Proof of Stake como alternativa à Proof of Work

Fernando Azevedo - Agosto 6, 2019

Com a introdução do Bitcoin, surgiu um novo paradigma chamado blockchain que tinha a possibilidade de fornecer uma longa gama de serviços sem a necessidade de uma autoridade central para controlar e garantir a segurança e a integridade do sistema. É representado por uma chain de blocks, que são adicionados a ele em intervalos regulares, cada um conectado ao seu anterior através de um hash que os identifica.

Para preencher a lacuna de uma autoridade central, foi implementado um algoritmo chamado proof of work (POW). Esse algoritmo permite que a comunidade chegue a um consenso sobre os dados armazenados na blockchain. As características peculiares do Bitcoin chamaram a atenção de pesquisadores e investidores, com a comunidade em geral crescendo pouco a pouco até alcançar o sucesso que vemos hoje.

À medida que o mercado de Bitcoin crescia, novos modelos de consenso foram propostos com o objetivo de resolver alguns dos problemas do modelo original. Alguns foram projetados para serem uma alternativa ao POW, prometendo não comprometer a segurança e a integridade do sistema.

Um dos mais proeminentes foi a proof of stake (POS), que visava atender às necessidades da comunidade e resolver os problemas referentes ao POW. Mas o POS é bom o suficiente para substituir o POW? Devemos usá-lo?

POW é um modelo que requer que seus participantes executem repetidamente um algoritmo até obterem uma prova criptográfica do esforço realizado que satisfaz uma meta predefinida. Como a obtenção dessa prova vem com uma recompensa monetária, a concorrência entre os mineradores aumenta, pois eles são incentivados a investir mais em poder computacional para obter uma maior probabilidade de obtê-la.

Esse crescimento da concorrência acabou gerando dois problemas que são os principais inconvenientes do POW: consumo de energia e centralização da rede. O problema do consumo de energia é óbvio em retrospetiva, dado o investimento constante em máquinas mais poderosas, a energia necessária para administrar uma rede como a do Bitcoin é maior do que alguns países como a Irlanda, o que torna esse modelo insustentável. O problema da centralização de rede é um assunto amplamente falado hoje em dia, observando a percentagem do poder total de hash da rede caindo em um número limitado de pools de mineração.

O primeiro problema não acontece no POS. Como ele não precisa executar repetidamente um algoritmo como o POW, ele não favorece aqueles que têm maior poder de processamento. Alternativamente, as primeiras propostas do modelo favoreceram aqueles que tinham mais participação.

Por outro lado, o problema da centralização pode de fato acontecer, desde que o modelo usado não tente evitá-lo. Por exemplo, existe um método de seleção chamado "Randomized Block Selection" que evita que os participantes com mais participação inseridos sejam os que são sempre selecionados para criar novos blocos, impedindo assim que os participantes com mais dinheiro se tornem ainda mais ricos, o que resultaria em centralização.

Além disso, o Bitcoin tem uma inflação que está programada para cair ao longo dos anos, até que um limite seja atingido e ele pare completamente no ano 2140. Como a segurança do bitcoin deriva do alto poder computacional disperso por toda a comunidade e essa inflação é usada para incentivar a participação, a eventual parada da inflação pode causar problemas inesperados. Sem recompensas mais predefinidas por usar o poder computacional, uma das seguintes consequências pode acontecer: (1) A primeira é que os participantes tentarão compensar a falta de recompensa aumentando as taxas de transação, fazendo todas as transações, por menor que seja, custa muito para os usuários. (2) A segunda consequência é que os participantes podem desistir da rede, levando a problemas de segurança, possivelmente levando a uma maior centralização e 51% de ataques.

Taxas de transação cada vez mais altas também podem ser uma possibilidade no POS. mas é menos provável, pois não é caro em termos de energia e o investimento necessário não chega nem perto do modelo de consenso do POW. Mesmo sem grandes recompensas, os participantes provavelmente permanecerão na rede, pois o custo da participação se tornará quase inexistente. Eles ainda precisarão apostar tokens, mas o investimento necessário provavelmente diminuirá com o passar do tempo, portanto, eles ainda devem ter um incentivo para permanecer na rede.

Podemos dizer que o POS também não é 100% seguro e à prova de falhas, possui certas vulnerabilidades, como menos segurança se a comunidade for pequena e a possibilidade de centralização, pois oferece uma vantagem para aqueles que têm maiores riscos. No entanto, como esses problemas agora são amplamente reconhecidos, toda nova implementação de algoritmos de consenso baseados no POS tenta resolvê-los de uma maneira ou de outra. Um exemplo é a proof of stake delegada implementada pela blockchain EOSIO.

É provável que futuras arquiteturas de blockchain continuem a procurar soluções baseadas em POS, em vez de POW. O Libra, recentemente anunciado pelo Facebook, promete mudar seu algoritmo de consenso para possivelmente usar algo baseado em POS no futuro, mas resta saber se eles seguirão essa promessa. Mas o exemplo mais forte é o Ethereum, que atualmente está procurando atualizar o protocolo POW e usar o POS para o 2.0 algoritmo de consenso.

Mas mesmo que uma das maiores blockchains POW considere seriamente abandoná-lo, isso não significa que o POW não tenha futuro. O Bitcoin é a maior prova de que o POW ainda funciona, mesmo com suas limitações, pois ainda é o blockchain mais relevante que existe e não há sinal de que o abandonará. O POW poderia ser facilmente usado no início de uma blockchain para distribuir as moedas pela comunidade e somente mudar para o POS depois disso. Mas quando tudo estiver dito e feito, Parece que o POS pode se tornar o padrão para as tecnologias blockchain, com o POW se tornando cada vez menos o modelo de consenso para cada novo blockchain.

Publicado por Fernando Azevedo

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