A tecnologia blockchain, que serve de alicerce para o bitcoin (BTC) e muitas outras criptomoedas, é basicamente uma base de dados, mas é bem diferente de qualquer registro típico e centralizado.
É descentralizado e operado por nós operados em grupo e distribuídos em todo o mundo, sem autoridade central para tomar decisões ou estabelecer regras.
Então como você garante a segurança de uma rede descentralizada e garantir que todos concordem com os conteúdos no registro? É aí que entra o algoritmo de consenso de prova de trabalho (“proof of work ou PoW, na sigla em inglês) do Bitcoin.
Ao se combinar com a criptografia de chaves públicas, o algoritmo de consenso de prova de trabalho garante a segurança do registro distribuído e protege a rede de ataques de “gasto duplo” enquanto acrescenta novos blocos de transação ao blockchain e gera recompensas em bitcoin.
O mecanismo prova de trabalho exige que mineradores de bitcoin compitam para acertar números usando seus computadores – um processo que consome muita energia elétrica.
É difícil de propósito, mas as recompensas resultantes em bitcoin podem ser extremamente valiosas.
Proof of work é fundamental à operação contínua do Bitcoin, mas seu consumo de energia sofreu muitas críticas e algumas outras criptomoedas adotaram um modelo bem diferente chamado “proof of stake” (PoS).
Entenda, neste artigo do Decrypt, como a prova de trabalho funciona, por que é necessário para o Bitcoin e quais são suas desvantagens.
O que é um mecanismo de consenso?
Diferente de uma base de dados tradicional e supervisionada por um administrador, um blockchain público é uma rede descentralizada ponto a ponto na qual qualquer participante pode contribuir.
O consenso é fundamental para que tal rede distribuída funcione, dada a potencialidade de milhares de operadores de nós: devem concordar sobre o estado da rede para que funcione adequadamente.
Um mecanismo de consenso é o processo pelo qual a rede determina, de forma confiável e automática, qual bloco (registro de transações recentes) enviado por um participante será acrescentado ao blockchain, além de emitir e recompensá-los com novas criptomoedas.
O que é proof of work e como funciona?
Proof of work é o mecanismo de consenso designado para o Bitcoin por seu criador, Satoshi Nakamoto. Um modelo parecido foi implementado pela Ethereum (ETH), Litecoin (LTC), Dogecoin (DOGE) e outras criptomoedas desde então.
Nesse modelo proof of work, mineradores executam software de hashing em seus computadores, que aproveita o poder de seu hardware para solucionar complexas equações matemáticas.
No fim das contas, a matemática é arbitrária: mineradores realizam a tarefa para o bem da rede, para gastar recursos computacionais preciosos em troca de uma possível recompensa.
É um processo intencionalmente difícil para evitar possíveis ataques à rede, mas isso significa que computadores mais poderosos têm uma vantagem.
Desde o início da rede Bitcoin, existe uma “corrida armamentista” entre mineradores, que inicialmente usavam processadores (ou CPUs) para minerar bitcoin antes de migrarem para avançadas placas de vídeo (ou GPUs) e, em seguida, hardware de mineração com chips de circuito integrado de aplicação específica (ou ASICs).
“Proof-of-work tem a bela propriedade de poder ser confiável por meio de intermediários com necessidade mínima de confiança” – Satoshi Nakamoto.
Usuários do Bitcoin transmitem as transações ao blockchain e mineradores as coletam em um bloco e competem pela comprovação de tarefas (“proof of work”) para se tornarem os primeiros a solucionar a equação por meio de um processo chamado “hashing”.
O minerador ou pool de mineração cujo bloco é aceito ganha bitcoin como recompensa. Atualmente, a recompensa é de 6,25 BTC por bloco.
Anteriormente, era 50 BTC e essa quantidade é reduzida pela metade a cada quatro anos. Esse processo de repete a cada dez minutos conforme novos blocos são escritos e novos bitcoins são emitidos e concedidos.
O processo de mineração do Bitcoin deriva do Hashcash, um sistema proof of work inventado por Adam Back em 1997 para combater o spam de e-mails. Back, por ser um bitcoiner, negou ser o criador da criptomoeda.
Por que proof of work é importante?
Proof of work é um elemento fundamental à rede Bitcoin. Sem utilizar esse processo que consome energia, seria fácil para que agentes maliciosos atacassem a rede e realizassem um “gasto duplo” de bitcoin.
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Isso é chamado de “ataque de 51%”, em que um grupo de mineração comanda a maior parte do total da taxa de hashes (poder computacional) da rede, além de permitir a manipulação de blocos e obtenção de vantagens do sistema.
“O blockchain proof-of-work é a solução ao problema de sincronização e para saber qual é a opinião compartilhada globalmente sem ter que depender de alguém” – Satoshi Nakamoto.
No entanto, já que o proof of work do Bitcoin consome muita energia, é quase impossível que qualquer minerador ou grupo comande tanto poder computacional.
Quais criptomoedas utilizam proof of work?
Proof of work é o modelo de consenso dominante entre as criptomoedas, pois as duas maiores moedas (bitcoin e ether) o utilizam, junto com outras moedas, como Litecoin (LTC), Dogecoin (DOGE), Bitcoin Cash (BCH) e Monero (XMR).
Atualmente, a Ethereum está em processo de migração de um modelo proof of work para proof of stake com o futuro lançamento de sua Ethereum 2.0.
Quais são as maiores desvantagens do proof of work?
A maior desvantagem do modelo proof of work do Bitcoin é a enorme quantidade de energia necessária para a mineração.
O Digiconomist sugere que toda a rede Bitcoin possui a mesma pegada de carbono do que Marrocos e a montadora de veículos elétricos Tesla citou o impacto ambiental da mineração quando decidiu suspender a possibilidade de pagamento em bitcoin em maio de 2021.
Dado o valor do Bitcoin e das recompensas em jogo, não é surpreendente que seja um assunto sempre contestado e bem controverso.
Defensores do bitcoin sugerem que tais estimativas de seu uso de energia são enganosos ou exagerados ou contrariam que bancos e serviços centralizados de pagamentos não recebem o mesmo nível de crítica.
Alguns acreditam que a mineração de bitcoin incentiva o uso de energia renovável ou sugere que a mineração de bitcoin usa energia gerada que, por sua vez, seria desperdiçada.
O debate não é muito focado na possibilidade de a mineração gastar uma enorme quantidade de energia coletiva (de fato gasta e isso foi inicialmente definido).
Também é fundamental para manter o bitcoin da forma em que o protocolo é operado atualmente. Em vez disso, grande parte da discussão foca nos tipos de energia sendo usados e se vale a pena. Não é surpreendente que mineradores e fãs acreditem que vale a pena, sim.
Além disso, para o desgosto dos gamers, a mineração de criptomoedas, como o ether, gerou uma imensa demanda de poderosas placas de vídeo, gerando ampla escassez e altas no preço.
Fabricantes de GPUs limitaram os recursos de mineração de suas placas para torná-las menos atrativas a mineradores.
Embora a imensa escala da rede Bitcoin significa que um ataque de 51% é quase impossível de acontecer, isso não vale para redes blockchain proof of work menores. Tanto a Ethereum Classic (ETC) como a Bitcoin Cash (BCH) sofreram esses ataques em 2020, por exemplo.
PoW vs. PoS
Em meio a preocupações sobre o consumo de energia de redes proof of work, um mecanismo alternativo de consenso surgiu na indústria blockchain: proof of stake.
Um sistema proof of stake depende de validadores que possuem uma grande quantidade da criptomoeda nativa da rede e esses usuários validam transações e obtêm recompensas.
Moedas como Cardano (ADA), Algorand (ALGO), Cosmos (ATOM) e Binance Coin (BNB) usam um tipo de modelo proof of stake.
Conforme mencionado anteriormente, a Ethereum está migrando para essa abordagem com sua atualização Ethereum 2.0. A estimativa é que a nova rede consuma 99,95% menos energia do que a rede atual.
Proof of stake não precisa de computadores de alto desempenho ou fazendas de mineração, então toda a rede usa bem menos energia do que um sistema proof of work.
Por outro lado, críticos afirmam que modelos proof of stake ajudam “ricos a ficarem mais ricos”, já que validadores precisam fazer o staking de uma grande quantidade de moedas para participar e isso incentiva usuários a não gastarem suas moedas.
*Traduzido e editado por Daniela Pereira do Nascimento com autorização do Decrypt.co.
