O que é um mecanismo de consenso?

A tecnologia Blockchain representa um sistema de banco de dados descentralizado, com o objetivo de registrar, armazenar e facilitar transações de valor na ausência de uma entidade central. A sua base assenta numa rede de nós dispersos, cada um desempenhando um papel fundamental na autenticação e processamento de transações dentro do seu domínio digital partilhado. Dada a natureza descentralizada, é imperativo que o sistema incorpore um protocolo especializado para garantir que estes nós operem em harmonia, reconhecendo e autenticando atividades transacionais legítimas. Este protocolo fundamental, reconhecido como o mecanismo de consenso, não só governa o fluxo operacional central das blockchains, mas também influencia a sua dinâmica económica e paradigmas de segurança.

Embora os sistemas tradicionais, como o Proof-of-Work do Bitcoin, exijam capacidade computacional para validar as transações, abordagens mais modernas, como o modelo de prova de participação do Ethereum, empregam um esquema de recompensa e penalidade para garantir a santidade da rede. A essência desses mecanismos é fornecer uma perspectiva confiável, sincronizada e universalmente aceita do histórico transacional na rede.

O desafio inerente para os desenvolvedores de blockchain reside em incutir um equilíbrio harmonioso entre escalabilidade, descentralização e segurança – três atributos essenciais destacados como o “ Blockchain Trilemma ” pelo cofundador da Ethereum, Vitalik Buterin . Abordar este trilema é uma tarefa dinâmica, que leva diferentes redes a inovar e a conceber mecanismos de consenso alinhados com os seus objetivos e filosofias operacionais distintas. Além dos sistemas PoW e PoS predominantes, existe uma infinidade de tipos de consenso, cada um adaptado às necessidades diferenciadas de suas respectivas redes.

Por que o consenso é importante

Dentro do universo criptográfico, o objetivo principal de um mecanismo de consenso é dissuadir entidades maliciosas de se envolverem em atividades fraudulentas, sendo o “gasto duplo” um exemplo notório.

Considere Alex, nosso hipotético mau ator, que tenta explorar o sistema enviando 10 tokens para Anna e, posteriormente, tenta a mesma transação com John, usando os mesmos 10 tokens. O eixo da integridade do blockchain é sua capacidade de rastrear de forma consistente e transparente a propriedade de ativos. Se o consenso efetivo for mantido, John ficará imediatamente ciente de que Alex já transferiu esses tokens para Anna, tornando a segunda transação inválida.

Para um ataque de “ gasto duplo ” bem-sucedido, uma entidade maliciosa precisaria manipular os nós para aceitar um histórico de transações falsificadas, onde a transação de Alex para Anna nunca ocorreu.

Os mecanismos de consenso fortalecem o sistema contra tais tentativas fraudulentas, tornando a proposta de um novo bloco de transações uma tarefa que consome muitos recursos, desencorajando assim quaisquer esforços enganosos. Além disso, esses mecanismos estão estruturados para recompensar os nós que propõem blocos genuínos, que acreditam que a rede irá validar. Tais recompensas não só motivam o bom comportamento, mas também promovem a confiança entre os participantes da rede.

Dado que a maioria dos participantes atua no melhor interesse da rede, os esforços de manipulação por parte de entidades como Alex são frustrados, garantindo a integridade da blockchain e a autenticidade do seu histórico de transações.

Como funciona o consenso

No mundo da tecnologia blockchain, alcançar o consenso desempenha um papel fundamental na manutenção da integridade e segurança dos sistemas descentralizados. Blockchains de prova de trabalho , como o Bitcoin, exigem grandes quantidades de energia, hardware sofisticado e imenso poder de computação para introduzir um novo conjunto de transações, denominado bloco, no livro-razão descentralizado. Aqui, os nós, conhecidos como mineradores, estão em uma corrida competitiva para produzir um número aleatório para desbloquear o bloco subsequente. O minerador que chegar primeiro a esse número terá o privilégio de adicionar o próximo bloco à cadeia e será recompensado por seus esforços computacionais. Todo este processo é uma prova da sua capacidade computacional, que é altamente dependente de hardware robusto e de um vasto consumo de eletricidade.

Por outro lado, os blockchains Proof-of-Stake operam de maneira um pouco diferente. Em vez de competir através do poder computacional, os nós deste sistema, denominados validadores, são obrigados a depositar um valor específico do token nativo da blockchain, que atua como sua aposta. Quanto mais tokens um validador apostar, maiores serão suas chances de ser selecionado para propor um novo bloco e ganhar recompensas. No entanto, os validadores que errarem podem sofrer penalidades ou até mesmo ser removidos do processo de validação.

Os nós desempenham um papel fundamental nesses mecanismos de consenso. Eles avaliam os dados das transações pendentes e, após cruzarem com seus registros, transmitem o status de aprovação ou rejeição. Por exemplo, se um indivíduo tentasse realizar uma transação com moedas já gastas, a maioria dos nós rejeitaria isso em seu livro-razão imutável, garantindo a confiabilidade e a precisão do sistema.

Além disso, se algum nó decidir desafiar o registro estabelecido, será necessário invocar um recall em toda a rede. Uma transação só pode ser confirmada, distribuída e registrada de forma indelével no blockchain se mais de dois terços dos nós estiverem de acordo.

Nick Ranga , analista sênior no setor de criptomoedas, simplifica o conceito ao afirmar que “consenso” em blockchain equivale a um acordo coletivo entre seus participantes. Esta abordagem descentralizada contrasta fortemente com as entidades centralizadas tradicionais, como os bancos, que possuem órgãos autorizados para a tomada de decisões. No mundo descentralizado das criptomoedas, esses mecanismos de consenso mantêm todos os participantes sob controle, garantindo que cada transação seja examinada minuciosamente.

Como diz Zeeshan Arif , um empresário tecnológico, os mecanismos de consenso podem ser análogos às regras de um jogo de tabuleiro, onde todos os participantes devem concordar sobre a imparcialidade do jogo. Assim como não se pode alterar arbitrariamente as regras de um jogo de tabuleiro, os nós de uma blockchain não podem alterar a propriedade dos tokens sem um acordo majoritário dos outros participantes da rede.

Tipos de mecanismos de consenso

No cenário em evolução das criptomoedas, o cerne da eficiência, confiabilidade e democratização de uma rede reside em seu mecanismo de consenso. Esses mecanismos servem como espinha dorsal, determinando como as transações são validadas e como novos blocos são adicionados ao blockchain.

Prova de Trabalho (PoW) :
- Visão geral: PoW opera em uma base competitiva onde os mineradores usam poder computacional para resolver problemas matemáticos complexos e validar blocos de transações.
- Prós e Contras: Embora o PoW ofereça alta segurança e ampla adoção, ele atrai críticas significativas por seu extenso consumo de energia, o que traz preocupações ambientais. É o mecanismo por trás do Bitcoin, o pioneiro das moedas digitais descentralizadas.
Prova de aposta (PoS) :
- Visão geral: No PoS, o privilégio de validar e criar blocos é proporcional às posses de criptomoedas. Essencialmente, quanto mais você “aposta”, mais influencia a rede.
- Vantagens: É energeticamente eficiente em comparação com PoW e incentiva a retenção da criptomoeda, promovendo estabilidade.
Prova de Atividade (PoA) :
- Visão geral: Uma combinação inovadora de PoW e PoS, os participantes do PoA mineram e apostam tokens para validar blocos.
- Características distintivas: recompensas de mineração são introduzidas, mas os blocos inicialmente excluem detalhes da transação. Em vez disso, eles incorporam títulos de transações e bloqueiam endereços de recompensa. Os validadores são então escolhidos aleatoriamente usando esta informação incorporada, tornando este mecanismo particularmente resistente a ataques.
Prova de autoridade :
- Visão geral: Entidades selecionadas e respeitáveis, muitas vezes grandes investidores ou parceiros estratégicos, atuam como validadores de transações.
- Debate sobre Centralização: Embora tenda à centralização, sua escalabilidade é uma vantagem significativa, especialmente para blockchains privadas ou de consórcio, onde a descentralização não é a principal preocupação.
Prova de Queimadura (PoB) :
- Visão geral: Os mineradores destroem tokens intencionalmente, ganhando o direito de validar blocos. O ato de “queimar” significa compromisso.
- Preocupações energéticas: Uma vantagem proeminente é a conservação de energia, afastando-se das demandas energéticas do PoW.
Prova de capacidade (PoC) :
- Visão geral: Enfatizando o espaço de armazenamento em vez do poder computacional, o PoC fornece direitos de mineração com base no armazenamento que se pode oferecer.
- Environmental Edge: É uma alternativa mais ecológica, evitando as ineficiências energéticas típicas dos sistemas PoW clássicos.
Comprovante de Contribuição :
- Visão geral: Este mecanismo avalia e recompensa com base em contribuições ativas para a rede. É um amálgama de reputação, contribuição histórica e aposta.
- Computações on-chain: Exclusivas deste mecanismo, as ações on-chain exigem um depósito de segurança, enfatizando a combinação de confiança e transparência.
Prova de histórico (PoH) :
- Visão geral: um mecanismo distinto que incorpora um registro cronológico para identificar quando cada transação ocorreu, aumentando a transparência transacional.
- Desempenho: Promete tempos de confirmação mais rápidos sem comprometer a segurança, garantindo um equilíbrio harmonioso entre eficiência e segurança.
Prova de importância (PoI) :
- Visão geral: Uma versão evoluída do PoS, o PoI leva em consideração contribuições holísticas para a rede, não apenas investimentos de capital.
- Dinâmica de Rede: Este mecanismo impede bifurcações de blockchain e garante uma distribuição mais uniforme de poder e influência.
Prova de armazenamento e variantes :
- Visão geral: Essencial para redes descentralizadas de armazenamento de dados, este mecanismo valida contribuições com base em ofertas genuínas de armazenamento de dados.
- Inovações do Filecoin: O Filecoin usa subtipos exclusivos, nomeadamente Prova de Replicação e Prova de Espaço-Tempo, para garantir o compromisso contínuo com o armazenamento de dados.

Para qualquer pessoa que se aprofunde no mundo das criptomoedas e da tecnologia blockchain, é fundamental uma compreensão sólida desses mecanismos de consenso. Eles esclarecem a dinâmica interna de várias plataformas, seu potencial de escalabilidade, parâmetros de segurança e o espírito que sustenta cada rede.

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