O que é Algorand (ALGO) e como funciona a rede?

O que é Algorand (ALGO)?

Algorand é uma blockchain Layer 1 sem permissão. Isto significa que é uma rede autónoma na qual os utilizadores podem realizar transações, criar ativos digitais e utilizar smart contracts sem a autorização de uma entidade central.

A criptomoeda nativa da rede chama-se ALGO. O ALGO é utilizado, entre outras coisas, para pagar taxas de transação e para participar no consenso da rede.

Consenso é a forma como os participantes numa blockchain determinam em conjunto qual o novo bloco válido e que é adicionado à blockchain.

Para isso, o Algorand utiliza Pure Proof of Stake, frequentemente abreviado como PPoS. Neste sistema, os participantes não precisam de bloquear os seus ALGO nem de os delegar a um validador. As contas registadas para consenso podem ser selecionadas aleatoriamente, com base na quantidade de ALGO que possuem, para propor um bloco ou votar nele.

O Algorand utiliza para isso lotaria criptográfica. Para cada novo bloco, os participantes são novamente selecionados. Quanto mais ALGO estiver online a participar no consenso, maior é a probabilidade de ser selecionado.

Uma característica importante do Algorand é a finalidade imediata. Assim que um bloco é aprovado pelo processo de consenso, é considerado definitivo. Não é, portanto, necessário construir primeiro vários novos blocos por cima dele para obter segurança adicional.

Podem existir no máximo 10 mil milhões de ALGO. Os 10 mil milhões de tokens foram criados no início da rede. Nem todos os tokens entraram em circulação de imediato: a oferta circulante cresceu depois, à medida que os ALGO criados anteriormente foram libertados segundo vários esquemas de distribuição.

Pontos principais

• O Algorand é uma blockchain Layer 1 autónoma para pagamentos, ativos e smart contracts.
• O ALGO é a criptomoeda nativa para taxas de transação e participação no consenso.
• A rede utiliza Pure Proof-of-Stake em vez de mineração.
• Os participantes são selecionados por lotaria criptográfica para funções de consenso.
• As ASA permitem emitir tokens próprios diretamente no Algorand.

Como funciona o Algorand?

O Algorand reúne transações em blocos. Em seguida, os participantes da rede têm de chegar a acordo sobre qual o bloco válido e que é adicionado à blockchain.

Para isso, o Algorand utiliza Pure Proof of Stake (PPoS) em combinação com um protocolo Byzantine Agreement. O PPoS determina quais as contas que têm hipótese de propor um bloco ou votar nele. O protocolo Byzantine Agreement garante depois que os participantes selecionados chegam a acordo sobre um único bloco válido, mesmo que parte deles cometa erros ou não se comporte corretamente.

As contas que estão online e que registaram chaves de participação válidas podem ser selecionadas para propor um bloco ou votar nele.

Uma participation key é uma chave separada para participação no consenso. Esta é independente da chave privada com a qual pode enviar ALGO. Assim, a chave privada com a qual gere os seus tokens não precisa de estar na node que participa no consenso.

O Algorand determina quem é selecionado com uma Verifiable Random Function (VRF). Pode ver isto como uma lotaria criptográfica. Uma conta executa localmente um cálculo que lhe permite determinar se foi selecionada para uma determinada função. Os outros participantes podem depois verificar se essa seleção é válida.

A probabilidade de ser selecionado depende da quantidade de ALGO com que uma conta participa online no consenso. Quanto mais ALGO online uma conta tiver, maior é a probabilidade de ser selecionada e maior é o possível peso de voto. Mesmo contas mais pequenas também podem ser escolhidas.

Para cada bloco, os participantes são novamente selecionados para propor um bloco e votar nele. Assim, não fica definido antecipadamente, durante um longo período, quais os participantes que irão determinar os blocos seguintes.

O processo de consenso decorre, de forma geral, em várias etapas. Primeiro, as contas selecionadas podem propor um novo bloco. Depois, comissões novamente selecionadas votam sobre qual a proposta preferida e se esse bloco pode, no final, ser certificado.

Um bloco é aprovado quando força de voto suficiente entre os participantes selecionados apoia a mesma proposta. O modelo de segurança parte do princípio de que mais de dois terços da stake participante age de forma honesta.

Assim que o processo de consenso certifica um bloco, esse bloco torna-se definitivo. O Algorand tem, assim, finalidade imediata: não é necessário que primeiro sigam vários novos blocos antes de uma transação ser considerada definitiva.

Visão geral do Algorand (ALGO)

Como funciona o Pure Proof-of-Stake no Algorand?

No Pure Proof-of-Stake, a stake online determina quais as contas que têm hipótese de obter uma função de consenso. Aqui, stake significa a quantidade de ALGO que conta para a participação. Não precisa de bloquear esses ALGO para participar.

Para cada etapa do processo de consenso, uma conta de participação online executa localmente uma VRF. Com isso, a conta verifica se foi selecionada, por exemplo, para propor um bloco ou avaliar um bloco. A VRF também cria uma prova que os outros participantes podem verificar.

O Algorand escolhe, para cada etapa de consenso, novas comissões pseudorrandómicas. Uma comissão é um grupo de contas selecionadas que vota sobre uma proposta. Como estes grupos mudam constantemente, não é publicamente conhecido antecipadamente quais as contas que terão uma função.

O processo consiste, de forma geral, em três etapas: propor um bloco, confirmar a proposta e certificar o bloco. Se força de voto suficiente entre os participantes selecionados apoiar a mesma proposta, o bloco é certificado.

A palavra Pure não significa que todos tenham a mesma influência. A probabilidade de seleção e o peso de voto continuam ligados à posição online em ALGO. Assim, alguém com mais ALGO online tem maior probabilidade de obter uma função no consenso.

A participação no consenso não significa automaticamente que todos os detentores de ALGO recebam uma recompensa. Os proponentes de blocos elegíveis podem receber um block payout quando o bloco que propuseram é efetivamente adicionado à blockchain.

Para isso, uma conta tem de cumprir as condições e utilizar uma validatornode ativa e fiável. Se uma conta parecer insuficientemente fiável online, pode ser suspensa destes payouts.

O Algorand utiliza para isso, entre outros mecanismos, heartbeats. Com estes, um participante pode indicar que a conta e a node associada continuam online e disponíveis.

Que papel desempenham os smart contracts e os Algorand Standard Assets?

Smart contracts são programas numa blockchain que são executados de acordo com regras previamente definidas. No Algorand, isto acontece através da Algorand Virtual Machine (AVM). Esta máquina virtual executa o código dos smart contracts como parte do processamento das transações.

Os developers podem escrever smart contracts, entre outras opções, com Algorand Python e Algorand TypeScript. Este código é compilado para código que pode ser executado pela AVM. Para invocar um smart contract stateful, é utilizada uma transação Application Call. Stateful significa que um smart contract pode armazenar e alterar dados na blockchain.

Se a execução de um smart contract não cumprir as condições aplicáveis, a transação falha e as alterações associadas não ficam definitivamente registadas na blockchain.

Além dos smart contracts, o Algorand suporta Algorand Standard Assets (ASA). Estes são ativos digitais que podem ser criados diretamente através do protocolo Algorand. Uma ASA pode, por exemplo, representar um token fungível, mas também um objeto digital único.

Uma ASA não é o mesmo que ALGO. O ALGO é a criptomoeda nativa da rede Algorand, enquanto uma ASA pode ser emitida por um utilizador, developer ou organização.

Uma ASA é criada com uma transação especial na blockchain do Algorand. Nessa transação, pode definir vários endereços com uma função de gestão própria, por exemplo para gestão geral, reserva, congelamento e clawback.

O endereço de clawback pode recuperar tokens de uma conta e enviá-los para outro endereço. Isto só é possível se essa função de clawback tiver sido definida aquando da criação da ASA.

Antes de uma conta poder receber uma ASA, normalmente tem primeiro de fazer ‘’opt-in’’ para esse ativo. Para cada ASA que uma conta cria ou mantém, o saldo mínimo exigido aumenta em 0,1 ALGO.

Os smart contracts no Algorand também têm limites quanto ao trabalho computacional que podem realizar por execução. Uma única Application Call recebe, por defeito, um orçamento de opcode de 700 unidades. Um opcode é uma instrução executada pela AVM.

Com várias Application Calls num único grupo de transações, estes orçamentos podem ser combinados. Existem também técnicas que podem disponibilizar orçamento de execução adicional. O máximo de 700 não significa, portanto, que cada smart contract complexo tenha sempre de ser dividido por vários blocos.

Qual é a diferença entre Algorand e Bitcoin?

Algorand e Bitcoin são ambas blockchains autónomas, mas foram concebidas para objetivos diferentes.

O Algorand é uma plataforma Layer 1 na qual os utilizadores podem, entre outras coisas, executar smart contracts e criar ativos digitais. Bitcoin foi originalmente concebido como um sistema eletrónico de dinheiro peer-to-peer.

Uma diferença importante é a forma como ambas as redes alcançam consenso:

• O Algorand utiliza Pure Proof of Stake: As contas que participam online no consenso podem ser selecionadas pseudoaleatoriamente, com base na quantidade de ALGO, para propor um bloco ou votar nele.

• O Bitcoin utiliza Proof of Work: Os miners usam poder computacional para produzir blocos válidos e, assim, proteger a rede.

• O Algorand tem finalidade imediata: Assim que um bloco é certificado através do processo de consenso, é considerado definitivo.

• O Bitcoin funciona com confirmações: Uma transação Bitcoin ganha cada vez mais segurança à medida que novos blocos são adicionados por cima do bloco que contém essa transação. Por isso, os utilizadores olham frequentemente para o número de confirmações.

A forma como as aplicações e os ativos digitais funcionam também difere. No Algorand, os utilizadores podem criar diretamente Algorand Standard Assets (ASA) e comunicar com smart contracts stateful através de transações Application Call.

O Bitcoin utiliza um modelo UTXO. Nesse modelo, uma transação usa outputs existentes como input e cria novos outputs. O Bitcoin Script pode estabelecer condições para a movimentação de bitcoin, mas não oferece as mesmas possibilidades para smart contracts stateful que o Algorand.

A emissão da criptomoeda nativa também difere. Podem existir no máximo 10 mil milhões de ALGO e estes tokens foram criados no início da rede.

O Bitcoin emite novos BTC gradualmente como recompensa para os miners. Esse block subsidy é reduzido para metade aproximadamente de quatro em quatro anos, até que, no final, praticamente toda a oferta máxima de 21 milhões de BTC tenha sido emitida.

Como surgiu o Algorand?

A ideia para o Algorand surgiu em 2017 em Cambridge, Massachusetts, em torno do criptógrafo e professor do MIT Silvio Micali. Ele é o fundador do Algorand e esteve na origem do mecanismo de consenso Pure Proof-of-Stake.

O lançamento público da mainnet do Algorand ocorreu em 19 de junho de 2019.

A base técnica inicial do Algorand foi descrita, entre outros, em investigação de Jing Chen e Silvio Micali sobre um sistema de distributed ledger seguro e eficiente. Jing Chen foi, assim, importante para a investigação fundamental por trás do Algorand, enquanto Silvio Micali é considerado o fundador do projeto.

Quais são as vantagens do Algorand?

O Algorand tem várias vantagens claras:

• Sem lock-up ou slashing para participação no consenso: Não é necessário bloquear ALGO para participar no consenso. O Algorand também não utiliza slashing, em que tokens são retirados como penalização.

• Finalidade imediata: Assim que um bloco é certificado, é considerado definitivo. Não é, portanto, necessário que primeiro sigam vários novos blocos para obter segurança adicional.

• Funções de consenso variáveis: Os proponentes de blocos e as comissões de voto são selecionados repetidamente de forma pseudoaleatória. Assim, não fica definido antecipadamente, durante um longo período, quais as contas que determinam os blocos seguintes.

• Ativos nativos e smart contracts: O Algorand suporta tanto Algorand Standard Assets como smart contracts stateful diretamente na Layer 1.

• Grupos de transações atómicos: Várias transações podem ser executadas como um único grupo. Se uma transação necessária falhar, o grupo inteiro não é executado.

Quais são as desvantagens e limitações do Algorand?

O Algorand também tem alguns pontos importantes a ter em conta:

• A influência é ponderada pela stake: As contas com mais ALGO online têm, em média, maior probabilidade de obter funções de consenso e podem representar mais peso de voto.

• A participação ativa exige passos técnicos: Possuir apenas ALGO não é suficiente para participar diretamente no consenso. São necessárias participation keys e uma node fiável.

• As staking rewards não são automáticas: Nem todos os detentores de ALGO recebem uma recompensa. Para solo staking aplicam-se condições adicionais, incluindo um saldo online mínimo.

• As ASA exigem saldo mínimo adicional: Para cada ASA que uma conta cria ou mantém, o saldo mínimo exigido aumenta.

• Os smart contracts têm limites técnicos: A AVM trabalha com limites, entre outros, para orçamento de execução e tamanho do programa. Os developers têm de ter isso em conta ao construir aplicações.

Conclusão

O Algorand é uma blockchain Layer 1 autónoma para transações, ativos digitais e smart contracts. O ALGO é a criptomoeda nativa da rede e é utilizado, entre outras coisas, para taxas de transação e participação no consenso.

O núcleo do Algorand é o Pure Proof of Stake. Contas online com participation keys podem ser selecionadas por lotaria criptográfica para propor blocos ou votar neles. Assim que um bloco é certificado pelo processo de consenso, torna-se imediatamente definitivo.

Além disso, o Algorand suporta Algorand Standard Assets nativos e smart contracts stateful através da Algorand Virtual Machine.

Existem também trade-offs. A influência no consenso está ligada à quantidade de ALGO online, a participação ativa exige uma node e participation keys, e tanto as ASA's como os smart contracts têm limitações práticas e técnicas.

O Algorand combina, assim, um modelo de consenso baseado em stake sem lock-up ou slashing com finalidade imediata e suporte integrado para ativos e smart contracts.