O que é Proof of Stake e como funciona?
O que é Proof of Stake?
Proof of Stake (PoS) é um mecanismo de consenso utilizado por blockchains para validar transações e adicionar novos blocos por meio do staking de criptomoedas. Esse processo é chamado de staking e é mais eficiente em termos de energia do que o Proof of Work (PoW), o mecanismo de consenso do Bitcoin. O PoW consome muita energia porque os computadores ficam 24 horas por dia resolvendo fórmulas matemáticas complexas. Com o PoS, os usuários podem apostar criptomoedas na rede por meio de nós. Dessa forma, as transações podem ser processadas sem a necessidade de computadores potentes. Quanto mais nodes, mais descentralizada é a rede (desde que os nós não sejam controlados pela mesma pessoa).
Pontos principais
- Proof of Stake (PoS) é um mecanismo de consenso eficiente em termos energéticos que valida blocos com base na aposta (staking) de criptomoedas.
- O PoS não requer computadores potentes, mas utiliza o staking para validar transações, adicionar novos blocos à blockchain e proteger a rede.
- Pequenos usuários podem delegar tokens a validadores por meio de pools de staking para ganhar recompensas.
- Existem várias variantes do PoS, como Delegated PoS, Bonded PoS, Pure PoS e formas híbridas.
- Grandes blockchains como Ethereum, Cardano, Solana, Cosmos e Algorand utilizam PoS ou alguma de suas variantes.
- As vantagens do PoS incluem eficiência energética, escalabilidade e acessibilidade.
Como funciona o Proof of Stake?
O Proof of Stake funciona com nós e validadores. Um validador é um nó que participa ativamente na validação das transações e na proposição de novos blocos. Nem todo nó é um validador. Existem nós que ajudam a blockchain sem validar transações. Os validadores são escolhidos aleatoriamente com base na quantidade de tokens que apostam: quanto mais tokens, maior a chance de validar um bloco. Qualquer pessoa pode participar do staking, mas algumas blockchains exigem uma quantidade mínima de tokens para se tornar validador.
Assim funciona: um validador é escolhido por outros nós para adicionar um bloco. Antes disso, o validador deve validar e processar todas as transações. Depois, um novo bloco pode ser criado e adicionado à blockchain. O validador é recompensado com novos tokens como agradecimento por ajudar a proteger a blockchain e verificar as transações.
Segurança do Proof of Stake
Os nós desempenham um papel crucial na segurança da rede. Eles verificam se os validadores estão fazendo seu trabalho corretamente e não tentam manipular a rede. Se houver suspeita de que um validador age de forma maliciosa, uma votação pode ser realizada. Se 51% dos nós julgarem o validador culpado, ele é removido da rede. Além disso, frequentemente são aplicadas punições adicionais. Essas penalidades variam conforme a blockchain, mas geralmente envolvem a perda total ou parcial dos tokens apostados.
Essa é também a razão pela qual um nó com uma grande aposta tem mais chance de validar um bloco, pois uma aposta alta indica que o nó assume mais riscos e, portanto, deseja manter uma boa reputação. Críticos apontam que isso pode afetar a descentralização da rede, pois validadores grandes podem adicionar blocos com mais frequência e ganhar mais recompensas. Além disso, validadores maiores têm mais influência em votações importantes na rede.
Staking para pequenos participantes
Para pequenos participantes, pode ser difícil configurar seu próprio nó validador. Há muita concorrência com nós muito maiores, e a chance de validar um bloco é mínima. Além disso, é necessário conhecimento técnico. Por isso, é possível emprestar (delegar) seus tokens a outros validadores.
Em muitas blockchains, você pode delegar tokens a validadores existentes por meio de pools de staking. Você permanece proprietário dos seus tokens, mas ao delegá-los, aumenta a aposta do validador, aumentando suas chances de validar um bloco. Em troca, você recebe parte das recompensas que o validador obtém.
Delegar tokens, no entanto, não é totalmente isento de riscos. Você está, de certa forma, emprestando seus tokens a um validador. Se o validador agir de forma mal-intencionada, ele pode ser punido pelos outros nós. Seus tokens também podem estar em risco, pois você está confiando no validador.
Por isso, sempre faça uma pesquisa cuidadosa antes de delegar seus tokens a outro validador. Fatores a considerar incluem:
- Pesquise a reputação do pool de staking na comunidade.
- Verifique o uptime do validador (o nó está sempre online?).
- O validador já cometeu erros técnicos e foi penalizado?
- Qual a taxa cobrada pelo validador (atenção: uma taxa alta não significa necessariamente alta confiabilidade).
- Quantos delegadores existem e qual é o total apostado (alta aposta e grande número de delegadores podem indicar confiabilidade e descentralização).
Quais blockchains utilizam o algoritmo Proof of Stake?
Proof of Stake é um mecanismo de consenso muito popular, pois é muito mais eficiente em termos de energia e escalável que o Proof of Work. Muitas blockchains grandes utilizam essa tecnologia. Abaixo estão as maiores criptomoedas que usam Proof of Stake (PoS):
Ethereum
O exemplo mais conhecido é o Ethereum. Nos primeiros anos, a rede usava Proof of Work, mas depois migrou para Proof of Stake. Durante a famosa atualização Ethereum 2.0 (uma série de grandes atualizações), Ethereum passou para Proof of Stake após a atualização ‘The Merge’ em 2022.
O motivo da mudança: problemas de escalabilidade e, consequentemente, altas taxas de transação para os usuários (às vezes centenas de dólares) e baixa velocidade nas transações.
Cardano
Cardano utiliza um algoritmo de consenso baseado em Proof of Stake chamado Ouroboros. Charles Hoskinson e sua equipe viram a necessidade de adaptar Proof of Stake para garantir maior segurança.
Solana
Solana combina Proof of Stake com um mecanismo de consenso próprio chamado Proof of History (PoH). Solana é conhecida por sua enorme velocidade, baixos custos e alta escalabilidade.
Cosmos
Cosmos usa uma variante chamada Tendermint PoS. Esse é um mecanismo de consenso que combina o modelo PoS clássico com Byzantine Fault Tolerance (BFT). É uma variante altamente escalável conhecida por sua velocidade e segurança. Cosmos foca em interoperabilidade e atua como um conector entre diferentes redes.
Algorand
Algorand utiliza Pure Proof of Stake e seleciona validadores aleatoriamente para validar blocos, o que beneficia a descentralização. A rede é rápida e pode processar até 1.000 transações por segundo.
Quais outras formas de Proof of Stake existem?
Muitas variantes de Proof of Stake foram desenvolvidas, cada uma com suas próprias características e vantagens. Abaixo as formas mais conhecidas:
Delegated Proof of Stake (DPoS)
No DPoS, a rede escolhe um número limitado de validadores para adicionar blocos por meio de votação. Isso torna o sistema muito escalável. Os eleitores recebem uma parte das recompensas que os validadores ganham por validar transações. A desvantagem do DPoS é que ele é mais centralizado que outros mecanismos de Proof of Stake, porque os mesmos validadores mantêm o poder continuamente.
Exemplo: Tron
Bonded Proof of Stake
Nesse sistema, você bloqueia tokens por um período determinado. Isso é chamado bonding. Ao fazer staking via bonding, você ajuda a rede a validar transações e recebe recompensas. Além disso, isso lhe dá direito a voto em atualizações importantes. Quanto mais tokens você aposta, mais poder de voto você recebe. A desvantagem é que você não pode retirar seus tokens facilmente, o que pode ser problemático em quedas bruscas de preço.
Exemplo: Cosmos
Pure Proof of Stake
Essa forma busca ser muito descentralizada e justa. Os validadores são escolhidos aleatória e anonimamente. Isso significa que todos têm chance de validar transações e ganhar recompensas. No entanto, a probabilidade de validar um bloco é maior quanto mais tokens você possui.
Exemplo: Algorand
Nominated Proof of Stake (NPoS)
Polkadot utiliza NPoS, um sistema em que nominadores escolhem validadores adequados. Os nominadores atribuem seus tokens apostados ao validador. Quanto mais apoio o validador recebe, maior a chance de validar um bloco.
Exemplo: Polkadot
Effective Proof of Stake
Nesse modelo, os stakers mais antigos recebem mais recompensas. Quanto mais tempo você participa, maiores são suas recompensas. Isso incentiva a participação ativa e contínua.
Exemplo: Harmony
Anonymous Proof of Stake
No Anonymous PoS, a identidade dos stakers é anônima. Combina privacidade com PoS. Todo o processo — validação, adição de blocos e distribuição de recompensas — é anônimo.
Exemplo: PIVX
Leased Proof of Stake
Esse mecanismo permite que usuários emprestem diretamente seus tokens a validadores para contribuir e ganhar recompensas de staking. Os validadores agrupam os tokens alugados e os utilizam para adicionar novos blocos. O validador tem controle e pode definir condições, mas os locadores podem mudar de validador se as condições forem inaceitáveis.
Exemplo: Waves
Hybrid Proof of Stake
O Hybrid PoS combina PoS e PoW. O sistema busca unir a segurança do Proof of Work com a escalabilidade do Proof of Stake. Normalmente, PoW é usado para produção de blocos e PoS para validação.
Exemplo: DASH
Secure Proof of Stake
Esse sistema, utilizado pela Elrond, seleciona validadores com base na reputação e na aposta. Cada staker recebe uma pontuação que varia conforme seu comportamento. Isso torna o sistema transparente. Má conduta prejudica a reputação e reduz as chances de validar transações. Qualquer manipulação é severamente punida.
Exemplo: Elrond
Thresholded Proof of Stake
Esse sistema, usado pelo NEAR Protocol, só distribui recompensas quando uma certa meta é atingida. Essa meta depende da atividade da rede e da quantidade apostada.
Exemplo: NEAR
Vantagens e desvantagens do Proof of Stake
| Vantagens do Proof of Stake | Desvantagens do Proof of Stake |
|---|---|
| Eficiência energética: o PoS não requer cálculos intensivos em energia. | Centralização: usuários com muitos tokens têm mais influência na rede. |
| Escalabilidade: mais transações por segundo devido à validação mais eficiente. | Períodos de bloqueio: os tokens ficam frequentemente bloqueados durante o staking. |
| Acessibilidade: participação possível sem hardware caro através do staking. | |
| Finalidade mais rápida: os blocos são rapidamente e definitivamente confirmados. | |
| Flexibilidade no design: possibilidades inovadoras como nomeações ou leasing. |
Proof of Stake vs Proof of Work
| Característica | Proof of Stake (PoS) | Proof of Work (PoW) |
|---|---|---|
| Processo de validação | Validadores são escolhidos com base no staking | Mineradores resolvem puzzles complexos |
| Consumo de energia | Baixo | Alto |
| Requisitos de hardware | Computador padrão ou dispositivo móvel suficiente | Hardware especializado para mineração necessário |
| Escalabilidade | Frequentemente muito escalável, especialmente com tecnologias como sharding | Escalabilidade limitada devido a processos computacionais intensivos |
| Acessibilidade | Mais acessível para participação | Difícil de participar devido à expertise e equipamentos caros necessários |
| Segurança | Depende da implementação | Comprovada, mas vulnerável a ataques de 51% |
| Exemplos | Ethereum, Cardano, Cosmos | Bitcoin, Dogecoin |
Pontos principais
Proof of Stake oferece uma alternativa eficiente e sustentável aos sistemas tradicionais de Proof of Work. Embora haja risco de centralização e os tokens possam ficar temporariamente bloqueados, oferece amplas oportunidades de participação e é acessível. Além disso, o PoS é altamente escalável e pode processar transações em alta velocidade. Graças às suas diversas variantes e aplicações, o PoS tornou-se um alicerce fundamental no mundo da tecnologia blockchain.
