O que é Algorand (ALGO)?

Algorand (ALGO) é um projeto de blockchain de alto nível, desenvolvido pelo criptógrafo Silvio Micali, com foco no processamento de transações de alta velocidade e contratos inteligentes de alto nível para finanças descentralizadas (DeFi).

Unenhum dos projetos mais recentes do mundo DeFi e DApps (aplicativos descentralizados) é Algorand (ALGO). O objetivo desta rede é muito claro: ser uma rede projetada e construída para ser escalonável, econômica, extensível e altamente programável. E, atualmente, essa rede é um dos projetos de blockchain de terceira geração que mais cresceu nos últimos anos.

Mas o que exatamente é Algorand? Realmente cumpre o que promete? Bem, vamos responder a isso e muito mais a seguir.

Origem de Algorand

A história da Algorand começa em 2017, quando a empresa foi criada por Silvio Micali, um conhecido professor do MIT, vencedor do prêmio Turing e especialista em criptografia. Micali, que faz parte da comunidade criptográfica desde 1980, tem um trabalho significativo em criptografia assimétrica, e é co-criador junto com Shafirira Goldwasser do testes de conhecimento zero (ZKP).

Micali, que sempre foi pesquisador, conhece a tecnologia blockchain y Bitcoin (BTC) em 2015, e tem interesse nisso. Nesse ponto, Micali começou a trabalhar em seu projeto de criptografia pessoal, determinado a melhorar as especificações do Bitcoin e do conhecido Ethereum. Isso o levou a fazer parceria com Nickolai Zeldavich, um colega do MIT que atuou como Chefe de Sistemas Distribuídos nesta instituição e que estava envolvido no Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificial (CSAIL).

A primeira impressão de Nickolai levou a um experimento em grande escala para testar a proposta inicial de Micali. O teste foi realizado utilizando servidores Amazon e forçando o sistema com até 500 mil usuários simultâneos na rede. Os testes tiveram sucesso por serem uma versão não polida do sistema, e isso os levou à próxima etapa: a criação do Algorand. A princípio, participaram da equipe um total de 11 pessoas, que se reuniram na casa de Micali para realizar seus trabalhos.

Seus primeiros sucessos

O trabalho deu seus primeiros frutos quando um capital semente de US $ 4 milhões foi alcançado com os investidores Pillar e Union Square Ventures, em fevereiro de 2018. Posteriormente, outra rodada de financiamento de US $ 62 milhões chegaria em outubro de 2018, da mão de outros investidores . Naquele mesmo mês, Algorand nomeou Steve Kokinos (um empreendedor em série, fundador de duas empresas de mais de US $ 700 milhões) como seu CEO e Sean Ford (ex-CMO da LogMeIn) como seu COO. A mensagem dessas contratações foi clara: contrate pessoas que possam escalar o negócio.

O trabalho foi divulgado em maio de 2019, com a chegada da rede testnet. Mas junto com sua apresentação, um trabalho paralelo foi iniciado para garantir um programa de participação universitária no projeto. Assim, em junho de 2019 nasceu o Global University Program, no qual as melhores universidades dos Estados Unidos, Canadá, Europa, Oriente Médio e China foram convidadas a fazer parte do programa de pesquisa universitária inaugural.

Os membros fundadores incluem o Instituto de Tecnologia de Massachusetts, a Universidade de Pequim, a Universidade Sapienza de Roma, a Universidade Stony Brook, a Universidade de Tel Aviv, a Universidade Tsinghua, a Universidade da Califórnia, a Universidade de Berkeley, a Universidade italiana Svizzera e a Universidade de Waterloo.

Além disso, o primeiro leilão de tokens ALGO foi realizado e, uma semana depois, as principais trocas da comunidade de criptografia adicionariam o token a seus pares. Assim começou a longa jornada de Algorand como uma nova plataforma de desenvolvimento de criptomoeda e blockchain.

O objetivo de Algorand

O principal objetivo do Algorand é se tornar uma plataforma dedicada a oferecer aplicativos descentralizados (DApps) y DeFi de alta velocidade que estão ao alcance de todos. Para conseguir isso, o Algorand é um blockchain "sem permissão". Desta forma, qualquer pessoa pode fazer parte, dentro de um sistema transparente em que todos podem ter sucesso por meio de projetos e aplicações descentralizadas.

Por outro lado, para enfrentar o Blockchain Trilema, o Algorand se baseia em um protocolo de consenso poderoso e rápido que pode ser utilizado por qualquer usuário com mínimo poder computacional, que possua $ ALGO e esteja online. Todos esses elementos dão a você o direito de ser escolhido para participar do consenso do bloco Algorand, que é um derivado do sistema de Prova de aposta ou prova de aposta.

Mas junto com isso, a Algorand foca seu desenvolvimento na criação de ferramentas que facilitem a implantação de aplicativos descentralizados e toda a infraestrutura necessária ao seu funcionamento.

Como funciona o Algorand?

Como discutimos um momento atrás, Algorand é uma rede e blockchain do tipo sem permissão. Este primeiro ponto é vital para eliminar qualquer tipo de barreira na utilização e evolução do protocolo. A ideia principal por trás deste princípio é garantir um alto nível de descentralização, escalabilidade e segurança.

Em segundo lugar, a operação do Algorand é baseada em um protocolo de consenso derivado de Prova de Participação (chamada de Prova Pura de Participação - PPoS). Este sistema é criado de forma a garantir a plena participação de quem faz parte da rede, proporcionando proteção e agilidade. A utilização de PPoS está enquadrada em atingir velocidade de produção de blocos medida em poucos segundos, o que permitiria uma elevada escalabilidade da rede, atendendo assim a milhares de utilizadores concomitantemente, com tempos de espera muito curtos e, sobretudo, com baixíssima comissão custos.

Além disso, a equipe de desenvolvimento do Algorand apresentou novos algoritmos de consenso, sistemas bizantinos tolerantes a falhas e um sistema de hashing e assinatura digital completamente novo, focado em permitir a maior escalabilidade possível.

Pure Proof of Stake, o esteio de alta velocidade de Algorand

O principal pilar da escalabilidade e velocidade do Algorand é seu protocolo Pure Proof of Stake ou Pure Proof of Stake (PPoS). Este protocolo é um derivado do conhecido Proof of Stake (PoS) de outras criptomoedas, como Ethereum 2.0. A ideia deste protocolo no Algorand é permitir uma resistência de falha bizantina suficientemente segura, ao mesmo tempo que proporciona grande velocidade na geração e validação de blocos dentro da rede. Ao mesmo tempo, o PPoS é capaz de suportar um grande número de usuários simultaneamente e escalar corretamente à medida que a rede aumenta em seu número de validadores.

Resultado O Algorand é capaz de processar, no estado atual da rede, cerca de 2 mil transações por segundo sem problemas. Na verdade, o maior pico de uso do Algorand ocorreu em 04 de março de 2021, quando apenas naquele dia ele foi capaz de lidar com mais de 39 milhões de transações (cerca de 451 TPS em média, com um pico de 1153 TPS). A isso podemos adicionar um tempo de geração de bloco de 4 segundos em média, o que nos deixa um dos blockchains mais rápidos com que se pode contar hoje.

PPoS, um algoritmo onde todos participam

Uma das principais características do Algorand é que qualquer usuário que esteja online e possua tokens ALGO pode participar do sistema PPoS. Ou seja, o PPoS remove a barreira que o PoS impõe ao fazer um staking hard, onde é necessário reter uma determinada quantidade de tokens para participar do processo de seleção, geração e validação de transações e blocos.

Isso diversifica e descentraliza ainda mais o processo de geração, tornando o PPoS um sistema muito mais descentralizado do que o PoS (e mais parecido com a Prova de Trabalho - Pancada). Além disso, o PPoS elimina a necessidade de seus usuários exporem suas chaves de gastos (ou seja, as chaves que usam para gastar a participação) para chegar a um consenso. Em vez disso, um usuário que deseja participar do protocolo gera e registra uma chave de participação. Com esta chave, uma conta pode participar na proposição e votação de blocos. O uso de chaves de participação garante que os algoritmos de um usuário estejam seguros, mesmo se seu nó participante estiver comprometido.

Um processo de seleção seguro e aleatório

Outro ponto a favor do PPoS é que a seleção do novo validador é feita graças a um seed que é indicado a cada novo bloco gerado. O papel desta semente é servir como um ponto de partida para o processo de seleção do próximo nó validador dentro do PPoS.

Quando a semente chega à rede, os nós a pegam, calculam seu valor e revelam seu segredo. O segredo é a seleção, ou seja, a semente indica a lista de nós escolhidos para o próximo ciclo de validação. Este segredo é protegido por um função criptográfica de autoverificação (VRF) que relaciona a chave de participação do nó à semente de seleção. Assim, cada nó deve levar apenas a semente, sua chave de participação e, aplicando a função VRF, saberá se foi escolhido para o próximo ciclo de geração. Todo esse processo acontece em menos de um segundo para um hardware tão pouco potente quanto um smartphone.

Neste ponto, os nós escolhidos iniciam o processo de geração de blocos. Para isso, os nós propõem um bloco e um comitê de votação é selecionado para votar na proposta de bloco. Se a grande maioria dos votos for de participantes honestos, o bloco pode ser certificado. Nesse sentido, esse processo requer:

1. Propor o bloco (proposta de bloco pelos nós escolhidos)
2. Vote no bloqueio (Soft Vote)
3. Certificar o voto (Certificação e validação final do bloco)

São essas três etapas que garantem que o novo bloco Algorand não tenha transações de gasto duplo ou qualquer outra ação maliciosa que afete o consenso.

Um processo triplo para garantir a segurança

O primeiro processo, como já vimos, começa com os nós escolhidos e a criação de sua proposta de bloco com as transações a serem validadas. Mas o segundo processo, conhecido como Soft Vote (ou Block Vote) é um processo bem definido e vital para Algorand.

Neste ponto, cada nó escolhido pela semente de seleção terá um voto ponderado pelo número de tokens ALGO dentro do grupo de seleção. Ou seja, se um nó foi eleito, seu poder de voto será maior quanto mais tokens ALGO ele tiver em sua posse. Assim, quando o ponto de votação for tocado, os nós terão poder de voto diferente. A primeira votação é realizada até que seja alcançado o quorum necessário para atingir o processo de certificação.

O terceiro processo ou certificação do voto é realizado por um comitê de certificação, escolhido entre os nós selecionados. A função desses nós é verificar se os nós que votaram anteriormente o fizeram corretamente, garantindo também que não haja duplicação de despesas ou outras operações maliciosas. Este processo de verificação é a linha final de defesa contra ataques. Se o bloco for finalmente certificado, então um certificado é emitido para aquele bloco, uma nova semente de seleção é criada e o bloco é definitivamente enviado para o blockchain, para que o processo então comece novamente.

Nesse momento, os participantes do processo recebem sua recompensa pelo trabalho realizado. Essas recompensas são proporcionais à sua participação para cada bloco que for comprometido na rede. Atualmente, a recompensa por bloco é definida em 41,5 ALGUMA COISA por bloco. Você pode ver neste link uma calculadora de recompensas se estiver interessado no que Algorand pode lhe oferecer.

Estruturação da rede de nós Algorand

Outro ponto adicional nas inovações do Algorand está relacionado à forma como sua rede de nós é gerenciada. O algoritmo PPoS precisa de uma organização um tanto especial para sua operação e isso levou o Algorand a criar dois tipos de nós:

Nós de retransmissão ou nós de retransmissão

São nós cuja função principal é atuar como pontos de conexão com outros nós. São de certa forma, pontos de distribuição que permitem conectar diversos pontos da rede rapidamente. Se, por exemplo, um nó envia uma mensagem para a rede, esta mensagem irá para os nós conectados a esse nó e para o nó de retransmissão desse nó.

Assim que a mensagem chega ao nó de retransmissão, ele a encaminha para o restante dos nós conectados a ele e, dessa forma, a mensagem chega ao resto da rede com muito mais rapidez. A ideia é simples, minimizar a quantidade de retransmissões de dados na rede, economizando largura de banda e maximizando a velocidade com que as mensagens chegam a todos os seus pontos.

Além disso, os nós de retransmissão executam processos de desduplicação de mensagens, verificação de assinaturas e outras etapas de validação para propagar mensagens com mais eficiência. O melhor disso? Qualquer pessoa pode instalar e operar um nó de retransmissão.

Nós de participação ou nós de participação

São nós cuja função é fazer parte do grupo de nós que farão seu trabalho na geração, votação e validação dos blocos no Algorand. De certa forma, eles seriam o equivalente a mineradores PoW ou nós de piquetagem PoS.

Vault, uma nova forma de contabilidade blockchain

Outras inovações importantes no Algorand estão relacionadas à forma como seu token ALGO é gerado e gerenciado no blockchain, tanto no nível de geração de conta e token, quanto criptograficamente.

Lembremos que no blockchain é necessário saber como uma moeda é gerada para saber sua origem, e a partir daí, saber qual é o seu percurso ao longo de seu período de uso. No Bitcoin, isso é possível graças ao coinbase (que gera bitcoins) e UTXO (que nos dizem de onde vêm e para onde vão as moedas). No entanto, Algorand não usa nada disso. Em vez disso, Algorand criou o Vault, um sistema de bootstrapping ou de criação inicial de moedas completamente diferente.

O Vault é um sistema que permite desvincular o rastreamento de saldos de contas e transações. Assim, o Vault cria apenas um histórico recente de operações, onde as operações mais antigas não têm relevância.

Por outro lado, o Vault também permite que você use sharding para;

1. Fragmentar o status da conta entre os nós, para que cada nó não precise armazenar o status de todas as contas.
2. Permitir que todas as transações sejam validadas por todos os nós, usando um árvore de merkle para armazenar as informações de saldo de cada conta.
3. Armazene em cache de forma adaptativa as camadas superiores da árvore Merkle para que o custo da largura de banda de transferência de evidências Merkle cresça logaritmicamente com o número de contas.

Este sistema engenhoso evita que uma conta seja transformada em moedas do nada, ajuda a criar uma camada de defesa contra gastos duplos, agiliza a contabilização de moedas dentro da rede e, finalmente, torna o blockchain Algorand mais eficiente em termos de espaço do que outras opções como Bitcoin ou Ethereum.

A isso é adicionado um sistema de certificados criptográficos que visa reduzir o custo de convencer novos usuários da validade de um bloco. Para evitar trapaça, este sistema de certificado é verificável no nível da rede, o que evita que terceiros injetem certificados inválidos na rede, o que poderia criar saldos inexistentes em novas contas (gerar moedas do zero).

Como resultado, um blockchain Algorand com 500 milhões de transações ocuparia apenas cerca de 500 MB de espaço no disco rígido. O mesmo equivalente em Bitcoin, por outro lado, ocuparia um total de 5 GB. Isso é uma redução de 90% no tamanho do blockchain, sem diminuir, como eles defendem, a segurança.

Surpreso? Bem, em Bitcoin, eles estão atualmente procurando criar algo semelhante ao projeto UTReeXO sobre o qual falamos aqui na Bit2Me Academy. Com este projeto, o tamanho do blockchain pode ser bastante reduzido para novos nós que começam na rede.

Contratos inteligentes, o grande ativo de Algorand

Algorand também é um blockchain criado a fim de trazer à sua expressão máxima o smart contracts. Para isso, a Algorand criou o Algorand Smart Contracts 1 (ASC1). Esses contratos inteligentes são projetados para explorar todas as possibilidades do Algorand como uma rede. Para isso, o ASC1 faz uso do TEAL ou Transaction Execution Approval Language, ou sua ligação em Python, PyTEAL.

TEAL é uma linguagem baseada em pilha que se traduz em um bytecode injetado nas transações do Algorand, onde os parâmetros da transação podem ser verificados e a transação aprovada como se fosse uma assinatura. Os programas têm acesso somente leitura à transação à qual estão vinculados, às transações em seu grupo de transações atômicas e a alguns valores globais. Além disso, os programas não podem modificar ou criar transações, apenas rejeitá-las ou aprová-las.

Os programas TEAL precisam ser curtos e executados rapidamente, pois são executados online junto com a verificação de assinatura, verificação de regras de balanceamento de transação e outras verificações durante a montagem e validação de bloco. Graças a este recurso, é possível criar aplicativos úteis em menos de 100 instruções, o que, junto com um blockchain de alta velocidade, os faz rodar muito rapidamente. Na verdade, em média, um contrato inteligente escrito em TEAL leva em média cerca de 5 segundos. Outro ponto a favor do TEAL e da forma como ele funciona é que é muito econômico de administrar. Um contrato inteligente pode custar cerca de 0,001 ALGO para ser executado.

Abaixo, você verá um exemplo do TEAL, onde um contrato inteligente HTLC é escrito para o Algorand. Em comparação, o mesmo contrato inteligente HTLC escrito para Bitcoin usando Python, já que escrevê-lo em Bitcoin Script é muito mais complexo (embora mais curto em termos de escrita).

Além disso, outras funções que podem ser exploradas em Algorand com seus contratos inteligentes são:

1. Criação de contas de garantia (Pagamentos de caução)
2. Pagamentos de empréstimos e execuções de comissões
3. Pedidos limitados
4. Suscripciones
5. Obrigações garantidas
6. Desembolsos regulamentados e automatizados
7. Comissões recorrentes programadas / dívida recorrente
8. Gestão delegada de contas de alta segurança
9. Interface com provedores de dados fora da cadeia
10. Transferências atômicas entre cadeias
11. HELOC (linha de crédito do patrimônio líquido)
12. Bolsas descentralizadas (DEX)
13. Validação de reembolso
14. Trocas atômicas de cadeia cruzada.

Finalmente, os contratos inteligentes em Algorand também podem ser projetados em outras linguagens de programação como JavaScript, Java ou Go, o que permite uma ampla gama de opções para programar contratos inteligentes nesta plataforma de uma forma muito mais fácil. Claro, tudo isso é traduzido em TEAL e seu byetcode.

Principais características do projeto

A principal característica deste projeto é o blockchain público de código aberto. O mecanismo de consenso da Algorand promove desempenho, segurança e abertura de uma rede descentralizada. Dito isso, o desempenho das transações do Algorand está pronto para competir com os sistemas financeiros e de pagamento populares.

De acordo com a equipe de desenvolvimento, estas são as principais propriedades do protocolo Algorand:

1. Baixos requisitos de cálculo: não há necessidade de fazendas de mineração consumindo muita energia.
2. Acordo rápido: toda a comunidade concorda com o próximo bloco e confirma as transações com latência em cerca de um minuto durante o dimensionamento para muitos usuários.
3. Delegação: os detentores de tokens podem delegar seus tokens se quiserem participar do consenso.
4. Probabilidade de bifurcação extremamente baixa - os usuários podem confiar em um novo bloco assim que ele aparecer. Mesmo se a rede estiver temporariamente particionada, o Algorand garante que nenhum usuário tenha visões divergentes da transação confirmada.
5. Verdadeira descentralização: a rede não é controlada por poucos mineiros ou um grupo de validadores, uma vez que os proponentes e comitês são selecionados aleatoriamente.
6. Governança: os detentores de tokens da comunidade podem propor mudanças nos protocolos e concordar sobre sua capacidade de evolução.
7. Usando pesquisa científica e parceiros de negócios influentes: Algorand colabora com líderes de negócios de confiança que trabalham em empresas mundialmente famosas.
8. Distribuição total de tokens: 10.000 bilhões de tokens ALGO.
9. Estimativa de oferta em circulação de tokens ALGO a serem injetados no mercado (inicialmente por meio de leilões) durante os primeiros 5 anos (600 milhões de c / ano), num total de 3.000 milhões.
10. Recompensa estimada por participação (distribuída ao longo do tempo): 1.750 bilhão de tokens ALGO.
11. Nós de retransmissão ou corretores de retransmissão: 2.500 milhões de tokens ALGO.
12. Algorand & Algorand Foundation, Inc. (distribuído ao longo do tempo) 2.500 bilhões de tokens ALGO.
13. Concessões de usuário final (distribuídas ao longo do tempo): 250 milhões de tokens ALGO.

DeFi, o ponto forte de Algorand

Além disso, no final de 2019, este projeto propôs duas novas soluções para implementar na Camada 1 de sua plataforma:

1. A geração de novos tokens fungíveis
2. A execução de transferências atômicas multipartidárias (AMPT).
3. Essas soluções também fazem parte do protocolo de consenso, mantendo as características originais do blockchain. As soluções propostas são fundamentais para o desenvolvimento de aplicações DeFi como a tokenização de ativos financeiros; como derivativos, opções, swaps e outros valores mobiliários.

Além disso, algo chamado FutureFi ou Future Finance está sendo realizado. FutureFi nada mais é do que maximizar as capacidades DeFi. Para isso, busca criar um Layer-2 (um sistema off-chain) que permite dimensionar as capacidades de contrato inteligente da rede, juntamente com um sistema de armazenamento de dados descentralizado e muito mais.

Este é o futuro da Algorand, que está em construção e que conta com o apoio de várias empresas, universidades e comunidades que fazem a vida no mundo criptográfico.

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