistemas de prova de participação ainda não são tão descentralizados ou seguros como os principais sistemas de prova de trabalho.

Refutação: Embora os sistemas de prova de participação ainda não tenham atingido o tamanho de redes como a do Bitcoin, não há razão para que isso não aconteça com o tempo. Os sistemas de prova de participação podem ter o potencial de escalar além do que os sistemas de prova de trabalho são capazes, uma vez que há uma barreira de entrada menor e nenhum hardware especializado é necessário para executá-los.

Consolidação de moedas

A consolidação de moedas entre apenas alguns validadores é o argumento mais comum contra os sistemas de prova de aposta. A natureza da prova de aposta incentiva o acúmulo de moedas para aumentar a chance de ganhar um bloco e receber uma recompensa. 

Os mercados de tokens também podem ser controlados por uma entidade com recursos financeiros, permitindo-lhes acumular a maioria dos tokens. A maioria dos sistemas de prova de participação permite que entidades únicas criem qualquer número de validadores e, como há pouco custo financeiro inicial para criar validadores, alguém que controle a maioria dos tokens poderia controlar a maior parte de toda a rede.

Isto torna a distribuição inicial de moedas de prova de aposta extremamente importante. Algumas moedas de prova de participação mais recentes vendem tokens a investidores antes de estarem disponíveis publicamente. Em alguns casos, estas vendas de tokens representaram 40% ou mais do fornecimento máximo de tokens, dando às empresas de capital de risco e a outros investidores iniciais uma vantagem considerável sobre outros na obtenção de recompensas de rede.

Refutação: É verdade que a prova de aposta escolhe os criadores de blocos principalmente pelo tamanho da sua participação, mas algumas blockchains já estão começando a implementar métodos para reduzir esse risco de centralização. Alguns incluem adicionar a “idade da moeda”, ou há quanto tempo a aposta foi mantida, e um grau de randomização ao algoritmo. Isso garante que o tamanho da aposta não seja o único fator na determinação da formação do bloco e que validadores menores tenham chance de ganhar. 

Algumas blockchains também fizeram com que os validadores que ultrapassassem um certo limite de moedas começassem a receber cada vez menos recompensas. Isto incentiva os stakers a delegarem a sua participação a validadores mais pequenos, ajudando a distribuir tokens por mais validadores, aumentando a descentralização e a segurança.

Segurança menos robusta

Conforme mencionado acima, ter uma barreira de entrada mais baixa para os participantes da rede pode ajudar a aumentar o número de validadores e, por extensão, a descentralização, mas facilitar a adesão à rede também pode diminuir a sua segurança. 

Se um malfeitor tentasse atacar uma rede de prova de trabalho, precisaria comprar hardware suficiente para representar a maior parte da rede e, então, precisaria pagar para operar tudo. O duplo sistema de segurança do custo inicial do equipamento e dos custos contínuos de energia torna o ataque à rede menos realista. Os sistemas de prova de aposta têm apenas custos iniciais para participar, o que os deixa mais abertos a ataques.

O hashrate atual do Bitcoin é de quase 200 milhões de tera hashes por segundo. O minerador ASIC topo de linha da Bitmain, o S19J, pode fazer 88 tera hashes por segundo. Por essa medida, seriam necessários cerca de 1.2 milhão desses chips para constituir apenas metade da rede do Bitcoin. O preço atual deste ASIC é de US$ 10,390 por unidade, o que significa que custaria cerca de US$ 12.5 bilhões para comprar mineradores suficientes para compor metade da rede do Bitcoin, apenas para depois pagar taxas enormes para operar as máquinas. 

Em contraste, se um ator nefasto desejasse atacar uma cadeia de prova de participação, como o Avalanche, por exemplo, ele precisaria comprar mais da metade dos tokens (cerca de US$ 19 bilhões a preços atuais) e configurar validadores suficientes para compensar mais da metade. a rede (630 validadores no atual validador do Avalanche contar). Como os validadores de prova de aposta não exigem necessariamente hardware caro ou toneladas de energia para funcionar, os invasores incorrem apenas no custo inicial da compra de tokens, em vez de custos contínuos de energia. 

Refutação: O custo inicial para atacar uma rede de prova de participação de tamanho suficiente está a tornar-se suficientemente grande para que a questão de não ter custos contínuos se torne lentamente irrelevante. Por exemplo, tornar-se a participação maioritária na Avalanche já exige quase 20 mil milhões de dólares aos preços de hoje. Quanto mais populares esses blockchains se tornam e quanto mais detentores de moedas de uma rede de prova de participação houver, mais difícil será atacá-los. 

Perguntas frequentes 

O que é Prova de Trabalho? 

Prova de Trabalho é uma ferramenta que protege um blockchain e ajuda a manter informações (transações) precisas. Ele usa uma corrida entre computadores para ver quem consegue resolver primeiro um quebra-cabeça complexo. Os vencedores desta corrida podem então adicionar um novo bloco de transações à cadeia. Esse quebra-cabeça exige muita energia para ser resolvido, garantindo que os participantes tenham maior probabilidade de serem genuínos. Aqueles que ganham são recompensados ​​com bitcoin.

O que é um minerador de bitcoin? 

Um minerador de bitcoin é um computador que participa da competição para resolver quebra-cabeças em blockchains de prova de trabalho. Eles usam grandes quantidades de energia nesse processo e são recompensados ​​com bitcoin quando vencem todos os outros na resolução do quebra-cabeça. É chamada de mineração porque a energia e os recursos necessários podem ser considerados o equivalente digital ao processo real de mineração de metais preciosos da terra.

O que é prova de aposta?

Proof-of-Stake é uma ferramenta para proteger um blockchain e ajudá-lo a manter informações precisas. Ele usa um algoritmo que escolhe quem pode adicionar o próximo bloco de transações à cadeia com base em quantos tokens são mantidos.  

O que é um validador em prova de aposta?

Um validador é o equivalente em prova de aposta de um mineiro em prova de trabalho. Validadores são nós em uma rede blockchain que “apostam” ou prometem seus tokens à rede. Os validadores são escolhidos para criar novos blocos de transações com base em quantos tokens eles possuem. Outros detentores de tokens que não são validadores podem delegar suas participações a um validador para obter uma parte das recompensas que um validador ganha quando é escolhido para criar um novo bloco de transações.

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• Fonte: https://blockworks.co/proof-of-work-vs-proof-of-stake-whats-the-difference/