Protocolo de blockchain de Cardano: por que prova de aposta?

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Neste artigo, explicaremos quais protocolos de Prova de Trabalho (PoS) estão comparando seu funcionamento básico aos conhecidos protocolos de Prova de Trabalho (PoW).

(junho 17, 2020)

Protocolos de prova de trabalho (PoW) que atualmente alimentam a maioria dos cripto-projetos Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Dash, etc.
Isso nos ajudará a entender melhor por que algoritmos de consenso PoS parecem ter um futuro mais brilhante do que PoW no criptoecossistema e por que Cardano decidiu desenvolver seu próprio protocolo feito sob medida; Ouroboros .

Noções básicas

O Bitcoin usa grandes quantidades de energia para proteger sua rede.
Mas por que está consumindo toda essa energia e quais poderiam ser as alternativas?

A mineração de novos bitcoins e a proteção da rede exigem muito poder de computação por causa de seu algoritmo chamado “Prova de Trabalho” (PoW).
O algoritmo Bitcoin PoW funciona fazendo com que todos os nós da rede resolvam o mesmo quebra-cabeça criptográfico.
Os nós que resolvem o quebra-cabeça são chamados de mineradores e o primeiro a encontrar a solução recebe a recompensa; uma certa quantidade de Bitcoin (s) (número diminuindo a cada 4 anos após uma “redução pela metade”).

Em 2011, a O usuário do fórum Bitcointalk chamado QuantumMechanic propôs uma técnica que ele chamou de “prova de aposta”.
A ideia é permitir que todos usem a computação poder competir uns contra os outros com mineração para proteger a rede é um desperdício .
Em vez disso, a prova de aposta usa um processo de eleição no qual um nó é escolhido aleatoriamente para validar o próximo bloco.
Prova de aposta (PoS) não tem mineiros, mas sim “validadores” e não permite que as pessoas “minerem” blocos, mas sim “cunhem” ou “produzam” blocos.

Os validadores de bloco não são escolhidos de forma completamente aleatória.
Para se tornar um validador, um nó deve depositar uma certa quantidade de tokens nativos de blockchain na rede em jogo (que pode ser visto como um depósito de segurança).
Se um nó for escolhido para validar o próximo bloco, ele verificará a validade de todas as transações dentro do bloco .
Se tudo verificar fora, o nó finaliza o bloco e o adiciona ao blockchain; ele produziu um novo bloco.

Como recompensa, o nó recebe todas ou uma fração das taxas associadas a cada transação, que dependem do PoS protocolos .

O tamanho da aposta determina as chances de um validador ser escolhido para cunhar o próximo bloco. Quanto mais tokens você apostou na rede, mais chances de produzir um novo bloco.
Isso pode parecer injusto porque tende a favorecer entidades ricas que possuem muitos tokens, mas na verdade, é mais justo do que os protocolos PoW.
De fato, com PoW grandes entidades / fazendas de mineração podem se beneficiar de economias de escala.
O preço que pagam por equipamentos de mineração e eletricidade não aumenta linearmente. Em vez disso, quanto mais compram, melhores preços podem obter.
O preço que pagam por equipamentos de mineração e eletricidade não aumenta linearmente. Em vez disso, quanto mais compram, melhores preços podem obter .

Fonte : 3IQ Research Group
Fonte: 3IQ Research Group

Consumo de energia

Os protocolos PoW oferecem mais recompensas para os mineiros mais avançados e melhor equipados. Quanto maior for a taxa de hash (capacidade de computação), maior será a chance de criar o próximo bloco e receber a recompensa .

Se os mineiros quiserem aumentar ainda mais suas chances, eles devem se reunir no que é chamado de “piscinas de mineração”. Fazendo isso, eles combinam suas taxas de hashing e distribuem a recompensa uniformemente para todos os participantes.
Isso levou a uma corrida em que empresas estruturadas substituíram a construção de nós DIY, criando fazendas de mineração cada vez maiores equipadas com dispositivos de mineração dedicados (como como ASICs).

De acordo com Digiconomista , Mineiros de Bitcoin sozinhos usam cerca de 60 TWh de eletricidade, o suficiente para abastecer um país inteiro como a Grécia (11 milhões de habitantes).

Fonte: Digiconomista (Junho de 2020)

Portanto, as diferenças entre Prova de trabalho e Prova de aposta são muito importantes.
Prova de aposta não permite que todos explorem novos blocos, portanto não há competição entre validadores e nenhuma corrida pelo poder de computação. Portanto, ele usa consideravelmente menos energia.
Como exemplo e de acordo com Charles Hoskinson, CEO da IOHK, toda a Cardano Blockchain poderia ser alimentada usando apenas 10 kW (energia necessária para poucas casas) o que diminuiria o consumo de energia em milhões de vezes em comparação com o blockchain do Bitcoin.

Descentralização

Como vimos acima, com protocolos de prova de trabalho, temos algo chamado de fazendas de mineração em que os mineiros se unem para aumentar suas chances de produzir novos blocos e, assim, coletar recompensas.
Agora, esses pools controlam grandes porções do blockchain de bitcoin. Isso significa que de alguma forma centralizam o processo de mineração e isso é perigoso.
Se as maiores fazendas de mineração se fundissem, elas teriam uma participação majoritária na rede e poderiam começar a aprovar fraudes transações . O blockchain relacionado perderia instantaneamente toda a sua credibilidade e seria abandonado.

Configurar um nó e se tornar um validador em um blockchain baseado em prova de aposta é muito menos caro em comparação com um baseado em trabalho.
Pessoas interessadas não precisam de um grande investimento em equipamentos caros de mineração e, portanto, a prova de participação incentiva mais pessoas a configurar um nó, tornando a rede mais descentralizada e também mais segura.

Resumindo: os protocolos de prova de trabalho levam os mineiros a usar grandes quantidades de energia e encoraja o uso de piscinas de mineração, o que torna o blockchain mais centralizado em vez de seu objetivo inicial de alcançar a descentralização.

PoS tendem a ser mais justos do que os PoW, evitando intrinsecamente grandes conglomerados. Além disso, cada protocolo PoS (como Cardano com seu parâmetro de saturação de pool ) pode adicionar regras complementares para mitigar a predominância de validadores com muita influência na rede.
O objetivo principal ainda é o mesmo, alcançar a descentralização.

Escalabilidade

Os protocolos PoW provaram ter uma grande fraqueza para evitar a adoção em massa e a utilidade como um sistema de pagamento global: Escalabilidade.

A escalabilidade em si consiste em três problemas principais que devem ser resolvidos:
– transações por segundo,
– largura de banda da rede,
– armazenamento.

Transações por segundo é a mais óbvia, e aqui vamos nos concentrar apenas neste aspecto.
A premissa básica é simples : para uma criptomoeda se tornar um sistema de pagamento global, você precisa ser capaz para lidar com muitas transações por segundo .

Como comparação, quando o sistema Visa pode realizar até 5.000 transações por segundo (TPS). O Bitcoin só permite até 7 TPS.

Durante a “bomba de criptografia” do final de 2017, um grande aumento nos volumes de transação do Bitcoin mostrou a fraqueza do protocolo. Demorou dias para alguma transação ser validada e inserida no blockchain. O potencial de adoção do Bitcoin é atualmente limitado por sua escalabilidade.

Alguns projetos desenvolveram protocolos (como o Ouroboros de Cardano) que resolve isso adotando PoS em vez de PoW.
Como vimos, o protocolo Cardano PoS faz não permitir que todos possam competir produzindo novos blocos. Em vez disso, a rede elege alguns nós para cunhar os próximos blocos; esses nós são chamados de “líderes de slot”.
Para fazer tudo isso funcionar, Cardano divide o tempo em épocas e aqueles em slots.
Os slots são definidos como um curto período de tempo em que um bloco pode ser criado.
A rede então elege um líder de slot para cada slot, e este é o único que pode produzir o bloco para aquele slot específico.
Líderes de slot ouvem novas transações, verificam-nas e depois as colocam dentro de um novo bloco .
Esta técnica torna o Cardano altamente escalável porque o protocolo pode aumentar o número de slots por época e, além disso, pode executar várias épocas em paralelo, se necessário.

Diretor do Laboratório Blockchain da Universidade de Edimburgo, Aggelos Kiayias, diz que Cardano escalabilidade protocolo, Ouroboros Hydra , permitiria um número quase infinito de transações por segundo o que quebraria a principal barreira atual para a adoção em massa da criptografia.

51\% Ataques

Outro problema pode acontecer em um sistema blockchain se alguém comprar, possuir ou controlar a maioria dos tokens e colocá-los na rede. Ele pode então manipulá-lo com eficácia, permitindo e aprovando transações falsas.
Isso é chamado de ataque de 51\% e também é discutido como um ponto fraco dos algoritmos PoW.

Se um único minerador ou grupo de mineradores pode obter 51\% do poder de hash, eles podem controlar e manipular efetivamente o blockchain.

Prova- of-stake, por outro lado, pode tornar esse ataque muito improvável, mas isso depende do valor geral de uma criptomoeda.
Como em junho de 2020, se o Bitcoin mudasse para PoS, adquirir 51\% de todas as moedas custaria mais mais de 85 bilhões de dólares. Portanto, é menos provável que o ataque de 51\% aconteça com PoS.
Enquanto isso, deter 51\% do ada custaria “apenas” mais de 1 bilhão de dólares … Isso deixa os projetos de PoS jovens particularmente fracos em suas fases iniciais de desenvolvimento.

Como Cardano aborda essas questões?

Em suma: o consenso da prova de participação aborda algumas questões quando comparado à prova de trabalho, mas também traz alguns riscos adicionais que precisam ser avaliados , compreendido e mitigado.

Desde o início, as equipes da Cardano trabalharam nessa direção para endossar os principais problemas identificados ao executar um protocolo de PoS e para superá-los.
Para fazer isso, Cardano usou uma abordagem diferente de outros projetos de criptomoeda porque é construído em torno de documentos revisados ​​por pares . Em outras palavras, uma abordagem acadêmica.

Portanto, em vez de escrever um white paper e implementá-lo diretamente no código, a equipe da Cardano garante que especialistas de todo o mundo lê seus artigos, melhora-os e concorda com o resultado . Isso garante a qualidade e robustez do protocolo, mas também leva muito tempo e está relacionado à etiqueta “sempre atrasada” que fica com o projeto Cardano.

Durante as diferentes fases de teste, as equipes de desenvolvimento implementaram suas pesquisas e provou ser capaz de resolver a maioria dos problemas levantados acima.
Para o lançamento do Shelley (verão de 2020), a maioria dos parâmetros foram testados e determinados a fim de trazer o máximo de segurança possível para a rede.
Além disso, todos esses parâmetros são ajustáveis ​​ao longo do tempo e darão ao protocolo toda a autonomia necessária para sua evolução e adaptação às necessidades futuras: descentralização, segurança, sobriedade e escalabilidade .

Prova da África [POA] é um impulsionador de adoção africano movido por stakepool .

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