ideias principais
Prova de Trabalho (PoW) é um mecanismo de consenso projetado para evitar gastos duplos em sistemas de pagamento digital.
A Prova de Trabalho (PoW) é uma parte fundamental do processo de mineração, que envolve a adição de novos blocos de transação ao blockchain e a criação de novas unidades de criptomoeda.
Bitcoin e muitas outras criptomoedas usam Prova de Trabalho (PoW) como forma de proteger sua rede e dados blockchain.
a introdução
Resumindo, Prova de Trabalho (PoW) é um mecanismo projetado para evitar gastos duplos em sistemas de pagamento digital Bitcoin e muitas outras criptomoedas usam Prova de Trabalho (PoW) como forma de proteger sua rede blockchain e seus dados. Esses mecanismos são frequentemente chamados de algoritmos de consenso ou mecanismos de consenso, porque envolvem múltiplas partes que alcançam o consenso sem terem que confiar umas nas outras.
O Proof of Work foi o primeiro algoritmo de consenso a aparecer e continua sendo um dos mais importantes junto com o Proof of Stake (PoS), conforme foi apresentado por Satoshi Nakamoto em seu Manual Técnico Bitcoin em 2008, mas a tecnologia em si foi inventada muito antes. Aquela data.
O algoritmo HashCash de Adam Back é um dos primeiros exemplos de algoritmo de Prova de Trabalho (PoW) pré-criptomoeda, onde o destinatário pode limitar o spam exigindo uma pequena quantidade de computação do remetente antes de enviar um e-mail. mas o custo é maior para quem envia e-mails em massa.
O que é gasto duplo?
O gasto duplo ocorre quando o mesmo dinheiro é gasto mais de uma vez. Este termo é frequentemente utilizado exclusivamente no contexto do dinheiro digital – afinal, seria difícil gastar o mesmo dinheiro físico duas vezes.
Quando você paga por uma xícara de café, você entrega o dinheiro ao caixa que o coloca na gaveta, então você não pode ir a outro café à beira da estrada e pagar a mesma nota para pegar uma xícara de café. Mas nos sistemas monetários digitais, existe a possibilidade de o fazer.
Você provavelmente já copiou um arquivo para o seu computador antes de usar os comandos copiar e colar, e é fácil enviar o mesmo arquivo por e-mail para dezenas de pessoas. Uma vez que o dinheiro digital é apenas dados, será necessário evitar que as pessoas gastem duas vezes, ou seja, copiem e gastem as mesmas unidades em locais diferentes, e um sistema de pagamento digital que não consiga evitar a despesa dupla entrará em colapso num curto espaço de tempo.
Para obter informações mais detalhadas sobre gastos duplos, você pode ler a explicação sobre gastos duplos.
Por que a Prova de Trabalho (PoW) é importante?
Se você leu nosso artigo sobre a tecnologia blockchain, saberá que os usuários de moedas digitais transmitem constantemente transações na rede, porém, essas transações não são consideradas válidas imediatamente, somente após serem confirmadas e adicionadas na blockchain.
A blockchain do Bitcoin, por exemplo, atua como um banco de dados público (registro público) de transações que todos os usuários podem ver. Imagine assim: você e três de seus amigos têm um caderno para acompanhar suas transações de Bitcoin, e sempre que um de vocês quiser transferir valor, você anota assim:
Alice paga a Bob 5 BTC, Bob paga a Carol 2 BTC, etc.
Porém, toda vez que você faz uma transação, você deve fazer referência à transação mostrando de onde vieram os fundos, então, se Bob pagar a Carol 2 BTC, as entradas seriam na verdade:
Bob paga a Carol 2 BTC da transação feita anteriormente com Alice.
Portanto, temos uma maneira de rastrear a origem das unidades BTC, então se Bob tentar fazer outra transação usando os mesmos 2 BTC que ele enviou para Carol, todos saberão disso imediatamente, e o grupo não permitirá que essa transação seja adicionada a o caderno porque esse valor já foi gasto.
Isto pode funcionar bem em pequenos grupos onde todos se conhecem, pois concordam sobre quais amigos devem adicionar transações ao caderno. Mas como seria com um grupo de 10 mil assinantes? A coisa do diário não vai funcionar, pois ninguém confia em estranhos para fazer isso.
É aqui que entra em ação o mecanismo de Prova de Trabalho (PoW). Ele garante que os usuários não gastem dinheiro que não têm o direito de gastar. Ao usar a teoria dos jogos com criptografia, o algoritmo de Prova de Trabalho (PoW) permite que qualquer um. para atualizar o blockchain de acordo com as regras do sistema.
Como funciona a Prova de Trabalho (PoW)?
Imagine que nosso notebook do exemplo acima seja um blockchain, mas não adicionamos transações uma por uma – nós as coletamos todas de uma vez em blocos, anunciamos as transações para a rede e então os usuários que criam os blocos as fundem em um candidato bloco, e as transações só serão válidas depois de convertidas. O bloco nomeado é convertido em um bloco confirmado, o que significa que foi adicionado ao blockchain.
O processo de auditar transações e anexar novos blocos é chamado de mineração e é um processo caro e difícil, mas também gratificante. As recompensas em bloco são concedidas a partir de taxas de transação pagas pelos usuários e novos bitcoins gerados pelo protocolo.
O mecanismo de Prova de Trabalho (PoW) exige que o minerador (o usuário que cria o bloco) use alguns de seus próprios recursos, como eletricidade e poder de computação, para fazer o hash dos dados do bloco candidato até que uma solução para o quebra-cabeça seja encontrada.
O hash de dados do bloco refere-se a passá-los por uma função hash para gerar o valor hash do bloco. O hash do bloco atua como uma “impressão digital” – representa a identidade dos seus dados de entrada e cada bloco tem um valor hash exclusivo.
Em outras palavras, o minerador deve verificar e coletar as transações pendentes, organizá-las em um bloco candidato e passar os dados do bloco através da função hash para gerar um valor hash correto. Se conseguir encontrar um valor hash correto para o bloco candidato, ele transmite para a rede, adicionando o bloco ao blockchain e coleta recompensas de mineração.
Quando o minerador transmite o bloco indicado e o hash para a rede, outros participantes da rede repetirão o hash para verificar se a saída é realmente válida.
Embora sejam necessárias inúmeras tentativas de hash para encontrar um valor de hash correto, é fácil para qualquer um verificar se o valor de hash gerado está correto, bastando fornecer a mesma entrada (dados do bloco) por meio da função hash e verificar se há uma correspondência. resultante.
Para um diretório de trabalho, você deve fornecer dados cujos hashes atendam a condições específicas. Mas você não sabe como fazer isso. A única opção que resta é passar seus dados por uma função hash e verificar se eles atendem às condições. Se não corresponderem, você terá que alterar seus dados proporcionalmente para obter um valor de hash diferente. Alterar uma letra nos seus dados obterá um resultado diferente, portanto não há como prever o resultado.
Como resultado, se você deseja criar um bloco, você está jogando um jogo de adivinhação. Normalmente, você pegará todas as informações sobre as transações que deseja adicionar e alguns outros dados importantes e, em seguida, fará o hash deles, mas desde então. o conjunto de dados não será alterado, você precisará adicionar uma variável. Caso contrário, você obterá o mesmo valor de hash da saída. Chamamos essas informações variáveis de código privado, que é um número que você alterará a cada tentativa, para obter um valor de hash diferente a cada vez.
Resumindo, mineração é o processo de coletar dados de blockchain e fazer hash deles com o código privado até encontrar um valor de hash específico. Se você encontrar um valor hash que atenda às condições especificadas no protocolo, você terá o direito de transmitir o novo bloco na rede. Neste ponto, outros participantes da rede atualizam seus blockchains para adicionar o novo bloco.
Para as principais criptomoedas no momento, as condições são incrivelmente difíceis de cumprir. Quanto maior a taxa de hash na rede, mais difícil será encontrar um valor de hash correto. Isso é feito para garantir que os blocos não sejam encontrados rapidamente.
Como você pode imaginar, adivinhar um grande número de valores de hash pode custar muito caro para o seu computador. Pois você desperdiçará ciclos de computação e eletricidade. Mas o protocolo irá recompensá-lo com uma moeda digital se você encontrar um valor de hash correto.
Resumiremos o que sabemos até agora:
A mineração é difícil e cara, mas proporciona segurança à rede.
Os mineradores que conseguem produzir um bloco saudável recebem recompensas em criptomoedas recém-emitidas e taxas de transação.
Gerar um valor de hash correto leva tempo, mas outros usuários podem facilmente verificar sua validade repetindo o processo de hash.
Parece bom até agora. Mas e se você quiser trapacear? O que impedirá você de colocar um monte de transações fraudulentas em um bloco e produzir um valor de hash válido?
Aí vem a função da criptografia de chave pública. Não discutiremos esse tópico em detalhes neste artigo, mas você pode consultar O que é criptografia de chave pública? Para um olhar abrangente. Resumindo, existem alguns truques criptográficos excelentes que permitem a qualquer usuário verificar se uma pessoa tem ou não o direito de transferir o dinheiro que está tentando gastar.
Ao criar uma transação, você a assina, e qualquer pessoa na rede pode comparar sua assinatura com sua chave pública, verificar se elas correspondem e também verificar sua capacidade de gastar seu dinheiro e certificar-se de que sua entrada total é maior que sua. produção total (ou seja, que você não está gastando mais do que tem).
A rede rejeitará automaticamente qualquer bloco que contenha uma transação inválida. Tentar trapacear custará caro para você. Você desperdiçará seus recursos sem receber nenhuma recompensa.
Aqui está o apelo da Prova de Trabalho (PoW): ela torna a fraude cara e a atuação com integridade é lucrativa. Qualquer mineiro consciencioso procura um retorno sobre o seu investimento, por isso espera-se que ele aja de uma forma que muito provavelmente garanta receitas.
Prova de Trabalho (PoW) vs. Prova de Participação (PoS)
Existem muitos algoritmos de consenso além do Proof of Work (PoW), o mais famoso deles é o Proof of Stake (PoS). O conceito remonta a 2011 e foi implementado no Ethereum e em muitos outros protocolos.
Nos sistemas de prova de aposta, os mineiros são substituídos por validadores. Não há mineração envolvida nem competição para adivinhar valores de hash. Em vez disso, os usuários são selecionados aleatoriamente – se selecionados, eles devem propor (ou “formar”) um bloco. Se o bloco estiver correto, eles recebem uma recompensa composta por taxas pelas transações do bloco.
No entanto, nenhum usuário pode ser escolhido – em vez disso, o protocolo seleciona os usuários com base em vários fatores. Para se qualificar, os participantes devem reservar uma aposta, que é um valor pré-determinado da moeda nativa do blockchain. Uma quota funciona como uma garantia: tal como os arguidos pagam uma grande quantia em dinheiro para evitar que faltem a um julgamento, os auditores reservam uma quota para evitar fraudes. Se tentarem trapacear, sua aposta será perdida (ou parte dela será deduzida).
Um diretório de link de estaca oferece mais vantagens do que um diretório de trabalho. A mais notável destas vantagens é a pequena pegada de carbono – uma vez que não há necessidade de explorações mineiras de alta energia no PSI, uma vez que a electricidade consumida representa apenas uma pequena fracção daquela consumida pelo mecanismo PSI.
No entanto, a Prova de Participação (PoS) não tem a mesma reputação e prestígio que a Prova de Trabalho (PoW) e, embora possa ser considerada um desperdício, a mineração é o único algoritmo de consenso comprovado na prática há mais de uma década, com o mecanismo de Prova de Participação que contribui para o PoW do Bitcoin garantiu trilhões de dólares em transações desde o seu lançamento, e o armazenamento deve passar por testes adequados de longo prazo para garantir que o PoS possa competir com o PoS em termos de recursos de segurança.
Pensamentos finais
A Prova de Ação foi a solução original para o problema de gastos duplos e provou ser confiável e segura. O Bitcoin provou que não precisamos de autoridades centrais para evitar que o dinheiro seja gasto duas vezes. Com o uso inteligente de criptografia, funções hash e teoria dos jogos, os usuários podem chegar a um acordo sobre o estado de um banco de dados financeiro em um ambiente descentralizado.
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