Proof of Stake

06.12.2018

O que é Proof of Stake (Prova de Participação)? 

A tradução literal de Proof of Stake seria Prova de Montante, mas considerando o sentido mais amplo do termo e sua funcionalidade, podemos traduzir para Prova de Participação. 

O algoritmo Proof of Stake (PoS) foi apresentado inicialmente no fórum Bitcointalk em meados de 2011, trazendo uma nova proposta para validação das transações de criptomoedas. O algoritmo foi criado como uma alternativa ao Proof of Work (prova de Trabalho), propondo soluções para os problemas de seu antecessor. Embora os dois algoritmos tenham a mesma finalidade, validar transações na Blockchain (cadeia de blocos), o processo de atingir um consenso na rede e é um pouco diferente.

 

Como funciona?

O algoritmo consiste numa seleção pseudo-aleatória para definir qual nó (node) será eleito para validar o próximo bloco, baseando-se na combinação de alguns fatores que podem incluir: o tempo que cada usuário segura (tranca) determinada criptomoeda, a quantidade de moedas que ele possui, além de outros fatores de randomização. Esses fatores mudam dependendo de como o algoritmo PoS é implementado, então cada criptomoeda apresenta um funcionamento particular.

É bom lembrar que no sistema de Proof of Stake, os blocos não são minerados e sim forjados, diferindo a nomenclatura da usada nos sistemas de Proof of Work. As criptomoedas que adotam o Proof of Stake como sistema de validação, normalmente, começam vendendo algumas unidades que foram geradas previamente. Ou então elas são lançadas como Proof of Work e mudam para Proof of Stake depois. 

Por um lado, as criptomoedas que usam o Proof of Work como método de validação, recompensam os mineradores com novas moedas geradas (block reward). Por outro lado, o algoritmo Proof of Stake usa as taxas de transação para recompensar os nós que validam cada bloco.

Usuários que desejarem fazer parte do processo de validação de blocos ou forja (forging), devem ter ciência de que uma certa quantidade do suas criptomoedas será presa na rede como comprovação de sua participação (o que chamamos de stake). Um dos fatores que influenciam nas chances do participante ser selecionado como validador do próximo bloco, é a quantidade de moedas que o mesmo destinou ao processo. Quanto maior o montante em stake (preso), maiores são as chances de ser escolhido como um forger. Levando em consideração que as chances dos usuários mais ricos são geralmente maiores, algumas versões de PoS apresentam outras formas de beneficiar também aqueles participantes que têm pouco patrimônio. As mais comuns são: escolha aleatória de blocos (Randomized Block Selection) e seleção de moedas por tempo de existência na carteira do usuário (Coin Age Selection).

No método de escolha aleatória de blocos, os validadores são selecionados após uma inspeção na rede, selecionando os nodes que possuem uma combinação de dois fatores: baixo poder computacional (hash value) e grande quantidade de staking coins (moedas destinadas à validação de blocos). Entendendo que os montantes (stakes) empregados no processo são públicos, a rede de nós geralmente consegue identificar com antecedência quem vai validar o próximo bloco.

Seguindo para seleção de moedas por tempo de existência (Coin Age Selection), esse método define qual a idade do montante armazenado na carteira dos participantes. Para chegar à esta conclusão, o algoritmo faz um cálculo que consiste em multiplicar o número de dias que as moedas estam guardadas pelo número de moedas que o participante possui. Visando acabar com o monopólio, uma vez que o participante vitorioso validou um novo bloco, o tempo de existência (coin age) de suas moedas retorna à zero, e portanto, ele tem que esperar um tempo até que possa participar novamente do processo de seleção.

É importante lembrar que cada criptomoeda tem um conjunto de regras (protocolo) e processo diferente para aplicação do algoritmo Proof of Stake. As definições são feitas pelos desenvolvedores ao estudar quais são os métodos mais interessantes para seu sistema e usuários. 

Quando um nó é escolhido para forjar um novo bloco, ele fica responsável por verificar se as transações neste bloco são válidas e, se bem sucedida, o bloco é adicionado à Blockchain. Como forma de recompensa para incentivar a participação dos usuários, o nó vencedor da disputa recebe o valor das taxas de transações que estão associadas ao bloco em questão. 

Se por acaso um nó quiser deixar de ser um forger, ou validador de novos blocos, todo o montante que o usuário destinou ao processo, junto com as recompensas adquiridas, vão ser liberadas após um determinado período de tempo, dando à rede a possibilidade de verificar se nenhum bloco fraudulento foi adicionado à Blockchain por este mesmo nó.

 

Segurança do Proof of Stake

Usando o montante que cada participante dedicou à criação de um nó validador, o sistema evita que os usuários se sintam motivados a fraudar o algoritmo. No momento que uma transação fraudulenta é detectada, o detentor do nó corre o risco de perder tudo, ou uma parte, do dinheiro investido. Além disso, perde o direito de participar nas próximas disputas de validação. Levando em consideração que o montante empregado é muito maior que a recompensa, o participante acabaria perdendo mais moedas do que o possível ganho com a criação de transações fraudulentas e isso é um dos fatores que torna o sistema seguro.

Para conseguir ter o controle total da rede e aprovar transações fraudulentas, o nó malicioso teria que possuir a maioria das moedas existentes, tal processo é mais conhecido como ataque da maioria (majority attack) ou ataque dos 51% (51% attack). Dependendo do valor de cada criptomoeda, isso seria praticamente impossível, já que o custo para adquirir mais da metade do volume existente na rede é gigantesco.

As principais vantagens que o Proof of Stake proporciona, é a eficiência energética e a segurança das transações. Os usuários são cada vez mais encorajados a participar do processo de validação já que tem ciência de que é relativamente fácil e barato fazê-lo. Juntando isso ao fato da rede contar com o sistema de escolhas aleatórias e que as Mining Pools (do inglês, piscinas de mineração) não são mais necessárias, a rede se torna mais democrática e descentralizada. Lembrando também que ao deixar de criar novas moedas para recompensar os mineradores, o preço de cada unidade tende a ser maior e mais estável com o tempo - já que a oferta (supply) de moedas não vai aumentar de forma a diluir seu valor de mercado.

É sempre bom entender que a indústria das criptomoedas está crescendo e evoluindo de forma muito rápida, novos métodos e algoritmos estão sendo desenvolvidos, testados e aplicados.

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