O que é DPoS?

Delegated Proof of Stake ou Prova de Participação Delegada (DPoS) é um protocolo de consenso projetado para blockchains altamente escaláveis.

Um dos principais desafios da tecnologia blockchain é a criação de protocolos de consenso. Neles pesam a produção de blocos, a validação, a segurança e a escalabilidade do blockchain. Razões pelas quais são protocolos robustos e são projetados para quase todos os tipos de cenários. 

Um desses protocolos de consenso é Prova de participação delegada ou Prova de participação delegada (DPoS). Isso foi projetado para resolver efetivamente os problemas de escalabilidade da tecnologia blockchain. Ao mesmo tempo, continua garantindo um alto nível de segurança e robustez, em relação ao Prova de Trabalho (PoW).

Mas o que é DPoS?

Prova de participação delegada ou Prova de participação delegada, é um protocolo de consenso projetado para blockchains altamente escalonáveis. Este algoritmo foi criado por Daniel Larimer em 2014. A implementação deste protocolo oferece Tolerância a falhas bizantinas (BFT). Isso significa que ele fornece altos níveis de segurança para uso em blockchains públicos. Além disso, seu modelo operacional garante altos níveis de escalabilidade.

Para que isso seja possível, todos os participantes da rede elegem, por voto, uma série de "delegados". Uma vez escolhidos, eles formam um grupo que permite que o protocolo BFT seja implementado. Isso se deve ao fato de sua quantidade ser definida e limitada, havendo confiança parcial neles.

Os delegados definem uma rotação de líderes. Isso significa que cada delegado tem um turno na rotação para produzir um bloqueio. Graças a esta ação, o referido delegado pode gerar um bloqueio e receber uma recompensa por isso. Se o delegado não estiver disponível quando chegar sua vez, ele deve esperar por um novo.

O poder de voto de cada participante da rede é proporcional à sua participação nela. Esse recurso faz parte de sua relação com o protocolo de consenso de Prova de Participação. Para promover a descentralização, é comum que as redes baseadas em DPoS votem nas decisões relacionadas à sua operação. Tópicos como recompensas, número de delegados, comportamento diante de bifurcações de rede e outros. Além disso, eles permitem que os delegados sejam penalizados se não se comportarem como esperado.

“O objetivo do DPoS é; descentralizar o poder e garantir que não haja censura na inclusão de transações nos blocos.”  

Daniel Larimer - EOS: Explicação de DPoS + BFT

Como funciona o DPoS?

A operação do DPoS pode ser dividida em um processo de três partes que são:

Votação de delegados

Este é o ponto de partida do protocolo DPoS. Para seu funcionamento, é utilizado um sistema de votação em tempo real. Graças a isso, é criado um grupo de partes limitadas e confiáveis, chamadas “delegadas”. O processo de votação faz uso de algoritmos de reputação. Além disso, a quantidade de tokens que os delegados possuem é levada em consideração. Quanto mais tokens eles têm, mais votos podem receber. Isso se traduz em maiores oportunidades de fazer parte dos delegados.

Criação de blocos

A segunda etapa do DPoS tem a ver com a geração dos blocos. Neste ponto, os delegados têm o poder de criar blocos para adicionar ao blockchain. Neste ponto, a operação é simples. Durante o ciclo de construção, cada delegado tem a capacidade de construir um bloco.

Uma vez gerada, a capacidade de geração passa para outro delegado e assim por diante até que o ciclo seja concluído. Durante a geração, as transações podem ser validadas ou negadas. Para cada bloco gerado e transação validada, os delegados recebem um incentivo financeiro.

Comportamento dos delegados publicado na Blockchain

Este seria o último estágio do protocolo DPoS. Isso permite que a comunidade reveja constantemente a atividade dos delegados eleitos. Se a comunidade não gostar do que você vê, você pode expulsar um delegado. Com esse método, o objetivo é controlar o funcionamento da rede e evitar abusos.

Características de DPoS

O DPoS resolve um dos problemas mais relevantes do blockchain, a escalabilidade. Tudo isso sem a necessidade de utilizar equipamentos de alta potência e alto consumo de energia. No entanto, para conseguir isso, ele faz um sacrifício na descentralização. Isso ocorre porque o processamento de bloco depende de um número limitado de delegados.

Esta abordagem pode permitir que os delegados se comportem como uma entidade central. No entanto, os blockchains DPoS criam outros mecanismos para evitar esses cenários. Outras características relevantes do DPoS são as seguintes:

1. Oferece tolerância a falhas bizantinas (BFT). Isto significa que o protocolo pode ser usado em cadeias públicas de forma segura.
2. Funciona com base num sistema de votação que leva em consideração a reputação e a participação dos usuários.
3. Oferece recursos de paralelização para tarefas na rede.
4. Otimiza o uso de recursos de rede, como largura de banda, CPU, entre outros.

TaPoS - Transações como Prova de Participação

Proof of Stake Transactions (TaPoS) é um dos recursos exclusivos do DPoS. Isso permite que cada transação na rede inclua opcionalmente o hash de um bloco recente. Com isso, o signatário da transação pode ter certeza de que sua transação não pode ser aplicada a nenhuma outra instância.

Este recurso evita situações de gasto duplo. Além disso, seu uso auxilia todas as partes a certificarem a integridade do histórico de transações.

Vejamos isto da seguinte maneira:

Daniel decidiu comprar um livro. Assim que a compra for feita, sua transação será registrada. Neste registro, o hash do bloco mais recente do blockchain da loja foi incluído. Essa ação é a prova irrefutável de que Daniel fez a compra. Mas quanto ao resto, por enquanto, isso é um tanto incerto. Para garantir a veracidade da transação, Erika, María e Pedro realizam o mesmo processo de compra e assinam com seus hashes únicos. Cada hash vinculado a um bloco e uma transação específica.

Devido à natureza do árvore de merkle do blockchain, cada bloco no histórico é "carimbado" com o hash do bloco anterior. Dessa forma, as transações realizadas por nossos amigos garantem ainda mais o funcionamento da rede. Isso ocorre porque cada "marca" cria uma pegada única em todo o blockchain. Uma impressão que, se alterada, invalidará as demais.

 

Vantagens e desvantagens do DPoS

Vantagens

1. O sistema de votação "delegado" é rápido. Você pode configurar rapidamente produtores de blocos em cada ronda. O resultado direto disso é uma melhoria notável na escalabilidade da blockchain.
2. Descentraliza a participação na rede. Isto se deve ao facto do DPoS relacionar a participação na rede com a quantidade de tokens que cada usuário possui. O que incentiva a participação do usuário.
3. A paralelização alcançada pelo DPoS permite alto desempenho e escalabilidade. Por exemplo, na blockchain da EOS, 0,5 blocos são gerados a cada turno (126 segundos). Isto dá-nos uma ideia da alta capacidade de transação que estas blockchains podem alcançar.
4. Permite maximizar os lucros dos detentores de tokens. Isto ocorre porque, como eles têm mais tokens, mais participação têm na rede e mais blocos podem criar.
5. O custo de manutenção da segurança da rede diminui. Isto deve-se ao facto de não ser necessário um equipamento de alta potência para o correto funcionamento da rede.
6. Otimiza o uso de recursos de rede, como largura de banda, CPU, entre outros.

Desvantagens

1. O sucesso da rede requer a participação e coordenação da comunidade genuinamente interessada por uma governança eficaz.
2. O DPoS expõe a blockchain a falhas relacionadas ao sistema de votação. Por exemplo, os usuários de DPoS com pequenas apostas podem decidir que o seu voto não importa em comparação com os votos de partes interessadas maiores.
3. Alguns detratores do modelo DPoS argumentam que este protocolo promove a centralização. Isso sob a suposição de que o sistema de votação sempre procurará escolher aqueles que têm mais tokens. No entanto, as blockchains que fazem uso dele criam mecanismos para evitar esta situação. Neste ponto, essa fraqueza está mais relacionada à aplicação de regras justas para eleger delegados.

Blockchains que fazem uso de DPoS

O primeiro blockchain que fez uso deste algoritmo de consenso é o da plataforma bitshare. BitShare é um projeto criado pelo próprio Daniel Larimer e funciona como uma central descentralizada (DEX).

Outros projetos que fazem uso de DPoS são: EOS, Lisk, Ark y Tron. Todas estas cadeias de blocos têm uma característica em comum: alta escalabilidade. Um recurso possibilitado pelo uso de DPoS como um algoritmo de consenso.