A evolução dos mecanismos de consenso Blockchain

• Um dos componentes mais importantes de um sistema descentralizado é o mecanismo de consenso que a rede blockchain utiliza para validar transações.
• Exploraremos os diferentes tipos de mecanismos de consenso usados ​​em criptomoedas e suas características únicas.
• O mecanismo de consenso mais popular em criptografia é atualmente o Proof of Stake (PoS), seguido de perto pelo Proof of Work (PoW).

As criptomoedas estão em alta há algum tempo. Sua popularidade continua a crescer a cada dia que passa. Uma das principais razões para isso é a natureza descentralizada das criptomoedas. A descentralização torna-os mais seguros, transparentes e menos sujeitos à censura ou ao controlo por parte de qualquer autoridade central.

Um dos componentes mais importantes deste sistema descentralizado é o mecanismo de consenso que a rede blockchain utiliza para validar transações. Isso mantém a integridade do razão entre os nós. Exploraremos os diferentes tipos de mecanismos de consenso usados ​​em criptomoedas e suas características únicas. Embora alguns desses mecanismos de consenso sejam pouco conhecidos, você ficará surpreso ao descobrir que blockchains populares os utilizam.

Proof of Work (PoW)

Prova de Trabalho é o mecanismo de consenso mais conhecido e amplamente utilizado no mundo blockchain. O PoW foi introduzido pela primeira vez por Satoshi Nakamoto, o criador do Bitcoin.  Litecoin e Bitcoin Cash estão entre os blockchains de criptomoedas populares que usam Prova de Trabalho.

O PoW funciona exigindo que os mineradores resolvam problemas matemáticos complexos usando poder computacional. O primeiro minerador a resolver o problema adiciona um novo bloco à cadeia e recebe uma recompensa na forma de criptomoeda. O processo de resolução desses problemas matemáticos requer muita energia e poder computacional, o que torna mais difícil para atores mal-intencionados assumirem o controle da rede.

No entanto, o PoW tem algumas desvantagens significativas. Em primeiro lugar, consome muita energia, o que pode resultar em elevadas taxas de transação e no aumento das emissões de carbono. Em segundo lugar, pode ser vulnerável a ataques de 51%, onde um atacante ganha o controlo da maior parte do poder computacional da rede, permitindo-lhe gastar o dobro e manipular o livro-razão.

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Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake é um mecanismo de consenso mais recente que visa abordar os problemas de consumo de energia e escalabilidade do PoW. Os validadores de sistemas PoS, também conhecidos como stakers, são selecionados para validar novos blocos com base na quantidade de criptomoeda que possuem e “apostaram” na rede. Os validadores recebem taxas de transação na forma de criptomoeda.

O PoS requer muito menos energia do que o PoW porque não depende da resolução de problemas matemáticos complexos pelos mineradores. O Proof of Stake também é muito mais rápido, processando transações em menos tempo. No entanto, o PoS é mais suscetível à centralização porque recompensa aqueles que já possuem grandes quantidades de criptomoedas e pode desencorajar novos usuários de ingressar na rede. Cardano, Binance Smart Chain e Ethereum são exemplos de blockchains PoS.

Delegated Proof of Stake (DPoS)

A Prova de Participação Delegada é semelhante ao PoS, mas adiciona uma camada adicional de governança. Num sistema DPoS, as partes interessadas votam para eleger um pequeno grupo de delegados responsáveis ​​por validar as transações e adicionar novos blocos à cadeia.

O DPoS é ainda mais rápido que o PoS, pois há menos validadores e permite maior escalabilidade à medida que o número de transações por segundo aumenta. No entanto, tal como o PoS, o DPoS pode ser vulnerável à centralização, uma vez que os delegados são responsáveis ​​pela maior parte da validação e tomada de decisões na rede. Tron é o blockchain mais popular que usa DPoS.

Proof of Authority (PoA)

A Prova de Autoridade é um mecanismo de consenso que depende de validadores confiáveis ​​para adicionar novos blocos à cadeia. Num sistema PoA, os validadores são nós confiáveis ​​que foram pré-aprovados pela rede e cuja identidade é conhecida por todos os participantes. Os validadores mantêm a integridade da rede. Eles garantem que novas transações sejam adicionadas à cadeia.

O PoA é muito mais rápido e consome menos energia do que o PoW, tornando-o mais escalonável e econômico para redes menores. No entanto, também é mais centralizado, pois os validadores têm poder e controle significativos sobre a rede. VeChain usa o mecanismo de consenso do PoA.

Proof of Elapsed Time (PoET)

Prova de tempo decorrido é um mecanismo de consenso que usa um ambiente de execução confiável para selecionar aleatoriamente um validador. Em um sistema PoET, cada nó da rede espera um período de tempo aleatório no ambiente confiável, e o nó que espera o menor tempo é selecionado para validar o próximo.

Prova de tempo decorrido (PoET) é um mecanismo de consenso que seleciona aleatoriamente um validador usando um ambiente de execução confiável onde cada nó da rede espera um período de tempo aleatório. Depois de selecionado, um nó adiciona o novo bloco à cadeia e recebe uma recompensa por seu trabalho. O PoET é mais rápido e mais eficiente em termos energéticos que o PoW, mais escalável que o PoS e adequado para redes privadas de blockchain. O PoET pode, no entanto, ser limitado pela disponibilidade do ambiente de execução confiável e é vulnerável a ataques de nós maliciosos. Dente de Serra Hyperledger é uma plataforma blockchain desenvolvida pelo projeto Hyperledger da Linux Foundation. Ele usa o PoET como mecanismo de consenso.

Tolerância a falhas bizantinas (BFT)

A tolerância a falhas bizantinas (BFT) é um mecanismo de consenso que permite que os nós de uma rede cheguem a um acordo sobre o estado do blockchain, mesmo na presença de nós maliciosos ou defeituosos. O BFT exige que uma maioria absoluta ou um limite de validadores concordem com cada decisão, o que garante que o consenso ainda possa ser alcançado mesmo que alguns validadores sejam maliciosos ou defeituosos. O BFT é altamente resiliente e rápido, tornando-o adequado para aplicações de missão crítica que exigem confiabilidade. No entanto, o BFT pode ser complexo e consumir muitos recursos e pode não ser adequado para todas as aplicações blockchain que exigem altos níveis de descentralização. Tendermint, Corda e Libra fracassada de Meta são exemplos de blockchains que utilizam mecanismo de consenso BFT.

Tolerância prática a falhas bizantinas (pBFT)

A tolerância prática a falhas bizantinas (pBFT) é uma versão aprimorada do mecanismo de consenso BFT, projetada para melhorar a eficiência do consenso em redes de grande escala. O pBFT exige uma maioria de dois terços dos validadores para chegar a um acordo. O pBFT utiliza um modelo de liderança rotativa para evitar a concentração de poder em um único validador. O pBFT é rápido, eficiente e comumente usado em redes blockchain empresariais que exigem altos níveis de segurança e confiabilidade. No entanto, o pBFT pode ser menos adequado para redes públicas de blockchain que exigem um alto grau de descentralização. Blockchain do Hyperledger Fabric rede usa o mecanismo pBFT. Quorum é um blockchain desenvolvido pelo J.P. Morgan que usa Istanbul BFT (IBFT). IBFT é uma variante pBFT.

Acordo Bizantino Federado (FBA)

O Acordo Bizantino Federado (FBA) é um mecanismo de consenso que permite que um grupo de nós confiáveis ​​chegue a um consenso sobre o estado de uma blockchain. Os nós do sistema FBA são organizados em grupos ou “quóruns” que possuem seu próprio processo de consenso. Cada quorum escolhe um conjunto de “validadores” responsáveis ​​pela manutenção do blockchain. Para chegar a um consenso, os validadores trocam mensagens entre si e com outros quóruns. A FBA usa um sistema de votação que exige que uma maioria absoluta de validadores concorde com uma transação. Só então é adicionado ao blockchain.

Redes blockchain permitidas geralmente usam o consenso FBA. Os participantes de redes autorizadas são conhecidos e confiáveis. Ele fornece uma maneira rápida e eficiente de chegar a um consenso, garantindo ao mesmo tempo um alto grau de segurança e confiabilidade. A FBA pode ser menos adequada para redes públicas de blockchain que exigem um alto grau de descentralização. Também pode ter dificuldade em alcançar consenso com um número limitado de validadores. Ripple e Stellar são dois blockchains muito populares que usam o mecanismo de consenso FBA.

Gráfico Acíclico Direcionado (DAG)

Um mecanismo de consenso de gráfico acíclico direcionado (DAG) difere das estruturas tradicionais de blockchain por usar um gráfico direcionado para organizar e validar transações. Num sistema DAG, cada transação é verificada por transações anteriores. Novas transações podem ser adicionadas ao gráfico sem a necessidade de uma entidade centralizada para verificá-las.

O DAG confirma mais rápido que os sistemas blockchain tradicionais. Vários nós na rede validam transações simultaneamente. No entanto, o DAG pode enfrentar problemas de escalabilidade à medida que o número de transações no gráfico aumenta. A segurança também pode ser uma preocupação, uma vez que o DAG não utiliza uma única blockchain para validar transações. IOTA , Nano e Hedera Hashgraph blockchains usaram consenso baseado em DAG.

O mecanismo de consenso mais popular em criptomoedas é atualmente o Proof of Stake (PoS), seguido de perto pelo Proof of Work (PoW). O PoS está ganhando popularidade devido à sua eficiência energética em comparação ao PoW, que requer grandes quantidades de poder computacional. Muitas novas criptomoedas estão implementando PoS. Uma das maiores criptomoedas, o Ethereum fez a transição de PoW para PoS. No entanto, o PoW continua popular entre os estabelecidos. Bitcoin tem um longo histórico de uso de PoW e possui uma grande rede de mineradores investidos no sistema.

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• Fonte: https://web3africa.news/2023/02/16/news/the-evolution-of-blockchain-consensus-mechanisms/