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O que é o mecanismo de consenso da blockchain

12 mins
Atualizado por Maria Petrova

O tempo todo ouvimos falar do mecanismo de consenso proof of work ou do mecanismo proof of stake. Esses mecanismos são os mais populares do universo das blockchains, mas para que servem? 

No entanto, apesar de serem os mais famosos, não são os únicos que existem. Além disso, o que é um mecanismo de consenso e por que é essencial para a tecnologia blockchain e criptomoeda? Resumidamente, um mecanismo de consenso é estabelecido para validar transações em uma rede blockchain. Em outras palavras, eles mantêm a rede operando sem problemas e da forma mais honesta possível. 

Neste artigo, vamos entender o que é um mecanismo de consenso, como ele funciona e quais são as alternativas ao PoW e PoS.

Neste artigo:

O que é um mecanismo de consenso?

mecanismo de consenso

Mecanismos de consenso blockchain são algoritmos que as redes blockchain usam para manter a rede segura e operar sem problemas. Existem muitos mecanismos de consenso disponíveis, e discutiremos alguns deles em detalhes mais adiante neste artigo. 

Como funciona o mecanismo de consenso?

O que é um mecanismo de consenso? Para o que ele serve? E por que é essencial para a rede blockchain e as criptomoedas?

Toda rede blockchain consiste em um conjunto de nós. Esses nós funcionam de diferentes maneiras para validar as transações que passam pela rede para criar um novo bloco. O algoritmo com o qual esses nós validam as transações depende do mecanismo de consenso da rede blockchain. Essencialmente, o mecanismo de consenso é o conjunto de regras que os nós usam para validar um novo bloco.

Mecanismos de consenso também ajudam a garantir que a rede seja segura e protegida. Além disso, cada sistema de consenso tem requisitos diferentes para que os participantes se tornem validadores. Por exemplo, para se tornar um validador em PoS, os participantes devem depositar um número mínimo de tokens nativos da rede blockchain. Esses requisitos geralmente são altos, pois podem ajudar a manter os ataques maliciosos afastados.

Outro recurso que os mecanismos de consenso adicionam à rede blockchain é a escalabilidade. Alguns mecanismos de consenso funcionam com mais eficiência do que outros para garantir transações rápidas e seguras nas quais os participantes podem confiar. A escalabilidade permite que a rede processe um grande número de transações na velocidade da luz. Este é um recurso especialmente importante para a tecnologia blockchain e criptomoedas devido à sua crescente popularidade e adoção global.

Todos os mecanismos de consenso têm consumo de energia, segurança e escalabilidade diferentes, mas têm uma coisa em comum: manter a rede segura e honesta.

Trilema da blockchain

A maioria das blockchains tem três atributos necessários – escalabilidade, descentralização e segurança – que os desenvolvedores devem encontrar uma maneira de codificar no DNA algorítmico da rede. Essas três prioridades concorrentes foram apelidadas de “trilema da blockchain” por Vitalik Buterin, cofundador da Ethereum.

A busca por projetar e implementar um modelo de governança de rede descentralizado eficaz que equilibre todos esses três atributos é um desafio em aberto. Portanto, várias redes criaram diferentes mecanismos de consenso de blockchain que melhor atendem às suas prioridades estratégicas.

Quais são os mecanismos de consenso?

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1 – Proof of Work (PoW)

No mecanismo de proof of work, os nós validadores competem entre si para resolver quebra-cabeças complexos. O nó que completar o quebra-cabeça primeiro ganha o token nativo da rede como recompensa

​​Também conhecidos como “mineração”, os mecanismos de consenso do PoW contêm alguns contras, incluindo a necessidade de hardware caro para minerar, consumo de energia extenso e podem levar muito tempo para validar uma transação. Devido aos seus requisitos robustos, pode haver menos validadores em uma rede PoW do que em uma rede PoS.

Como o primeiro mecanismo de consenso usado para a tecnologia blockchain, o proof of work é frequentemente visto como o mais seguro, confiável e verdadeiramente descentralizado de todos os outros mecanismos. A desvantagem é que a escalabilidade rapidamente se torna um problema com a crescente popularidade e adoção do blockchain. O Bitcoin (BTC) é um exemplo de rede que utiliza o mecanismo de consenso PoW. 

2 – Proof of Stake (PoS)

PoS é um mecanismo de consenso que requer depositar uma certa quantidade de tokens para se tornar um nó validador. O nó validador é responsável por validar transações verdadeiras na rede e, por sua vez, manter a rede segura. 

Se um nó valida uma transação que não é verdadeira, ele é penalizado com a perda de alguns de seus tokens depositados. Esse mecanismo específico não requer hardware muito pesado e complicado, permitindo que mais partes participem. Além disso, como incentivo, os mecanismos de PoS recompensam os validadores com taxas de transação em vez de emitir tokens. 

Assim, os mecanismos de proof of stake provam ser energeticamente eficientes e deflacionários.

Em um dos momentos mais históricos para criptomoedas, o Ethereum atualizou recentemente para um algoritmo PoS. A mudança do Ethereum pode ser o avanço que a rede precisa para resolver seus problemas de escalabilidade e altas taxas de gás

O que isso significará para o preço do ETH? Só o tempo irá dizer. Outras redes que utilizam o consenso PoS são Cardano, Polkadot, Tezos e EOS.

3 – Proof of Authority (PoA)

O proof of authority (PoA) utiliza o que é chamado de modelo baseado em reputação para ajudar a validar transações e gerar novos blocos. Na maioria dos casos, os validadores dentro de uma blockchain de consenso PoA são usuários que foram selecionados e aprovados por outros participantes da rede para atuar como moderadores do sistema.

Como resultado, os validadores são tipicamente investidores institucionais ou outros parceiros estratégicos dentro do ecossistema blockchain que têm interesse no sucesso a longo prazo da rede e estão dispostos a divulgar suas identidades por uma questão de responsabilidade.

Portanto, enquanto as blockchains PoS forçam os nós validadores a colocar capital financeiro na linha para garantir ações favoráveis, as blockchains PoA exigem que os validadores coloquem seu capital social na linha. Dito isto, muitas blockchains PoA também exigem que os validadores de rede em potencial invistam pesadamente na rede em um nível financeiro, além de apostar em sua reputação.

Isso permite que a rede filtre possíveis validadores com motivos indiferentes ou duvidosos, enquanto incentiva financeiramente nós honestos que estão dispostos a assumir um compromisso de longo prazo.

Devido ao seu processo de seleção de validadores, as blockchains PoA são frequentemente consideradas relativamente centralizadas (ou “semicentralizadas”) por natureza. No entanto, o fato de a maioria das blockchains PoA limitar o número de validadores permitidos em sua rede ajuda esses sistemas a alcançar um alto nível de escalabilidade.

Como resultado, os mecanismos de consenso de PoA são geralmente considerados incompatíveis com sistemas totalmente descentralizados e sem permissão, mas podem ser uma escolha eficaz para blockchains ou consórcios privados e autorizados que consideram útil divulgar publicamente suas principais partes interessadas no ecossistema.

A VeChain e TomoChain são exemplos de redes que utiliza o mecanismo de consenso PoA. 

4 – Proof of Burn (PoB)

Com o PoB, os mineradores destroem intencionalmente e permanentemente, ou “queimam”, tokens para obter um direito proporcional de minerar novos blocos e verificar transações. Quanto mais tokens um minerador queimar, maior a chance de o minerador ser selecionado como o próximo validador de bloco.

Ao demonstrar sua dedicação à rede por meio da destruição intencional de tokens, em vez de gastar recursos computacionais e alavancar um poderoso hardware de mineração, os mineradores em uma configuração PoB podem operar usando muito menos energia do que os sistemas PoW clássicos geralmente precisam.

O mecanismo de consenso PoB é utilizado pelas redes Counterparty, Slimcoin e Factom.

5 – Proof of Capacity (PoC)

mecanismo de consenso

O proof of capacity – também conhecida como proof of space – usa o espaço disponível no disco rígido no dispositivo de um minerador para decidir seus direitos de mineração e validar transações em vez de gastar poder computacional.

Com o PoC, uma lista de possíveis soluções de mineração é armazenada no disco rígido do dispositivo de mineração antes mesmo do início da atividade de mineração, com discos rígidos maiores capazes de armazenar mais valores de soluções potenciais. Como resultado, quanto mais capacidade de armazenamento um minerador tiver, maior a chance de que o minerador seja capaz de corresponder ao valor de hash necessário de um novo ciclo de geração de bloco e ganhar a recompensa de mineração.

Este protocolo foi projetado para evitar tanto as ineficiências energéticas dos mecanismos clássicos de proof of work (PoW) quanto os incentivos de acumulação trazidos por muitas configurações de proof of stake (PoS). Este protocolo tem várias semelhanças com o mecanismo de consenso de proof of storage da Filecoin.

O mecanismo de consenso de proof of capacity é usado pelas redes Permacoin, Burstcoin e SpaceMint.

6 – Proof of History (PoH)

O protocolo proof of history opera por meio de um registro histórico integrado que comprova o momento específico em que ocorreu cada evento na cadeia. Enquanto a maioria das outras blockchains exigem que vários validadores concordem coletivamente sobre quando cada transação ocorreu, cada validador Solana individual mantém seu próprio relógio interno codificando a passagem do tempo em um simples SHA-256, função de atraso verificável de hash sequencial (VDF).

Cada vez que os validadores da Solana se comunicam, uma prova criptográfica da ordem relativa e da hora de cada mensagem é registrada no registro da rede, permitindo que a rede ignore os relógios locais e acomode todos os possíveis atrasos da rede em seu próprio tempo. Isso permite a entrega e a remontagem eficientes de todos os dados de transação envolvidos sem a necessidade de esperar por confirmações de blocos sequenciais em toda a rede.

Ao alcançar o consenso de blockchain via PoH, Solana é capaz de alcançar tempos de confirmação notavelmente rápidos sem sacrificar a segurança e ainda manter um grau relativo de descentralização.

7 – Proof of Contribution (PoC/PoCo)

Os protocolos do proof of contribution (PoC ou PoCo) contam com algoritmos especializados para monitorar as contribuições de todos os nós ativos dentro de uma rede durante cada rodada de consenso e, em seguida, conceder o direito de gerar o próximo bloco ao(s) nó(s) com o maior valor de contribuição. Com o PoC, cada ação executável pode receber um limite de confiança específico que determina o nível mínimo de confiança necessário para que o cálculo vinculado a essa ação seja validado pela rede.

Dentro de um mecanismo de consenso PoC, os usuários que desejam realizar um cálculo on-chain devem fazer um depósito de segurança antes de realizar qualquer cálculo. O nível de contribuição de cada usuário é uma função do histórico e do valor da aposta desse usuário, bem como da precisão do resultado calculado para qualquer ação.

Para cada rodada de consenso, os resultados computacionais relevantes são propostos por uma série de usuários elegíveis até que um usuário proponha com sucesso um resultado com um nível de confiança que atenda ao limite de confiança necessário do cálculo.

A partir daí, os nós que computarem o resultado validado serão recompensados ​​com a taxa de transação do usuário que solicitou a ação on-chain que acabou de ocorrer e receberão a aposta perdida pelos usuários que calcularam um resultado errado antes que as reputações de todos os usuários participantes sejam reajustado.

Em praticamente todos os casos, vários usuários acabarão fornecendo o mesmo resultado preciso para qualquer cálculo. Nesses casos, os níveis de confiança desses usuários são agregados para calcular a pontuação geral de confiança do resultado e os usuários dividem as recompensas de consenso. Embora não seja amplamente utilizado, o PoC foi efetivamente implementado em projetos como o iExec.

8 – Proof of Importance (PoI)

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O proof of importance (PoI) é um desdobramento do PoS que se esforça para adotar uma abordagem mais holística para avaliar as contribuições nodais, em vez de se concentrar apenas nos requisitos de capital para participação em consenso. Enquanto os mecanismos tradicionais de consenso de PoS consideram apenas a quantidade de capital que um nó investiu ao determinar seus recursos de governança proporcional, os mecanismos do proof of importance (PoI) incorporam fatores adicionais ao pesar o respectivo nível de influência na cadeia de cada nó.

Embora os critérios de pontuação exatos usados ​​no PoI variem, muitos desses mecanismos de consenso emprestam recursos dos algoritmos de consenso usados ​​no agrupamento de redes e classificação de páginas. Fatores comuns incluem o número de transferências das quais um nó participou em um determinado período de tempo e o grau em que diferentes nós estão interligados por meio de clusters de atividade.

O PoI ajuda a mitigar o risco de excesso de concentração de agência e riqueza em uma rede blockchain, uma vez que os principais detentores de tokens da rede não exercem poder absoluto sobre a rede. Como a pontuação de importância de cada nó é dinâmica e baseada na atividade da rede, esse mecanismo de consenso também desencoraja bifurcações de blockchain que desperdiçam, pois os usuários precisariam gastar recursos para permanecer ativos em ambas as redes bifurcadas para manter sua pontuação.

Isso é contrário aos mecanismos tradicionais de PoS, nos quais o custo marginal de criar um bloco é zero e os usuários podem continuar validando blocos sem esforço no caso de uma bifurcação. O mecanismo de consenso PoI foi introduzido pela primeira vez pelo projeto New Economy Movement (NEM).

9 – Proof of Storage (PoStorage)

O proof of storage depende de dados em vez de apostas financeiras. Devido à maneira como o PoStorage opera, esse protocolo é usado principalmente em redes onde os recursos de armazenamento de dados descentralizados desempenham um papel proeminente.

No PoStorage, a probabilidade de um nó ser selecionado para minerar novos blocos é determinada pela quantidade de armazenamento de dados que o nó contribuiu ativamente para a rede. Portanto, esse protocolo é semelhante ao Proof of Stake, mas em vez de usar tokens depositados para determinar a influência na cadeia, o PoStorage alcança consenso ao provar que cada participante da rede está realmente fornecendo os serviços de armazenamento de dados específicos que eles afirmam ser e recompensando-os em conformidade.

O Filecoin usa duas formas exclusivas de PoStorage: proof of replication (PoRep) e proof of spacetime (PoSpacetime). O PoRep permite que um nó verifique se um dado específico foi replicado para seu próprio armazenamento físico exclusivamente dedicado. Com o PoSpacetime, a rede Filecoin seleciona aleatoriamente mineradores dos quais os dados são lidos para verificações e compactados em uma prova do PoSpacetime.

A partir daí, os mineradores devem fornecer publicamente a prova correspondente de que a determinada codificação de dados permaneceu em armazenamento físico continuamente durante um período de tempo especificado, verificando assim se cumpriu suas funções durante um determinado período de tempo.

Como resultado, o PoRep é usado para provar que um minerador armazenou uma cópia exclusiva de um dado no momento em que os dados foram selados, enquanto o PoSpacetime é usado para verificar nodos aleatórios e verificar se eles estão dedicando continuamente espaço de armazenamento para esses mesmos dados ao longo do tempo.

Além do Filecoin, o Storj é outro projeto notável que conta com o mecanismo de consenso proof of storage.

Qual é a diferença entre os mecanismos?

No geral, a diferença entre cada mecanismo de consenso é o consumo de energia, seleção de validadores, como as transações são verificadas, escalabilidade, nível de privacidade e velocidade das transações. Em última análise, cada mecanismo de consenso tem suas vantagens e desvantagens, mas fornece um nível de segurança e honestidade à rede blockchain.

Por exemplo, o algoritmo de PoA é ideal para qualquer setor que lide com cadeias de suprimentos. Esse sistema de consenso pode trazer transparência e clareza à segurança alimentar e ao rastreamento de itens. As desvantagens do mecanismo de proof of authority são irrelevantes neste caso, pois a privacidade não é tão preocupante quanto a escalabilidade, e o baixo custo das transações sim.

O tipo de mecanismo de consenso que uma rede usa determinará sua escalabilidade, tempo de transação e nível de privacidade. O que funciona bem com uma entidade pode não funcionar tão bem com outra. Ao escolher um mecanismo de consenso, as redes blockchain devem levar em consideração a população e o caso de uso para fornecer aos usuários uma experiência confiável e fácil de usar.

Um mecanismo é melhor do que o outro?

Não é tão simples quanto preto e branco. Cada mecanismo de consenso tem suas vantagens e desvantagens. Embora um mecanismo de consenso possa fornecer mais escalabilidade e velocidade em comparação com outro, pode fornecer menos segurança e descentralização do que outro mecanismo de consenso. 

Cada mecanismo serve a um propósito semelhante: trazer transparência e honestidade para a rede. Não seria justo dizer que um mecanismo de consenso é absolutamente melhor que o outro. Esses mecanismos funcionam de maneira diferente e podem ser melhores com uma rede do que com outra. 

Algumas redes blockchain podem priorizar a privacidade sobre a velocidade, então escolhem um mecanismo de consenso que melhor atende a essas prioridades, como o proof of work. Outra rede, por outro lado, pode priorizar a escalabilidade e o tempo de transação sobre a privacidade, para que possa escolher um mecanismo de consenso menos privado.

O mecanismo de consenso que uma rede escolhe depende completamente de quais são suas prioridades e para qual propósito a rede servirá. 

Perguntas frequentes

O que é um mecanismo de consenso?

Qual é o melhor mecanismo de consenso?

Se você quiser saber mais sobre mecanismo de consenso, confira os nossos artigos educacionais. Afinal, aqui você pode encontrar todas as informações de que precisa para começar!

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