Autor: contribuidor Decred, Richard Red
O mecanismo de consenso da blockchain é usado para garantir o acordo entre os participantes sobre o estado atual da blockchain. O mecanismo de consenso determina quais nós podem adicionar novos blocos de transação, e um de seus principais objetivos é garantir que o blockchain não seja reescrito.
Consenso de Prova de Trabalho (POW)
Blockchains com consenso de prova de trabalho (como Bitcoin) só podem ser criados por mineradores, que implantam hardware e descobrem como resolver com eficiência um problema matemático específico. Cada vez que um minerador completa uma estimativa válida, a rede blockchain pode aceitar o bloco que ele construiu. Embora os mineradores possam escolher qualquer uma das cadeias para realizar cálculos, a rede só aceita a cadeia com maior prova de trabalho (ou seja, mais hashes ou cálculos) como legítima. Isso significa que os mineradores são incentivados a minerar na cadeia mais longa e, quando descobrirem um novo bloco válido, tentarão encontrar uma solução sobre como construir no novo bloco.
A dificuldade em reescrever o blockchain reside no seu papel como livro-razão para registrar transações financeiras. Quando uma transação que envia fundos para uma carteira aparece em um bloco, e outros blocos (confirmados) foram construídos em cima desse bloco, não será possível reescrever o bloco (transação).
Se uma entidade controlar poder de hashing suficiente para atacar a “cadeia real”, ela poderá reescrever (ou reconstruir) o blockchain reconstruindo blocos “antigos” para substituir os blocos mais recentes. Aqui está uma breve descrição desse tipo de ataque, também conhecido como ataque de 51%:
O invasor primeiro deposita fundos na bolsa, a transação é registrada no bloco X e então o invasor começa a construir outra cadeia paralela por conta própria (sem transmitir o bloco para a rede). Quando o número necessário de confirmações para a transação de depósito for atingido, o invasor converterá os tokens em outras moedas e os retirará da bolsa. Quando a transação de retirada é concluída, o invasor libera uma cadeia paralela construída de forma independente, e se esta blockchain tiver mais PoW (blocos) do que a cadeia original, a rede irá aceitá-la como uma cadeia legítima, enquanto a blockchain original ((contendo o do invasor transação de recarga) se tornará uma versão histórica e desaparecerá. O invasor fica então livre para usar os tokens novamente.
Como os mineradores são as únicas entidades que podem adicionar blocos diretamente ao blockchain em criptomoedas do tipo PoW, isso lhes confere um papel importante na governança. Se as regras de consenso precisarem ser modificadas na rede blockchain, elas deverão ser suportadas pela maioria dos exemplos de cálculo de hash. Um “soft fork” exige que mineradores suficientes reidentifiquem as novas regras de consenso para que os usuários possam transacionar e esperar que suas transações sejam processadas corretamente e os dados da transação sejam empacotados em blocos. Um "hard fork" dividirá a rede blockchain original em duas partes, e a maioria dos mineradores aceita que "a cadeia com PoW de trabalho é a cadeia correta", e os mineradores terão o direito de decidir qual cadeia é considerada legítima.
Consenso de Prova de Participação (POS)
O consenso de prova de participação é outro método para decidir quais mineradores podem adicionar novos blocos e verificar o estado atual do blockchain. Resolver o problema através da prova de aposta, em vez da competição entre mineradores, determina o próximo produtor de bloco através de algum mecanismo baseado no número de tokens (ou “aposta”) na carteira. O processo de consenso baseia-se no princípio de que aqueles com mais interesses tomarão decisões responsáveis e razoáveis para toda a rede.
O consenso da prova de participação elimina a necessidade de atividades de mineração com uso intensivo de energia, mas a falta de gastos significativos com energia cria outro problema, às vezes chamado de "irrelevância". "mineração") serão minerados em ambas as cadeias separadamente, porque o custo de criação de outra cadeia é muito pequeno, para que possam obter lucros em ambas as cadeias ao mesmo tempo. Isto é um problema para as redes blockchain, porque o objetivo do mecanismo de consenso é reconhecer apenas que existe uma cadeia legítima e apenas reconhecer o status da cadeia legítima.
A prova de aposta tem alguns outros problemas com a distribuição de tokens. Os mineiros PoW têm custos elevados (hardware, eletricidade) e normalmente precisam vender uma grande parte dos tokens que extraem para cobrir esses custos. Portanto, muitas moedas extraídas podem ser compradas no mercado e não são acumuladas pelos mineradores. O custo da falsificação de prova de aposta é muito baixo e eles não precisam vender os tokens que obtêm para manter as operações da rede. Grandes acionistas que participam de prova de aposta tendem a aumentar sua parcela de tokens em circulação porque coletam grandes quantias de recompensas e taxas de transação dos usuários da rede. Isto tem sido comparado ao feudalismo, onde a rede pertence e é controlada por grandes detentores de tokens, e os utilizadores são obrigados a pagar-lhes taxas pela sua utilização. No POS, geralmente são definidas algumas restrições para que os usuários comuns não possam participar diretamente do consenso de prova de participação.
PoW/PoS híbrido
O objetivo de um sistema híbrido de prova de trabalho e prova de participação é combinar os pontos fortes de ambos e equilibrar os pontos fracos de cada um. Decred é uma das poucas criptomoedas que usa uma mistura de mecanismos de consenso PoW e PoS e os integra para produzir um mecanismo de consenso híbrido e multifatorial.
Em certo sentido, as “moedas Masternode” também são mecanismos híbridos, pois possuem um componente de prova de trabalho reconhecível que desempenha uma função semelhante ao Bitcoin, com a função adicional de um nó especial. Esses nós especiais também normalmente mantêm uma certa quantidade de tokens como garantia para provar que são confiáveis e são do melhor interesse da rede, semelhante a um mecanismo de prova de participação. Dash é o token masternode original e chama esse modelo de Prova de Serviço. Este artigo se concentra em componentes com prova de participação híbrida, portanto não discutirá a gama de tokens levando em consideração tokens de masternode ou prova de serviço.
O componente PoW do Decred é semelhante a outros projetos baseados em PoW e usa a função hash Blake-256. O componente PoS do Decred e como ele constrói um blockchain é bastante único e merece mais explicações.
Para participar da prova de aposta da Decred, os titulares devem bloquear seu DCR e adquirir “ingressos”. O preço dos bilhetes individuais é definido por um mecanismo semelhante ao de mercado, sendo que o sistema visa a obtenção de um determinado número de bilhetes (40.960) - se o número alvo for ultrapassado, o preço aumenta, se o número não for atingido o preço diminui. Quando um usuário compra um ingresso, o DCR que ele usa é bloqueado (ou seja, ele não pode gastá-lo) e o período de bloqueio dura até que seu ingresso seja votado por uma chamada de função pseudo-aleatória ou até que expire em aproximadamente 142 dias. Isto cria um custo de oportunidade para o mecanismo PoS, uma forma de garantir que os eleitores do PoS tenham uma oportunidade justa no jogo e atuem no melhor interesse da rede.
Os participantes do PoS (também conhecidos como eleitores ou partes interessadas) podem desempenhar três funções diferentes: recusar-se a votar, votar em alterações às regras de consenso e votar na governação a nível do projeto utilizando o sistema de classificação Politeia. A primeira função, “recusar-se a votar”, é a forma mais direta de os eleitores do PoS participarem na manutenção do consenso.
Vote no bloco
Quando os mineiros PoW encontram um bloco válido, eles o transmitem na rede e, para que o bloco seja considerado válido, o bloco deve conter pelo menos 3 dos 5 votos selecionados aleatoriamente. Os eleitores PoS são obrigados a manter suas carteiras abertas e a confirmar presença (ou ter um provedor de serviços de votação para representá-los) quando seus votos são convocados. Quando um determinado ticket de PDV for chamado para votação e resposta, seu titular receberá a recompensa.
Quando os tickets são chamados, eles votam nas transações regulares do bloco anterior, optando por aceitá-las ou rejeitá-las. Os nós da rede não considerarão um novo bloco válido até que receba pelo menos 3 votos. Caso a maioria dos tickets se recuse a votar na transação do bloco anterior, eles serão devolvidos ao mempool. Essas transações regulares incluem recompensas para mineradores PoW, mas não para eleitores PoS.
Portanto, os eleitores do PoS têm o direito de privar os mineiros das suas recompensas sem afetar os seus próprios lucros. Isto limita o poder dos mineiros PoW e impede-os de interferir nas regras de consenso da rede, que devem ser votadas pelas partes interessadas. Na verdade, quando um comportamento malicioso ou ineficiente é detectado, os eleitores do PoS podem “vetar” esses comportamentos maliciosos dos mineiros usando votos. Dessa forma, os mineradores PoW mal-intencionados são impedidos de interferir nas transações e obter recompensas ilegais.
Essa camada de verificação PoS pode melhorar significativamente a segurança da rede e proteger contra a maioria dos ataques. O método comum usado na maioria dos ataques de gasto duplo é sobrescrever o blockchain, substituindo a cadeia existente por mineração privada e furtiva, publicá-la algum tempo depois e invalidar as transações na cadeia "antiga" (ou seja, eles podem fazer um pagamento duplo ). Como os blocos Decred exigem uma entrada de tickets selecionados aleatoriamente para serem considerados válidos, e os blocos não podem ser construídos por mineradores PoW até que essa entrada seja recebida, é impossível para os mineradores PoW minerarem em segredo, a menos que também controlem a maioria dos tickets (veja o artigo abaixo). .
O projeto de um mecanismo híbrido PoW/PoS pode aumentar significativamente o custo dos ataques à rede porque os invasores devem contornar dois sistemas independentes ao mesmo tempo. Principalmente se o componente PoS estiver configurado para adquirir tickets lentamente. Apenas um número limitado de ingressos pode ser adquirido por bloco, e a compra de um grande número de ingressos causará um aumento acentuado no preço. Além disso, uma vez que os ingressos precisam ser adquiridos, os fundos usados para comprá-los são bloqueados, bloqueando os fundos do invasor para o ataque e expondo-os ao risco de desvalorização.
Ter partes interessadas selecionadas aleatoriamente votando em cada bloco significa que o blockchain deve ser compartilhado com os nós onde todos os participantes mineram, aumentando assim a segurança da rede. O mecanismo híbrido da Decred foi projetado para fornecer às partes interessadas poder além dos mineradores PoW.
Votação de modificação de consenso
A Decred decidiu desde o início fazer das partes interessadas do PoS a força dominante de tomada de decisão na governança do blockchain. Modificar ou escrever regras de consenso requer um processo de atualização de aprovação, através do qual as regras de consenso da rede só podem ser modificadas após uma votação. E as mudanças só podem ser feitas se pelo menos 75% dos votos concordarem. O processo começa se uma certa percentagem de mineiros (95%) e eleitores (75%) estiver a atualizar software e a fazer possíveis alterações às regras. Se a proposta de alteração receber mais de 75% de apoio após o período de votação de 4 semanas, ela é aceita, caso contrário é rejeitada e se o número de votos for insuficiente, a votação recomeça. Se a proposta for aceita, as modificações no mecanismo de consenso serão ativadas após um mês.
Gestão de Projetos: Politeia
As recompensas em bloco da Decred são divididas em recompensas para mineradores PoW (60%), recompensas para eleitores PoS (30%) e Tesouro (10%), que é usado para financiar contribuidores de software de código aberto que desenvolvem o projeto. Os portadores de ingressos têm o direito de votar sobre como essa parte dos recursos deve ser utilizada, quais funcionalidades devem ser agregadas e tomar decisões por meio da plataforma Politeia.
Pensamentos resumidos
Como os eleitores do PoS recebem 30% das recompensas do bloco, eles não podem manter a sua participação relativa na circulação do DCR simplesmente mantendo as participações existentes. A maior parte do novo DCR é obtido pela mineração de mineradores PoW, mitigando assim seu problema de “irrelevância” no sistema PoS e também desempenhando seu papel na proteção da rede. Os mineiros devem vender a maior parte das recompensas que recebem para manter os seus custos operacionais, pelo que esta abordagem garante um fornecimento razoável de DCR no mercado.
O blockchain Decred apresenta um modelo arquitetônico único e é um dos exemplos mais conhecidos de sistemas híbridos PoW/PoS. Tal como acontece com as mudanças significativas no mecanismo de consenso PoS no grupo, os projetos futuros implantados através do mecanismo híbrido PoW/PoS também são únicos e não seguirão necessariamente a estrutura Decred existente.
