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A Prova de Participação (PoS) foi introduzida pela primeira vez em um artigo de Sunny King e Scott Nadal em 2012 e destinada a resolver o problema do alto consumo de energia do Bitcoin. Naquele tempo, custava uma média de US $ 150.000 ao dia para manter a rede Bitcoin. Hoje, esse valor está em surpreendentes US $ 6,7 milhões (se assumirmos um custo de US $ 0,12/watt e multiplicar isso pelos 56.209.833 KWh estimados de eletricidade que a rede Bitcoin consumiu em 13 de outubro de 2017).

Ao invés de confiar no trabalho dependente da energia dos mineiros para adicionar blocos, Sunny e Scott sugeriram um método alternativo chamado "participação" onde um algoritmo determinista escolheria nós com base no número de moedas que um indivíduo possuía. Em outras palavras, os estacionários teriam mais chances de serem selecionados para adicionar um bloco à corrente e colherem a recompensa se "participarem" com mais moedas em sua carteira. Eles esperavam que isso evitasse os custos de energia cada vez maiores e dificultaria a mineração. No entanto, seu novo mecanismo de consenso não estava livre de seus próprios problemas.

Quatro Problemas Com a PoS

Existem quatro desafios principais na concepção de um sistema de Prova de Participação:

  1. Distribuição. Como as recompensas de blocos vão para os estacionários, como você distribui as moedas inicialmente?
  2. Monopolização. Aqueles com uma quantidade significativa de moedas colhem a maioria de todas as moedas futuras.
  3. 51% de ataque. Assim como a Prova de Trabalho (PoW) tem que ser cautelosa com um ataque de 51% de um mineiro, a PoS também tem que desconfiar de um comerciante com peso de 51%.
  4. Nada em Participação (NoS). A PoS adiciona um bloco quando um nó se encontra com um conjunto de condições que inclui o peso da participação. Porém, os forks da moeda quando dois nós cumprem essas condições ao mesmo tempo. O fork é então resolvido por outros nós que assinem uma das duas transações. O problema hipotético do NoS surge quando 99% de todos os nós assinam ambas as correntes porque não há custo (nada em jogo) para verificar essas transações. Portanto, um agente de 1% poderia "gastar duas vezes" pagando com moedas em uma corrente, mas depois verificando a outra.

À luz disso, a evolução das PoS pode ser entendida por cada moeda tentando resolver esses problemas à sua maneira. Agora vamos olhar para o Peercoin.

Peercoin

PPC

Sunny King criou o Peercoin (PPC) em 2013 para se tornar a primeira criptomoeda a implementar a Prova de Participação enquanto ainda mantinha a Prova de Trabalho (PoW). Abordou as 4 questões da PoS das seguintes maneiras:

  1. Distribuição. O Peercoin usa uma distribuição decrescente baseada em PoW. No início, a PoW foi fortemente enfatizada para a fase de distribuição inicial do PPC, mas desde então tem diminuído.
  2. Monopolização. A idade da moeda foi implementada para evitar que os estacionários ricos em moedas dominassem as recompensas.
  3. 51% de ataques. A cadeia de PPC está completamente protegida pela PoS, embora seja um híbrido. Os ataques são altamente improváveis ​​porque é incrivelmente caro realizar um ataque. O atacante deve efetivamente comprar ou subornar 51% das moedas apostadas para realizar esta ação. Qualquer ataque desvalorizaria significativamente a moeda e custaria aos atacantes um ótimo negócio.
  4. Nada em Participação. Os desenvolvedores do PPC não acreditam que isso aconteça. No entanto, Sunny implementou "pontos de verificação" opcionais no início, caso houvesse um ataque bem-sucedido. Agora que a rede do PPC amadureceu, os pontos de controle estão em processo de eliminação progressiva.

Blackcoin

BLK

Esta próxima fase da história de PoS é chamada e considerada uma prova pura de protocolo de participação sem qualquer mineração e foi implementada pela NXT em 24 de novembro de 2013. No entanto, consideremos outra moeda, o Blackcoin, que também foi uma prova pura de participação que foi lançada pouco depois, pois tem um protocolo mais simples e teve uma fase de distribuição inicial mais justa.

O Blackcoin foi criado por Pavel Vasin (a.k.a. Rat4) e foi lançado em fevereiro de 2014. Quando Rat4 decidiu criar o BLK, ele decidiu remover a idade da moeda e PoW. Ele acreditava que a idade das moedas aumentaria a chance de um ataque de participação de 51%, uma vez que as moedas de mais idade precisariam de menos de 51% das moedas para causar um fork. Ele também acreditava que a idade das moedas desincentivava os usuários a apostar de forma consistente. Em vez disso, os estacionários foram incentivados a permanecerem offline durante 90 dias para maximizar suas chances de conseguir uma participação, tornando assim a rede menos segura. A implementação do protocolo PoS v.2 da Rat4 aborda as quatro questões de PoS das seguintes maneiras:

  1. Distribuição. O BLK passou por uma fase provisória de Prova de Trabalho sem pré-minas para assegurar uma distribuição justa.
  2. Monopolização. Isso foi abordado através de um período de distribuição justo.
  3. 51% de ataques. É incrivelmente caro comprar moedas suficientes para realizar este ataque. Além disso, a moeda perderia valor significativo.
  4. Nada em Participação. O desenvolvedor do BLK também acreditava que isso não era uma ameaça. No entanto, o BLK incluiu pontos de verificação para proteger contra hard forks. Os pontos de verificação serão removidos na PoS 3.

Ether

ETH

Desde 9 Blackcoin, houve várias iterações do protocolo PoS. Por exemplo, a Bitshares foi a primeira a implementar a Prova Delegada de Participacão. Mas a mais recente iteração da PoS é a tentativa Ethereum (ETH) da PoS. A motivação para o ETH mudar é principalmente o desejo de avançar para um sistema mais ecoamigável e descentralizado. Se a Máquina Virtual Ethereum for verdadeiramente adotada em todo o mundo, o atual custo de eletricidade diário de 6,7 milhões de dólares da Bitcoin será superado rapidamente.

O sistema PoS do Ethereum implementará uma PoS de estilo BFT (Byzantine Fault Tolerance). Os validadores serão atribuídos aleatoriamente a recompensas de bloco, no entanto, o consenso é formado através de um processo multirredondo onde cada validador vota para uma cadeia. O Ethereum NÃO está utilizando prova de participação no momento e houve algumas dúvidas sobre se ela será ou não implementada. Com isso dito, aqui está como o Ethereum espera resolver as quatro questões envolvidas com a PoS:

  1. Distribuição. A ETH já foi distribuída com cerca de 70% vendidos na ICO em 2014, representando 70% do total de Ether em circulação. Onze milhões foram entregues à Fundação Ethereum e continuam sua distribuição via PoW.
  2. Monopolização. A ETH já foi distribuída. Outra forma em que a ETH espera resolver esta questão é bloqueando moedas em um contrato inteligente para participar. Portanto, a participação vem ao custo da liquidez.
  3. 51% de ataques. Como mencionado acima, é incrivelmente caro comprar ou subornar nós para participar de um ataque de 51%. Caso um ataque aconteça, Michael Gubik propõe a utilização de fóruns sociais/empresariais/de casas de câmbio para selecionar uma das cadeias bifurcadas em suas Perguntas Frequentes sobre Prova de Participação no github do Ethereum.
  4. Nada em Participação. Os validadores serão desincentivados da assinatura de blockchains órfãos, pois serão punidos.

Conclusão

Houve muitas iterações totalmente funcionais e seguras de PoS sobre a história da criptomoeda da PoS-PoW híbrida à PoS pura à PoS delegadas. A PoS de estilo BFT é a mais nova tentativa de abordar as quatro questões principais em torno do protocolo inicialmente proposto por Sunny e Mark. Cada moeda reflete uma abordagem diferente e cada uma tem seus próprios pontos fortes e fracos. No entanto, a mudança para PoS reflete um movimento filosófico maior no mundo da criptomoeda para um sistema mais ecoamigável e descentralizado.

*É importante notar que a PoW tem suas próprias preocupações de segurança, o tópico está além do escopo deste artigo. Além disso, um agradecimento especial a Nagalim do PPC e mindphuck do BLK por sua visão. Também se agradece a Michael Gubik por escrever sobre o Github.

**O artigo foi escrito por um suporte de moeda, um criptoeducator e um Organizador de Comunidade para as massas.