O que é Prova de Participação / Proof of Stake (PoS)?

Pontos Essenciais

Eficiência como padrão: A transição da Prova de Trabalho (Proof of Work) para a Prova de Participação (Proof of Stake) não é apenas uma melhoria técnica, mas uma necessidade de sustentabilidade que reduz o impacto ambiental da blockchain em mais de 99%.
Democratização do consenso: Diferentemente da mineração tradicional, que exige hardware caro (ASICs), o PoS permite que qualquer detentor de ativos participe da segurança da rede por meio do staking.
Segurança econômica versus segurança computacional: A integridade da rede não depende de força bruta, mas de incentivos alinhados; os validadores arriscam seu próprio capital (penalidades) contra comportamentos maliciosos.
Vetor de escalabilidade: Ao eliminar a competição para resolver problemas matemáticos, o PoS facilita tempos de bloco mais rápidos e uma maior capacidade de processamento de transações por segundo (TPS).

O Teste de Participação, é um dos dois protocolos de consenso mais usados na tecnologia blockchain. O nome dele em inglês é Prova de participação. Daí deriva a sigla PoS, com a qual é conhecida. O objetivo deste algoritmo, como em PoW, é criar consenso entre todas as partes que compõem a rede.

Você pode analisar as diferenças e semelhanças entre os dois protocolos neste guia completo. Comparação PoW vs PoS.

Em nós que trabalham em PoS são chamados validadores. A decisão sobre qual nó validar um bloco é feito aleatoriamente, mas dando maior probabilidade para aqueles que atendem a uma série de critérios. Entre esses critérios podemos citar a quantidade de moeda reservada e o tempo de participação na rede, mas outros podem ser definidos.

Uma vez estabelecido, o processo de seleção de nós começa aleatoriamente e quando termina, os nós escolhidos poderão validar transações ou criar novos blocos.

Isso mostra que o Proof of Stake é um processo completamente diferente do conhecido protocolo Proof of Work (PoW). Onde cada um de seus nós faz um trabalho computacional pesado para resolver quebra-cabeças criptográficos. Ao contrário do PoW, que requer grandes quantidades de energia e equipamentos especializados para realizar suas operações, o PoS é um processo muito mais simples e com baixo consumo de energia. Por esta razão, muitos projetos de blockchain estão interessados neste novo protocolo.

A primeira moeda a usar esse protocolo foi Peercoin em 2012. Então outros apareceram como NXT y Bitshares quem também usa esse protocolo.

Por que foi criada a Prova de Participação?

O protocolo Proof of Stake foi criado pelo renomado desenvolvedor Rei ensolarado, em 2011. Em 2012, King apresentou formalmente o whitepaper de o PPCO, onde deixou claro como funcionava o algoritmo PoS. O objetivo era resolver alguns problemas conhecidos do protocolo PoW. Entre eles estão os seguintes:

Falta de escalabilidade e velocidade. O processo de mineração adiciona um alto nível de latência para poder aprovar transações e produzir novos blocos. No entanto, o PoS evita essa situação. Em blockchains PoS, as verificações são realizadas por nós com alta quantidade de moedas. Dessa forma, as verificações são feitas rapidamente, impactando positivamente na escalabilidade e velocidade da rede.
O alto consumo de energia do processo de mineração. O processo de mineração em O PoW requer muito poder de computação, que geralmente vem de máquinas com alto consumo de eletricidade. O PoS transforma o processo de mineração em um processo de participação refletido na posse de moedas ou no tempo dentro da rede.
A descentralização da rede. Este é um problema que afeta as redes PoW e que está se tornando cada vez mais palpável quando se olha para grandes pools de mineração. Uma situação que centraliza a rede nas mãos de poucos. A PoS busca resolver isso, diversificando e democratizando o acesso aos participantes nas diferentes tarefas da rede.
Retirar interesses financeiros de ataques de 51%. Os ataques de 51%, são um dos medos recorrentes nas redes PoW. Basta que um grupo de mineração mal-intencionado tenha 51% do poder de computação da rede para o desastre. Pois, com essa capacidade, o grupo de mineração pode manipular a blockchain à vontade. Mas num sistema PoS, isso só é possível se o invasor possuir 51% de todas as moedas. Se o atacante fizer esse ataque, o valor da moeda tende a cair. O que leva a perdas económicas muito grandes para o atacante. Esta situação serve como um impedimento para impedir estes ataques, mantendo a segurança da rede.

Como funciona a Prova de Participação?

A operação do protocolo Proof of Stake é bastante particular.

Este sistema procura incentivar os participantes a ter uma certa quantidade de moedas em todos os momentos. Isso permite que sejam escolhidos pelo processo de seleção aleatória que é realizado para designar tarefas. Nesse esquema, quem tem mais reservas tem maior peso na rede e maiores oportunidades de ser escolhido. Uma vez escolhido, web3 ou wa podem validar transações e criar novos blocos dentro da rede. Permitindo-lhes receber ganhos e incentivos pelo trabalho realizado.

Exemplo de protocolo PoS

Uma forma mais simples de explicar este processo seria o seguinte exemplo:

Imagine que você faz parte de uma rede de 100 investidores. A partir dessa rede, um primeiro grupo de 50 investidores possui 1,000 moedas cada. Outro grupo de 30 investidores detém 2,500 moedas cada. E um último grupo de 20 investidores, possuem 10,000 moedas cada. Na tabela a seguir, poderá ver os dados de cada um dos grupos mencionados e o peso da participação na rede.

Um exemplo simples de PoS ou Prova de Estaca

Assim, é claramente visto que o Grupo C, é quem tem a maior participação na rede. Um total de 61,54% e 200.000 moedas para ser exato. Agora, é hora de realizar o processo de seleção aleatória na rede. Isto significa que aqueles que estão no grupo C têm mais probabilidade de serem selecionados. Mas não são apenas eles selecionados. Também participam membros do Grupo A e B. Isst é feito para democratizar e descentralizar a rede.

Maior posse não garante a seleção como um nó, mas oferece maiores oportunidades. Com isso, busca-se que todos aqueles que estão dentro da rede sejam beneficiados sem sofrer discriminação. Além disso, qualquer um dos investidores dos Grupos A e B pode investir mais para aumentar seu nível de participação.

Uma vez selecionados, os investidores têm a capacidade de realizar as tarefas que lhes são permitidas. Os investidores realizam essas tarefas para receber incentivos e ganhos proporcionais à sua participação no sistema. Após a rodada, o processo de seleção é reiniciado para que outros investidores possam participar.

Além disso, os fundos usados como holdings não podem ser usados e devem ser bloqueados no blockchain. Dessa forma, garante-se que os recursos estarão sempre disponíveis como garantia para o nó validador. No entanto, o nó você pode adicionar novos fundos a qualquer momento, a fim de aumentar ainda mais o seu nível de participação.

Características de PoS

O protocolo Proof of Stake (PoS) possui uma ampla variedade e recursos poderosos, entre os quais podemos mencionar:

é uma tecnologia mais respeitoso com o meio ambiente. Isso se deve ao fato de não precisar de máquinas potentes para as atividades de mineração. O que significa que seu consumo de energia é reduzido.
Permite uma melhor alinhamento de objetivos e incentivos entre os membros da rede. Desta forma, cada um dos que fazem parte da rede procura manter a referida rede por um longo período de tempo.
Melhora a descentralização e democratiza o acesso à rede. Isso graças ao fato de que todos podem participar da rede, desde que cumpram sua cota de participação. Nas redes PoS não se aplicam os conceitos de mineração e os equipamentos que esta tarefa implica. O que evita a concentração do poder em poucas mãos pelo quão cara pode ser sua atividade.
A entrega de recompensas é mais proporcional. Devido ao sistema de seleção aleatória dentro da rede, que visa atribuir tarefas a quem possui a moeda. Quem tem mais posse tem mais chance de ser escolhido, de fazer apurações e receber lucros com isso.
A segurança da rede é muito maior. Já que resolve ou atrapalha certos esquemas de ataque já conhecidos, como o ataque 51%.
Oferece maior escalabilidade. Isso é usado como uma de suas principais características. A velocidade e escalabilidade das redes PoS superam em muito as redes PoW, pois não requer nenhum trabalho computacional intensivo que consome muito tempo. Isso torna o PoS perfeito para qualquer blockchain que queira ser usado como um sistema de pagamento de varejo, onde é necessário verificar um grande número de transações por segundo.
Existe o risco de perder fundos devido a ataques maliciosos. Os sistemas PoS exigem que a carteira do usuário esteja sempre aberta e conectada à Internet. Isso cria um problema de segurança que pode permitir que hackers explorem vulnerabilidades para roubar fundos dessas carteiras. Mais um motivo para seguir critérios de segurança comuns ao usar este sistema.

Blockchains em destaque com Proof of Stake (PoS)

O modelo Proof of Stake (PoS) foi adotado por diversas blockchains renomadas, impulsionando inovação e eficiência no setor. Abaixo, destacamos algumas das mais influentes:

Ethereum (ETH)

Após um longo e detalhado processo de desenvolvimento, Ethereum concluiu sua transição de Prova de Trabalho (PoW) para Prova de Participação (PoS) com a atualização «A Fusão» em setembro de 2022. Essa mudança histórica posicionou o Ethereum como a blockchain líder a migrar para o PoS, com o objetivo de melhorar drasticamente sua escalabilidade, reduzir seu consumo de energia em mais de 99% e estabelecer as bases para melhorias futuras. Os validadores do Ethereum devem realizar o staking de 32 ETH para executar um nó validador e participar da segurança da rede, recebendo recompensas por isso.

Cardano (ADA)

Cardano Cardano é uma blockchain pioneira no uso de PoS, tendo desenvolvido seu próprio protocolo, chamado Ouroboros. Ouroboros é um protocolo PoS validado academicamente e revisado por pares, que se destaca por seu foco em segurança, sustentabilidade e interoperabilidade. Na Cardano, os detentores de ADA podem delegar seus tokens a um pool de stake gerenciado por terceiros ou administrar seu próprio pool, participando assim do consenso e recebendo recompensas.

Esquerda (ESQUERDA)

Solana Solana utiliza um modelo sofisticado que combina Prova de Participação (PoS) com Prova de Histórico (PoH). PoH é uma construção criptográfica que fornece uma maneira de certificar a passagem do tempo entre eventos, permitindo uma validação de transações mais eficiente. Essa combinação permite que Solana alcance velocidades de transação extremamente altas e taxas baixas, tornando-a uma forte concorrente em aplicativos descentralizados (dApps) e DeFi. Os validadores em Solana devem fazer stake de SOL para participar da rede.

Polkadot (DOT)

Polkadot Ela utiliza um mecanismo de consenso PoS chamado GRANDPA/BABE. Sua arquitetura de parachain permite que múltiplas blockchains especializadas (parachains) operem em paralelo, conectadas a uma cadeia principal (Relay Chain). A segurança de toda a rede Polkadot é mantida por meio do consenso PoS na Relay Chain, onde validadores protegem a cadeia e participam da validação dos blocos da parachain. Os detentores de DOT podem fazer stake de seus tokens para se tornarem validadores ou delegar a outros validadores.

Essas blockchains, entre muitas outras, demonstram a versatilidade e o poder do Proof of Stake (PoS) como um protocolo de consenso, oferecendo caminhos claros para maior escalabilidade, sustentabilidade e eficiência no mundo do blockchain.

O Futuro do PoS: Inovações e Desafios

A Prova de Participação (PoS) não é um protocolo estático; ela continua a evoluir com inovações que buscam aprimorar sua eficiência, segurança e descentralização. Uma das áreas de desenvolvimento mais significativas é a otimização da seleção de validadores e da gestão de recompensas. Diversos algoritmos e modelos de staking (desde delegação direta até pools gerenciados profissionalmente) estão sendo explorados para aprimorar a distribuição de staking e mitigar potenciais pontos de centralização.

Outro aspecto crucial é o aprimoramento da segurança. Embora o PoS ofereça vantagens inerentes contra certos tipos de ataques, pesquisas em andamento concentram-se em fortalecer a resiliência contra ataques de corte (penalizando validadores por mau comportamento) e em garantir a robustez do código do protocolo. O surgimento do PoS "líquido" (staking líquido), que permite aos usuários ganhar um token que representa seu stake e usá-lo em outras aplicações DeFi enquanto continuam a gerar recompensas, adiciona uma camada de complexidade, mas também de utilidade e liquidez ao ecossistema.

Apesar de suas vantagens, os desafios permanecem. Inicializar e manter uma participação significativa pode ser uma barreira de entrada para alguns usuários, embora soluções e pools de participação delegada busquem mitigar esse obstáculo. Garantir que o modelo PoS promova uma descentralização genuína e não leve a uma nova forma de concentração de poder (desta vez, por meio da acumulação de capital) continua sendo um objetivo fundamental para a comunidade.

O caminho para um futuro mais escalável e sustentável para blockchains está intrinsecamente ligado ao sucesso e à melhoria contínua de protocolos como o Proof of Stake. À medida que mais redes adotam e aprimoram esses mecanismos, é provável que vejamos um ecossistema blockchain mais eficiente, acessível e ecologicamente correto.

FAQ – O que é Prova de Participação (PoS)?

Como exatamente é determinado qual validador é escolhido para criar o próximo bloco no PoS?

A seleção do validador no PoS é normalmente uma combinação de fatores, não um simples sorteio aleatório. Os protocolos mais comuns usam algoritmos que ponderam a quantidade de criptomoeda que o validador apostou, o tempo que ele manteve essa participação e, às vezes, a aleatoriedade introduzida por mecanismos de loteria ou funções criptográficas. A ideia principal é que quanto maior a sua participação e comprometimento com a rede, maiores as chances de ser selecionado, mas isso não é 100% garantido. Isso busca incentivar a fidelidade e o investimento de longo prazo, mantendo um grau de descentralização para evitar que alguns "gigantes" controlem toda a rede.

O PoS é mais seguro que o PoW?

A segurança da blockchain é multifacetada. Enquanto a Prova de Trabalho (PoW) depende da dificuldade computacional para ser segura, tornando-a resistente a ataques que exigem grande poder computacional, a Prova de Participação (PoS) depende da segurança econômica. Um ataque bem-sucedido à PoS exigiria que um invasor possuísse uma maioria significativa (geralmente mais de 51%) das criptomoedas em circulação para manipular a cadeia. Tal aquisição seria extremamente custosa e, se o ataque fosse bem-sucedido, o valor da moeda provavelmente despencaria, resultando em enormes perdas financeiras para o invasor. Portanto, a PoS é considerada segura devido à dissuasão econômica que oferece. No entanto, a segurança do código subjacente e a implementação correta de mecanismos de penalidade (corte) são cruciais para sua eficácia.

O que acontece se um validador que apostou suas moedas ficar offline ou agir de forma maliciosa?

Em protocolos de Prova de Participação (PoS), validadores que não cumprem com suas responsabilidades ou tentam comportamento fraudulento (como validar transações inválidas ou tentar gastar em duplicidade) são penalizados. Essa penalidade, comumente conhecida como "slashing", envolve a perda de parte ou de toda a criptomoeda que o validador havia depositado. Esse mecanismo atua como um forte desincentivo a maus comportamentos e ajuda a manter a integridade da rede. Se um validador ficar offline temporariamente, ele pode simplesmente perder a oportunidade de validar blocos e ganhar recompensas durante esse período, sem ser penalizado, a menos que a desconexão seja prolongada ou intencional.

O que é delegação de participação?

A delegação de staking é um processo pelo qual detentores de criptomoedas que não desejam ou não podem executar seu próprio nó validador (devido a requisitos técnicos ou de capital) podem "delegar" suas moedas a um validador existente. Em troca dessa delegação, o validador normalmente recebe uma parte das recompensas e as compartilha com aqueles que delegaram seus fundos a ele. Esse modelo é vital para a descentralização na Prova de Participação (PoS), pois permite que um número maior de usuários, mesmo aqueles com pequenas quantias de criptomoedas, participem da segurança e do consenso da rede. Sem delegação, a barreira de entrada para se tornar um validador pode ser muito alta, levando a uma concentração de poder em alguns poucos grandes operadores, semelhante ao que o PoW busca evitar.

O PoS pode ser centralizado?

Embora a Prova de Participação (PoS) tenha sido projetada para ser mais democrática do que a Prova de Trabalho (PoW), ela não é imune a tendências de centralização. O "vício em centralização" na PoS pode se manifestar se um pequeno número de entidades acumular uma parcela desproporcionalmente grande do fornecimento total da criptomoeda. Essas grandes participações lhes dariam uma probabilidade maior de serem selecionadas como validadoras e acumularem ainda mais recompensas, criando um ciclo de poder e acumulação de riqueza. Para mitigar isso, é fundamental que os protocolos de PoS incentivem a participação por meio de delegação, mantenham os requisitos de validação baixos (na medida do possível sem comprometer a segurança) e tornem a distribuição da moeda o mais equitativa possível desde sua emissão inicial. A inovação contínua nos mecanismos de governança e delegação é fundamental para manter uma rede PoS saudável e descentralizada.