Proof-of-Stake – o Futuro do Ethereum

Ethereum, o segundo maior criptoativo no mundo, celebrou 5 anos do lançamento da sua rede no passado dia 30 de Julho. Está agora a preparar-se para uma mudança muito importante na forma como funciona. Mudar o algoritmo de consenso de Prova-de-Trabalho para Prova-de-Participação – Proof-of-Stake.

Vitalik Buterin e os outros fundadores do Ethereum, criaram a primeira blockchain de propósito geral em 2013 e lançaram-na em 2015. Desde então muitos programadores têm desenvolvido aplicações que correm nesta cadeia e a utilizam para todas as transações necessárias para as suas aplicações.

Desde o início que existe um plano bem delineado para alcançar esta última fase – o objectivo é conseguir lançar a nova blockchain do Ethereum até ao final de 2020. Esse plano estava dividido em várias etapas que se propunham melhorar a rede a cada passo. As melhorias devem tornar a rede capaz de suportar todas as transações de todas as aplicações que queiram utilizar esta rede e fazê-las de forma instantânea para que possam ser usadas em todos os casos da vida real.

O que é a Prova-de-Participação?

Numa tradução literal, Proof-of-Stake (PoS) seria Prova de Montante, mas tendo em conta aquilo para que serve normalmente referimo-nos a ela em português como Prova-de-Participação.

É um algoritmo de consenso utilizado para validar transações e adicionar blocos a uma cadeia de blocos. O objetivo é atingir um consenso numa rede sem confiança, selecionando ao acaso um nó validador e recompensado-o com as moedas criadas nesse bloco. De certa forma, as moedas representam “direitos de votação”. Apesar de ter a mesma função que o algoritmo Prova-de-Trabalho (Proof-of-Work –PoW), a forma como o faz é diferente.

Notar que as principais diferenças de nomenclatura entre os algoritmos são:

• no PoW existem mineradores, enquanto que no PoS são Validadores;
• no PoW os blocos são minerados, no PoS são forjados.

Mas se já existe a Prova-de-Trabalho porque precisamos de outro algoritmo?

O novo algoritmo foi proposto em 2011, para tentar resolver alguns problemas que o PoW apresenta. Os principais problemas eram:

1 – Grande consumo de energia

No Prova-de-Trabalho, os mineradores têm que competir para conseguir descobrir a solução ao problema criptográfico proposto. Esta competição exige um grande poder de computação atríbuido à rede pelos mineradores na esperança de conquistarem a recompensa na forma das moedas devidas. Actualmente, estima-se que a rede Bitcoin gaste cerca de 77TWh de energia por ano. Mais energia que aquela que é consumida pela Suíça inteira!

Na Prova-de-Participação não existe competição. A rede vai escolher “aleatoriamente” o Nó Validador do próximo bloco. A ideia por trás disto é que a competição por trás deste algoritmo é um desperdício de energia que pode ser poupada. Neste novo algoritmo de consenso a competição é substítuida por um sistema de aleatoriedade que vai seleccionar um nó validador para forjar o próximo bloco.

2 – Centralização do poder

A Bitcoin foi criada precisamente para eliminar grandes concentrações de poder em poucos indivíduos, entidades ou instituições. No entanto, muitos mineradores com a expectativa de aumentarem as suas probabilidades de serem recompensados juntam-se em mining pools. A probabilidade de um minerador aumenta à medida que o seu poder de mineração também aumenta. Assim, foram criados estes aglomerados de mineradores para poderem aumentar as suas hipóteses de receberem as moedas da recompensa. No entanto, este mecanismo cria uma concentração de poder. Se uma destas pools conseguisse juntar poder suficiente poderia controlar a rede e escolher as transações que seriam validadas, através de um ataque de 51%.

Para se tornar um nó validador, não é necessário adquirir equipamento de mineração que muitas vezes terá um valor muito elevado. Bastará aos interessados adquirir um número mínimo de moedas daquela rede. Assim, poder-se-ão atrair mais pessoas para se tornarem validadores aumentando a descentralização da rede.

Porque não é utilizado por todos criptoativos?

Se estiveres há algum tempo no mundo dos criptoativos já percebeste que tudo é tema de debate fervoroso. Esta liberdade de expressão significa que toda a gente pode expôr o seu ponto de vista e que existem várias escolhas a fazer-se. Uma delas é o algoritmo de consenso que utilizam as redes. Os defensores de PoW dizem que os principais riscos do algoritmo de PoS são:

1 – Ataques de 51% mais fáceis

Alguém com dinheiro suficiente poderia comprar moedas suficientes para ter 51% dos direitos de votação e, assim, controlar a rede. De forma semelhante ao PoW e, em teoria, se controlares uma fatia maioritária da rede poderias controlá-la. No entanto, na realidade isto torna-se muito pouco executável para redes com tamanhos consideráveis. Para o exemplo da rede Ethereum: existem hoje 112 111 765 moedas em circulação, cada uma valendo 390 dólares norte-americanos. Para comprar 51% desta rede, o atacante teria que gastar mais de 43 723 milhões de dólares!

2 – “O Prova-de-Participação favorece os ricos!”

Uma crítica comum feita a este algoritmo é que quem tiver mais dinheiro pode comprar uma quantidade maior de moedas. Desta forma, aumenta as suas probabilidades de ser seleccionado para validar o próximo bloco e receber a recompensa, ficando com ainda mais moedas.

Apesar de se diminuir, as barreiras à entrada por não ter que se comprar equipamento caro, alguém com muitos fundos pode adquirir mais moedas e ter mais hipóteses de receber mais recompensas. Para combater este problema, são inseridas outras formas de controlo. Uma sugestão é adicionar a idade das moedas como variável para selecionar o validador. Ao incluir a idade das moedas no algoritmo que seleciona quem vai validar o próximo bloco, impede-se que se repitam frequentemente o mesmo validador e aumenta-se a distribuição de moedas por vários intervenientes na rede.

Como vimos existem riscos e vantagens para sobrepôr a Prova-de-Participação à Prova-de-Trabalho. Os fundadores e programadores do Ethereum acreditam que este mecanismo de consenso tem mais valor que aquele que é utilizado na rede Bitcoin. Por isso, preparam-se agora para fazer a transição. No próximo artigo, vamos ver o que isso representa para a rede Ethereum.