Proof of work vs proof of stake é a escolha de design central por trás de todo blockchain público. Um blockchain não tem autoridade central decidindo quais transações são válidas e em que ordem. Em vez disso, milhares de computadores independentes precisam chegar a um acordo, mesmo que alguns deles estejam tentando trapacear. O método que eles usam para chegar a um acordo é chamado de mecanismo de consenso. O proof of work torna trapacear caro exigindo esforço computacional real. O proof of stake torna isso caro exigindo que os participantes deem um depósito que podem perder. Os dois funcionam; falham de formas diferentes.
Este artigo explica o problema que os dois mecanismos resolvem, como cada um funciona, de onde eles vieram, o que mudou quando a Ethereum trocou de mecanismo, e os trade-offs. Ele explica o mecanismo e não é orientação financeira.
O problema que os dois mecanismos resolvem
Um registro compartilhado ao qual qualquer pessoa pode adicionar enfrenta um ataque óbvio: alguém gasta uma moeda, depois tenta reescrever o registro para que o gasto nunca tenha acontecido, e a gasta de novo. Esse é o problema do gasto duplo (double-spending). Há também um mais sutil: se entrar na rede é grátis, um atacante pode criar milhares de participantes falsos para superar o voto de todo mundo.
Um mecanismo de consenso resolve os dois tornando caro o direito de adicionar o próximo bloco. Se a influência sobre o registro exige algo escasso, seja eletricidade e hardware ou uma grande quantidade de moedas em stake, então identidades falsas não custam nada, mas também não conseguem nada, e reescrever o histórico se torna mais caro do que jamais valeria a pena. Os detalhes de blocos e hashes estão em como funciona o blockchain.
Os dois mecanismos respondem à mesma pergunta: quanto deveria custar escrever a próxima página de um registro que não tem dono?
Verifique-seSuponha que uma quantidade enorme de novo poder computacional entre na rede de mineração do Bitcoin da noite para o dia. Antes de continuar, preveja o que acontece com a frequência de novos blocos encontrados nas semanas seguintes.Ver a respostaOcultar a resposta
No máximo, uma aceleração breve. O Bitcoin ajusta a dificuldade do quebra-cabeça a cada 2.016 blocos, cerca de a cada duas semanas, para que um bloco seja encontrado a cada dez minutos, mais ou menos, independentemente de quanto poder computacional entre. Mais mineradores tornam o quebra-cabeça mais difícil, não o registro mais rápido, o que também explica por que a energia gasta sobe com a concorrência.
Como funciona o proof of work
No proof of work, participantes chamados de mineradores competem para adicionar o próximo bloco. Para vencer, um minerador precisa encontrar um número que, combinado com o conteúdo do bloco e processado por uma função hash, produza um resultado abaixo de um valor-alvo. Não há atalho: o único jeito é tentar um número enorme de palpites. O primeiro minerador a encontrar uma resposta válida transmite o bloco, todos os demais podem verificá-la instantaneamente, e o vencedor recebe moedas recém-criadas e as taxas das transações.
A ideia é mais antiga do que a criptomoeda. Em 1992, Cynthia Dwork e Moni Naor propuseram fazer computadores realizarem trabalho como forma de encarecer o envio de e-mails de spam, e em 1997 Adam Back descreveu o Hashcash, uma versão prática da mesma ideia. O white paper do Bitcoin de 2008 citou o Hashcash, e o Bitcoin foi lançado em janeiro de 2009 como o primeiro blockchain de proof of work.
O Bitcoin ajusta a dificuldade do quebra-cabeça a cada 2.016 blocos, cerca de a cada duas semanas, para que um novo bloco seja encontrado a cada dez minutos, mais ou menos, independentemente de quanto poder computacional entre. Para reescrever blocos passados, um atacante precisaria refazer todo esse trabalho mais rápido do que o resto da rede combinado, geralmente descrito como controlar mais da metade do poder computacional da rede: um ataque de 51%.
Como funciona o proof of stake
O proof of stake substitui o esforço computacional por um depósito financeiro. Participantes chamados de validadores travam, ou colocam em stake, uma quantidade das próprias moedas da rede. O protocolo seleciona validadores, de forma amplamente proporcional ao stake de cada um, para propor novos blocos, e outros atestam que esses blocos são válidos.
O comportamento honesto é recompensado com moedas novas e taxas. O comportamento desonesto, como assinar dois blocos conflitantes, pode ser punido por slashing: o protocolo destrói parte do stake de quem trapaceou e o remove do conjunto de validadores. O custo de atacar a rede não é, portanto, eletricidade, mas o valor das moedas que um atacante teria de adquirir e arriscaria perder.
A primeira rede de proof of stake que funcionou de fato foi a Peercoin, lançada em agosto de 2012 pelos pseudônimos Sunny King e Scott Nadal, explicitamente para reduzir o custo energético da mineração. Hoje, na Ethereum, rodar um validador completo exige colocar 32 ether em stake.
Como esse tema é ensinado no Astra Trainer
A trilha Cripto, no mundo Negócios e Finanças, reúne onze cursos, incluindo Decentralization, sobre a rede de nós e o consenso que mantêm um blockchain funcionando, ao lado de Basics of Blockchain, The Wallet Illusion e Coins vs Tokens.
O consenso é a parte que a maioria das pessoas pula, e é a parte que explica por que blockchains diferentes se comportam de forma tão diferente. As lições levam cerca de cinco minutos, e um guia explica qualquer coisa que pareça estranha.
Proof of work vs proof of stake: lado a lado
| Característica | Proof of work | Proof of stake |
|---|---|---|
| Quem adiciona blocos | Mineradores | Validadores |
| O que protege a rede | Esforço computacional e eletricidade | Moedas travadas como depósito |
| Custo de atacar | Adquirir a maioria do poder computacional | Adquirir uma grande parcela das moedas em stake, que pode sofrer slashing |
| Uso de energia | Muito alto | Muito baixo, em comparação |
| Hardware | Máquinas de mineração especializadas | Um servidor comum pode rodar um validador |
| Primeiro uso | Bitcoin, 2009 | Peercoin, 2012 |
| Exemplo mais conhecido | Bitcoin | Ethereum, desde 2022 |
O que mudou quando a Ethereum trocou de mecanismo
A Ethereum foi lançada em 2015 usando proof of work. Em 15 de setembro de 2022, em uma atualização conhecida como Merge, ela uniu sua cadeia original a uma cadeia separada de proof of stake, a Beacon Chain, que vinha rodando em paralelo desde 2020. A partir desse momento, a mineração na Ethereum parou.
A Ethereum Foundation estimou que o Merge cortou o consumo de energia da rede em cerca de 99,95%. A troca foi feita em uma rede ativa que guardava uma quantidade muito grande de valor, sem interrompê-la, o que foi uma das mudanças de engenharia mais acompanhadas na história da área.
Os trade-offs
Energia. A diferença mais clara. A segurança do proof of work vem de consumir eletricidade; críticos chamam isso de desperdício, defensores argumentam que o custo do mundo real é exatamente o que torna o registro difícil de reescrever. O proof of stake precisa de uma fração pequena da energia.
Distribuição do controle. No proof of work, a influência acompanha o acesso a eletricidade barata e hardware especializado, e a mineração se concentrou em grandes operações e pools. No proof of stake, a influência acompanha a posse de moedas, e críticos temem que quem já tem mais ganhe mais, enquanto grandes serviços de staking podem concentrar a validação.
Histórico. O proof of work do Bitcoin roda desde 2009. O proof of stake em larga escala é mais jovem e mais complexo, com mais regras que precisam funcionar como projetado, embora o da Ethereum já rode há vários anos.
Recuperação de um ataque. Uma rede de proof of stake pode destruir o stake de um atacante por meio de slashing. Uma rede de proof of work não pode confiscar o hardware de um atacante, que pode ser usado de novo.
Informação geral, não é orientação financeira. Este artigo explica como uma tecnologia funciona. Ele não recomenda nenhuma moeda, token, carteira, corretora ou plataforma. Ativos cripto podem perder a maior parte ou todo o seu valor, as regras variam por país e mudam rapidamente, e perdas por chaves perdidas, hacks ou golpes costumam ser irreversíveis. Para decisões sobre o seu próprio dinheiro, considere conversar com um consultor qualificado e regulado.
Por que vale a pena entender o consenso
Discussões sobre qual blockchain é melhor costumam, na verdade, ser discussões sobre consenso: em quem se confia, quanto custa trapacear, e quem acaba com o controle. Entender os dois principais mecanismos torna essas discussões muito mais fáceis de acompanhar.
O Astra Trainer é construído para fixar esse entendimento. Testes acompanham cada tema e cada curso termina com uma prova final de dez questões, enquanto missões diárias, pontos e uma sequência mantêm as lições de cinco minutos em andamento. Um Círculo reúne um pequeno grupo com uma meta semanal compartilhada e sessões ao vivo, útil para um assunto mais fácil de entender quando explicado em voz alta.
O que você deve guardar deste conteúdo
Proof of work e proof of stake são mecanismos de consenso que permitem que computadores que não confiam uns nos outros concordem sobre um único registro compartilhado, tornando caro o direito de adicionar blocos.
O proof of work transforma esse custo em esforço computacional e eletricidade. Ele remonta a ideias de 1992 e 1997 e protege o Bitcoin desde 2009.
O proof of stake transforma esse custo em um depósito de moedas que pode sofrer slashing. Foi usado pela primeira vez em 2012, e a Ethereum o adotou em setembro de 2022, cortando o uso de energia em uma estimativa de 99,95%.
Por isso, a forma mais útil de pensar sobre proof of work vs proof of stake não é qual é melhor, mas o que cada um pede que você confie: o custo de energia e hardware, ou o valor das moedas em stake.
Teste seus conhecimentos
Pergunta 1 de 3
Por que um atacante não consegue tomar uma rede de proof of work ou proof of stake simplesmente criando milhares de participantes falsos?
Qual é a diferença entre proof of work e proof of stake?
Os dois permitem que os computadores de um blockchain cheguem a um acordo sobre um único registro. O proof of work exige que mineradores gastem esforço computacional e eletricidade para adicionar blocos. O proof of stake exige que validadores travem moedas como depósito, que pode ser destruído se eles trapacearem.
Por que o proof of work usa tanta energia?
Os mineradores competem fazendo um número enorme de tentativas para resolver um quebra-cabeça de hash, e a dificuldade sobe conforme mais poder computacional entra. A energia gasta é o que torna reescrever blocos passados proibitivamente caro para um atacante.
Quando a Ethereum trocou para proof of stake?
Em 15 de setembro de 2022, em uma atualização chamada de Merge, quando a cadeia original da Ethereum se uniu à Beacon Chain, de proof of stake. A Ethereum Foundation estimou que isso cortou o uso de energia da rede em cerca de 99,95%.
O que é slashing no proof of stake?
Slashing é uma penalidade em que o protocolo destrói parte das moedas em stake de um validador e o remove da rede por comportamento desonesto, como assinar dois blocos conflitantes para o mesmo slot.
Onde posso aprender como blockchains chegam a um consenso em lições curtas?
A trilha Cripto, dentro do mundo Negócios e Finanças do Astra Trainer, reúne onze cursos, incluindo Basics of Blockchain e Decentralization, em lições de cinco minutos com testes. A primeira lição não exige cartão.
Aonde isso leva. Como Melhorar Com o Dinheiro: A Ordem para Aprender posiciona a cripto entre os temas de dinheiro que vale a pena aprender, e explica o que entender primeiro.
