Este artigo foi escrito pelo colaborador da Decred, Richard Red.
O mecanismo de consenso de uma blockchain garante que os participantes concordem sobre o estado atual da blockchain. O mecanismo de consenso determina quem pode adicionar novos blocos de transação e um de seus principais objetivos é garantir que a cadeia não seja reescrita.
O consenso da Prova de Trabalho (PoW)
Blockchains baseados em puro consenso de Prova de Trabalho (como Bitcoin) só podem ser concluídos por mineradores, que usam hardware que adivinha com eficiência a resposta para um problema matemático. Cada vez que um minerador faz uma proposta válida, ele pode adicionar um bloco que será aceito pela rede. Embora os mineradores possam optar por minerar qualquer cadeia, a rede aceitará apenas a cadeia que tiver acumulado mais provas de trabalho (ou seja, mais hashes ou suposições) como canal legítimo. Isto significa que os mineiros são incentivados a explorar a cadeia mais longa e, quando virem um novo bloco válido aparecer, tentarão encontrar a solução que lhes permitirá construir a cadeia a partir deste novo bloco.
A dificuldade de reescrever o blockchain é o que permite que ele funcione como um livro-razão para transações financeiras. Quando uma transação aparece em um bloco e envia moedas para uma carteira e vários blocos foram minerados acima desse bloco (confirmações), torna-se improvável que o bloco (e, portanto, a transação) seja reescrito.
Se uma entidade controlar poder de hashing suficiente para exceder a “cadeia honesta”, ela poderá reescrever (ou reorganizar) o blockchain minerando um bloco “antigo” em vez do último bloco. Aqui você encontrará um resumo simplificado desse tipo de ataque, também chamado de ataque de 51%:
O invasor gasta via bloco Uma vez excedido o número necessário de confirmações, o invasor troca as moedas por outra coisa e as remove da troca. Quando a derrubada for efetivada, eles liberam a cadeia paralela e, caso ela contenha mais blocos (PoW) que a cadeia original, a rede irá aceitá-la como uma cadeia legítima e a versão do histórico representada pela cadeia original (incluindo o repositório do atacante ) desaparecerá. O invasor fica então livre para gastar essas moedas novamente.
Como os mineradores são as únicas entidades que podem adicionar blocos diretamente à cadeia de criptomoedas do tipo PoW, isso lhes confere um papel importante na governança. Para que qualquer mudança nas regras de consenso da rede seja adotada, ela deve ser apoiada pela maioria do poder de hashing. Os soft forks exigem mineradores suficientes que reconheçam um novo conjunto de regras para que os usuários possam realizar transações e esperar que suas transações sejam processadas corretamente e incluídas em blocos. “Hard forks” dividirão a rede em duas partes e, de acordo com a regra comumente aceita, “a cadeia com mais Prova de Trabalho (PoW) é a boa cadeia a seguir”, serão então os mineradores que decidirão qual delas. . é aceito como legítimo.
Prova de participação (PoS)
A Prova de Consenso é um método alternativo para decidir quem pode adicionar novos blocos e verificar o estado atual da blockchain. Em vez de os mineiros competirem para resolver um problema, com prova de aposta, o produtor do próximo bloco é determinado por um processo baseado no número de moedas (ou moedas) mantidas em carteiras (ou “apostadas”). Este processo pressupõe que aqueles com maior participação tomarão decisões responsáveis para toda a rede.
O consenso da prova de participação (ou participação) elimina a necessidade de mineração com uso intensivo de energia, mas a falta de gastos significativos com energia cria outro problema, às vezes referido como “sem participação”. No caso de uma cadeia que foi “bifurcada” (forked chain em inglês), os falsificadores de PoS (“forging” é geralmente usado em vez do termo “mineração”) são incentivados a explorar ambas as cadeias porque custam muito pouco para minerar uma cadeia. cadeia adicional e eles podem obter recompensas em ambas as cadeias. Isso é um problema para a rede porque deveria haver apenas uma cadeia, e chegar a um acordo sobre o estado dessa cadeia única é o objetivo do mecanismo de consenso.
A prova de aposta representa um problema adicional quando se trata de distribuição de tokens. Os mineiros PoW têm custos significativos (hardware, eletricidade) e geralmente têm de vender uma parte significativa das moedas extraídas para cobrir esses custos. Como resultado, muitas moedas extraídas estão disponíveis para compra no mercado, em vez de serem armazenadas pelos mineradores. Os falsificadores de Proof of Stake têm custos operacionais muito baixos e, portanto, não sofrem a mesma pressão para vender as moedas que recebem para manter a rede. Os grandes detentores que participam na Prova de Participação tendem, portanto, a aumentar a sua participação na quantidade total de moedas em circulação à medida que recebem recompensas em bloco e taxas de transação dos utilizadores da rede. Isto foi até comparado ao feudalismo, uma vez que a rede é efectivamente propriedade e operada por detentores de moedas, e os utilizadores pagam-lhes rendas para a utilizar. Geralmente existe um limite abaixo do qual não é possível participar diretamente na Prova de Participação.
Híbrido PoW/PoS
O objetivo dos sistemas híbridos de Prova de Trabalho (PoW) e Prova de Participação (PoS) é, portanto, combinar as vantagens de cada abordagem respectiva e usá-las para contrabalançar as fraquezas de cada uma. Decred está entre as poucas criptomoedas que usam PoW e PoS em formas reconhecíveis e as fundem para produzir um mecanismo de consenso multifatorial ou híbrido.
As moedas Masternode são, de certa forma, também híbridas, pois possuem um componente de Prova de Trabalho reconhecível que desempenha uma função semelhante no caso do Bitcoin e uma função adicional para nós especiais). Geralmente é necessário que estes nós especiais detenham uma certa quantia da moeda em questão como garantia, a fim de demonstrar que podem ser confiáveis para agir no melhor interesse da rede, o que é semelhante à lógica da prova de participação. Dash é a moeda por trás do conceito de masternode e descreve este modelo como Prova de Serviço. Este artigo se concentra em híbridos com um componente de Prova de Participação e não considera a infinidade de moedas que imitam masternodes ou Prova de Serviço.
O componente PoW do Decred funciona de forma semelhante a outros projetos baseados em Prova de Trabalho e usa a função hash Blake-256. O componente PoS do Decred e como ele é implementado na cadeia é bastante único e vale a pena ser explicado.
Para participar do Proof of Stake da Decred, os titulares devem bloquear seu DCR por um determinado período de tempo para adquirir “tickets”. O preço de um bilhete individual é definido por um mecanismo semelhante ao de mercado, com o sistema visando um determinado número de bilhetes ao vivo (40.960) - se houver mais do que o número alvo, o preço aumenta, se for inferior, cai. Quando uma pessoa compra um bilhete, o DCR usado fica bloqueado (ou seja, ela não pode gastá-lo) até que seu bilhete seja sorteado pseudo-aleatoriamente para votação ou até que expire após aproximadamente 142 dias. Isto introduz um custo de oportunidade para o PoS, destinado a garantir que aqueles que votam no PoS estejam verdadeiramente envolvidos e agindo no melhor interesse da rede.
Os participantes do PoS (também chamados de eleitores, eleitores ou acionistas) têm três funções distintas a desempenhar: votar no bloco, votar em mudanças nas regras de consenso e votar na gestão no nível geral do projeto, através do Sistema de Propostas Politeia. O primeiro tipo de votação, a “votação em bloco”, é a forma pela qual os eleitores da Prova de Participação (PoS) se envolvem mais concretamente na manutenção do consenso.
A votação em bloco
Quando um minerador PoW (baseado em Prova de Trabalho) encontra um bloco válido, ele o transmite para a rede. Porém, para que este bloco seja considerado válido, deverá incluir os votos de pelo menos 3 dos 5 bilhetes selecionados aleatoriamente. Os eleitores do Proof of Stake (PoS) mantêm suas carteiras abertas durante esse período e estão prontos para responder com votos quando seus bilhetes são chamados (ou contratam prestadores de serviços de votação para fazê-lo em seu nome). Quando um ticket PoS é chamado para votar e responde, seu proprietário recebe uma recompensa.
Quando os tickets são chamados, eles votam para aceitar ou rejeitar transações regulares do bloco anterior. Os nós da rede não reconhecerão um novo bloco como válido até que inclua pelo menos 3 votos. Se a maioria dos tickets chamados para votar rejeitarem as transações do bloco anterior, eles serão devolvidos ao mempool. Essas transações regulares incluem a recompensa do mineiro PoW, mas não a recompensa do eleitor PoS.
Portanto, os eleitores do PoS têm o poder de retirar as recompensas dos mineiros sem afetar as suas próprias recompensas. Isto limita o poder dos mineiros PoW de vetar alterações nas regras de consenso da rede, que são votadas por todas as partes interessadas. Na realidade, os eleitores do PoS podem rejeitar qualquer tipo de comportamento dos mineradores de que não gostem, adotando uma política de voto “não” quando um comportamento malicioso ou ineficaz é detectado – o que evita que maus mineradores do PoW escrevam transações e recebam recompensas.
Esta camada de verificação PoS fortalece significativamente a segurança e a resistência da rede aos ataques majoritários. O método usual de realizar um ataque majoritário de gasto duplo é reescrever o blockchain minerando uma cadeia alternativa em segredo, depois transmitindo-a após um certo período de tempo e aproveitando a reversão de transações da cadeia "antiga" (ou seja, gastando seus entradas). Como os blocos Decred exigem a entrada de tickets escolhidos aleatoriamente para serem considerados válidos e os mineradores PoW não podem tirar vantagem deles até receberem essa entrada, não é possível aos mineradores PoW minerar em segredo, a menos que você também controle diretamente uma proporção significativa dos tickets. . (veja estes artigos).
O design híbrido PoW/PoS aumenta significativamente os custos de ataque à rede porque existem dois sistemas separados que devem ser contornados pelo invasor. O componente PoS, em particular, está configurado de forma que os tickets só possam ser adquiridos muito lentamente. Assim, um número limitado de ingressos pode ser adquirido em cada bloco/intervalo, e a compra do número máximo resulta em um grande aumento no preço. Além disso, uma vez adquiridos esses ingressos, os fundos usados para comprá-los ficarão bloqueados por tempo, deixando o invasor exposto a qualquer desvalorização de suas moedas bloqueadas como resultado do ataque.
A exigência de que cada bloco seja votado por partes interessadas escolhidas aleatoriamente significa que o blockchain deve ser compartilhado entre todos os participantes à medida que é extraído, aumentando a segurança da rede. O sistema híbrido da Decred foi projetado para também dar às partes envolvidas poder sobre os mineradores PoW.
A votação de mudança de consenso
A Decred decidiu desde o início tornar as partes interessadas do PoS a força dominante na tomada de decisões na governança do blockchain. Um procedimento de ratificação de atualização está incluído nas regras de consenso. Quaisquer alterações nas regras de consenso da rede só poderão ser implementadas após a conclusão do processo de votação. Alterações só poderão ser feitas se aprovadas por pelo menos 75% dos boletins de voto. Este processo começa assim que uma certa proporção de mineiros (95%) e eleitores (75%) utiliza software que foi atualizado com alterações latentes nas regras. Se a proposta for aprovada por 75%, é aceite após um período de votação de 4 semanas, caso contrário, é rejeitada e caso não tenha maioria qualificada inicia-se nova votação. Se uma proposta for aceita, a mudança de regra será ativada um mês depois.
Gestão de projetos: Politeia
As recompensas em bloco Decred são distribuídas entre mineradores PoW (60%), eleitores do PDS (30%) e um Tesouro (10%), a fim de financiar o desenvolvimento de software de código aberto que contribua para o alcance dos objetivos do projeto. Os titulares de bilhetes têm a soberania de votar sobre como este fundo deve ser utilizado, que funcionalidades acrescentar e que política seguir através da plataforma Politeia.
Para concluir
Como os eleitores do Proof of Stake (PoS) recebem 30% da recompensa do bloco, eles não podem manter sua proporção relativa de DCR em circulação simplesmente apostando. A maioria dos DCR recém-criados vai para mineradores de PoW em troca do papel que desempenham na segurança. a rede e mitigar o problema “sem aposta” de sistemas PoS puros. Os mineiros terão geralmente de vender uma parte considerável das recompensas obtidas para fazer face aos seus custos operacionais, garantindo assim um fornecimento adequado de DCR no mercado.
A blockchain Decred apresenta portanto uma arquitetura única e constitui um dos exemplos mais notáveis de um sistema híbrido PoW/PoS (Proof of Work/Proof of Stake). Assim como os projetos com consenso de PoS são uma categoria com variação significativa, os projetos futuros que implementam abordagens híbridas de PoW/PoS também serão únicos e não seguirão necessariamente a estrutura que a Decred está experimentando.
