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Prova de participação (PoS)

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Ethereum está mudando do mecanismo de consenso de prova de trabalho (PoW) prova de participação (PoP). Este sempre foi o plano, pois tal mudança forma parte da estratégia essencial da comunidade para expandir o Ethereum via implementações. No entanto, acertar na implementação da prova de participação é um grande desafio técnico e não é tão simples quanto usar PdT para atingir consenso na rede.

Pré-requisitos

Para entender melhor esta página, recomendamos que você primeiro leia mecanismos de consenso.

O que é prova de participação (PoS)?

Prova de participação é um tipo de mecanismo de consenso usado pelas redes de blockchain para alcançar o consenso distribuído.

Ela requer que os usuários façam staking de seus ETH para se tornarem um validador na rede. Os validadores são responsáveis pela mesma coisa que os mineradores na prova de trabalho: ordenar as transações e criar novos blocos para que todos os nós possam concordar com o estado da rede.

A prova de participação vem com várias melhorias referente ao sistema de prova de trabalho:

  • melhor eficiência energética: você não precisa usar muita energia minerando blocos
  • menores barreiras à entrada, redução dos requisitos de hardware — você não precisa de um hardware potente para ter a chance de criar novos blocos
  • maior imunidade à centralização: a prova de participação deve gerar mais nós na rede
  • suporte mais forte para as cadeias de fragmentos – uma atualização chave para dimensionamento da rede Ethereum

Prova de participação, participação (staking) e validadores

A prova de participação é o mecanismo fundamental que ativa os validadores após receber uma quantidade suficiente de stake. Para o Ethereum, os usuários precisarão fazer staking de 32 ETH para se tornar um validador. Os validadores são escolhidos aleatoriamente para criar blocos e são responsáveis por verificar e confirmar blocos que eles não criaram. A participação (stake) de um usuário também é utilizada como uma forma de incentivar o bom comportamento do validador. Por exemplo, um usuário pode perder uma porção de sua participação por coisas como ficar offline (falhando na validação), ou toda a sua participação por conspiração deliberada.

Como funciona a prova de participação do Ethereum?

Ao contrário da prova de trabalho (PoW), os validadores não precisam usar grandes quantidades de poder computacional, porque eles são selecionados aleatoriamente e não competem entre si. Eles não precisam minerar blocos, só precisam criar blocos quando escolhidos e validar blocos propostos quando não são. Esta validação é conhecida como atestante ou certificadora. Você pode pensar no atestante como aquele que diz "este bloco parece estar bem". Os validadores recebem recompensas por propor novos blocos e por atestar os que viram.

Se você atesta/certifica blocos maliciosos, perde sua participação (stake).

A Beacon Chain

Quando o Ethereum substituir a prova de trabalho para a prova de participação, existirá uma complexidade adicional devido às cadeias de fragmentos. Estas são blockchains separadas que vão precisar de validadores para processar transações e criar novos blocos. O plano é ter 64 cadeias de fragmentos e todas elas precisam de uma compreensão compartilhada do estado da rede. Como resultado, uma coordenação extra é necessária, e será feita pela chamada cadeia de referência ou Beacon Chain.

A Beacon Chain recebe informações de estado de fragmentos (shards) e as disponibiliza para outros fragmentos para que a rede possa permanecer em sincronia. A Beacon Chain também gerenciará os validadores, do registro de depósito de suas participações (stakes) até a emissão de suas recompensas e penalidades.

Eis como esse processo funciona.

Como a validação funciona

Quando enviar uma transação em um fragmento, um validador será responsável por adicionar sua transação a um bloco. Os validadores são escolhidos algoritmicamente pela Beacon Chain para propor novos blocos.

Certificação

Se um validador não for escolhido para propor um novo bloco de fragmentos, ele terá que atestar a proposta de outro validador e confirmar que tudo parece estar como deveria. É o certificado (attestation) que é registrado na Beacon Chain e não a transação em si.

Pelo menos 128 validadores são obrigados a atestar cada bloco de fragmentos – isto é conhecido como "comitê".

O comitê tem um prazo no qual deve propor e validar o bloco de fragmentos. Isto é conhecido como "slot". Apenas um bloco válido é criado por slot, e há 32 slots em um "epoch". Depois de cada "epoch", o comitê é dissolvido e reformulado com participantes diferentes e aleatórios. Isso ajuda a manter os fragmentos a salvo dos comitês de maus agentes.

Links cruzados

Quando uma nova proposta de bloco de fragmentos tiver "certificações" suficientes, um "link cruzado" será criado para confirmar a inclusão do bloco e sua transação na Beacon Chain.

Quando houver um "link cruzado", o validador que sugeriu o bloco receberá sua recompensa.

Finalidade

Em redes distribuídas, uma transação tem "finalidade" quando é parte de um bloco que não pode mudar.

Para fazer isso na prova de participação, Casper, um protocolo de finalidade, leva os validadores a concordarem com o estado de um bloco em certos pontos de verificação. O bloco será finalizado sempre e quando 2/3 dos validadores concordem. Os validadores perderão toda sua participação (stake) se tentarem reverter isso mais tarde através de um ataque de 51%.

Como disse Vlad Zamfir, isto é como um minerador participando de um ataque de 51%, fazendo com que seu equipamento de mineração colapse imediatamente.

Prova de participação e segurança

A ameaça de um ataque de 51% ainda existe na prova de participação, mas é ainda mais arriscado para os atacantes. Para fazer isso, você precisaria controlar 51% dos ETH envolvidos na participação. Não só isso é muito dinheiro, como provavelmente faria com que o valor dos ETHs caísse. Não há muito incentivo para destruir o valor de uma moeda na qual você tem uma participação majoritária. Existem incentivos mais fortes para manter a rede segura e íntegra.

Cortes de stake, ejeções e outras penalidades coordenadas pela Beacon Chain existirão para prevenir outros atos de mau comportamento. Os validadores também serão responsáveis por denunciar esses incidentes.

Prós e contras

PrósContras
A participação torna mais fácil para você executar um nó. Não requer enormes investimentos em hardware ou energia, e se você não tem ETH suficiente para participar, pode se unir a um pool de participação.A prova de participação ainda está dando seus primeiros passos, e foi menos testada na prática do que a prova de trabalho
A participação é mais descentralizada, pois permite maior participação, e uma quantidade maior de nós não significa um aumento do retorno em %, como na mineração.
A participação permite uma fragmentação segura. As cadeias de fragmentos permitem que o Ethereum crie vários blocos ao mesmo tempo, aumentando a taxa de transação. A fragmentação da rede em um sistema de prova de trabalho simplesmente reduziria o poder necessário para comprometer uma parte da rede.

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