Proof of Work (PoW) vs. Proof of Stake (PoS)
P√°gina Inicial
Artigos
Proof of Work (PoW) vs. Proof of Stake (PoS)

Proof of Work (PoW) vs. Proof of Stake (PoS)

Intermedi√°rio
Publicado em Dec 12, 2018Atualizado em Aug 17, 2023
9m

TL;DR

O Proof of Work (PoW) e o Proof of Stake (PoS) s√£o os mecanismos de consenso mais comuns. Eles s√£o adotados pelas principais criptomoedas para proteger e garantir o funcionamento de sua rede.

O Bitcoin usa o Proof of Work para validar transa√ß√Ķes e proteger a rede. Al√©m de outras fun√ß√Ķes, o PoW evita gastos duplos (double-spending). A blockchain √© protegida por participantes chamados de mineradores, que usam poder computacional para competir pelo direito de confirmar novos blocos e atualizar a blockchain. Quando um minerador confirma um novo bloco com sucesso, ele recebe recompensas em BTC da rede. Em dezembro de 2021, ao minerar um bloco de Bitcoin com sucesso, um minerador pode obter uma recompensa de bloco de 6,25 BTC mais as taxas de transa√ß√£o.

A principal diferen√ßa entre o PoW e o PoS √© a maneira como eles determinam quem pode validar um bloco de transa√ß√Ķes. O Proof of Stake √© a alternativa mais popular ao Proof of Work. √Č um mecanismo de consenso que visa melhorar algumas das limita√ß√Ķes do PoW, como quest√Ķes de escalabilidade e alto consumo de energia. No PoS, os participantes s√£o chamados de validadores. Eles n√£o precisam usar hardware de alto poder computacional para competir pela chance de validar um bloco. Em vez disso, eles precisam fazer staking (bloquear) de criptomoedas nativas da blockchain. A rede ent√£o seleciona um vencedor com base na quantidade de criptomoedas em staking. O usu√°rio selecionado como validador, receber√° uma propor√ß√£o das taxas de transa√ß√£o do bloco que validar. Quanto mais moedas em staking, maior a chance de ser escolhido como validador.


Introdução

Para assegurar que as transa√ß√Ķes registradas em uma blockchain s√£o v√°lidas, as redes adotam diferentes mecanismos de consenso. O Proof of Work (PoW) √© o mecanismo mais antigo. Criado por Satoshi Nakamoto, √© considerado por muitos como uma das alternativas mais seguras. O Proof of Stake (PoS) foi criado mais tarde, mas hoje √© usado na maioria dos projetos de altcoins.

Al√©m do Bitcoin, outras criptomoedas importantes tamb√©m usam o PoW, como Ethereum (ETH) e Litecoin (LTC). O PoS √© usado pela Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) e outras altcoins. √Č importante lembrar que a Ethereum pretende mudar seu mecanismo de PoW para PoS em 2022.


O que é Proof of Work (PoW) e como ele funciona?

Proof of Work (PoW) é o algoritmo de consenso adotado pela rede do Bitcoin e muitas outras criptomoedas para prevenir gastos duplos (double-spending). Foi apresentado por Satoshi Nakamoto no whitepaper do Bitcoin, publicado em 2008.

Basicamente, o PoW determina como a blockchain do Bitcoin obt√©m consenso distribu√≠do. Ele √© usado para validar transa√ß√Ķes peer-to-peer trustless, sem a necessidade de intermedi√°rios terceirizados.

Em uma rede PoW como a do Bitcoin, as transa√ß√Ķes s√£o verificadas por mineradores. S√£o participantes que utilizam uma grande quantidade de recursos para garantir que a rede continue funcionando corretamente e de forma segura. Entre outras tarefas, os mineradores criam e validam blocos de transa√ß√Ķes. Mas, para competir pelo direito de validar o pr√≥ximo bloco, eles usam hardware de minera√ß√£o altamente especializado para solucionar problemas matem√°ticos complexos.¬†
O primeiro minerador que conseguir encontrar uma solu√ß√£o v√°lida para esses problemas matem√°ticos ganha o direito de adicionar seu bloco √† blockchain e receber o que chamamos de recompensa de bloco. As recompensas de bloco s√£o compostas de criptomoedas rec√©m-geradas mais as taxas de transa√ß√£o. A quantidade de criptomoedas da recompensa de bloco varia em cada rede. Por exemplo, na blockchain do Bitcoin, um minerador bem-sucedido recebe como recompensa de bloco, 6,25 BTC mais as taxas de transa√ß√£o (em dezembro de 2021). No entanto, o n√ļmero de novos BTCs gerados por bloco √© reduzido em 50% a cada 210.000 blocos (aproximadamente a cada quatro anos) devido a um mecanismo conhecido como halving.
Se quiser saber mais sobre o modelo Proof of Work, confira o artigo O que é Proof of Work (PoW)?. 


O que é Proof of Stake (PoS) e como ele funciona?

Proof of Stake (PoS) é um algoritmo de consenso introduzido em 2011 como alternativa ao Proof of Work. O seu objetivo é solucionar os problemas de escalabilidade das redes PoW. O PoS é o segundo algoritmo mais popular, adotado por criptomoedas como a Binance Coin (BNB), Solana (SOL) e Cardano (ADA).

O PoW e o PoS t√™m o mesmo objetivo de obter consenso na blockchain, mas o PoS usa uma maneira diferente para determinar quem valida um bloco de transa√ß√Ķes. N√£o h√° mineradores em blockchains PoS. Em vez de depender de computadores poderosos para competir pelos direitos de valida√ß√£o de bloco, os validadores do PoS dependem de seus patrim√īnios (holdings) de criptomoedas.

Para ser eleg√≠vel para validar um bloco, os participantes precisam bloquear uma certa quantidade de moedas em um contrato inteligente espec√≠fico na blockchain. Esse processo √© conhecido como staking. O protocolo PoS ir√° ent√£o designar um participante para valida√ß√£o do pr√≥ximo bloco. Dependendo da rede, essa sele√ß√£o pode ser feita de forma aleat√≥ria ou de acordo com o valor de participa√ß√Ķes (holdings em stake). O validador selecionado pode receber as taxas de transa√ß√£o do bloco que validou como recompensa. Normalmente, quanto mais moedas bloqueadas em staking, maior a chance de ser selecionado.
Consulte o artigo sobre Proof of Stake (PoS) para mais detalhes. 


Diferenças entre Proof of Work e Proof of Stake

Ambos s√£o mecanismos de consenso que garantem a seguran√ßa e o funcionamento da rede blockchain, mas existem diferen√ßas entre eles. A principal diferen√ßa √©, obviamente, a maneira como o PoW e o PoS determinam qual participante valida as novas transa√ß√Ķes. Para entender melhor, vamos dar uma olhada na tabela abaixo:


Proof of Work (PoW)

Proof of Stake (PoS)

Quem pode minerar/validar blocos?

Quanto maior o poder computacional, maior a probabilidade de minerar um bloco.

Quanto mais moedas em staking, maior a probabilidade de validar um novo bloco.

Como um bloco é minerado/validado?

Os mineradores competem para solucionar problemas matem√°ticos complexos usando seus recursos computacionais.

Normalmente, o algoritmo determina o vencedor de forma aleatória, levando em consideração a quantidade de moedas em staking.

Equipamento de mineração 

Hardware de mineração profissional, como ASIC, CPU e GPU

Qualquer computador ou dispositivo móvel com conexão à Internet

Como as recompensas são distribuídas?

A primeira pessoa a minerar o bloco recebe a recompensa de bloco

Os validadores podem receber uma parte das taxas de transação do bloco que validaram

Como a rede é protegida?

Quanto maior o hash, mais segura é a rede

O staking bloqueia as criptomoedas na blockchain para garantir a segurança e funcionamento da rede


O Proof of Stake é melhor que o Proof of Work?

Os apoiadores do Proof of Stake argumentam que o PoS tem alguns benef√≠cios sobre o PoW, especialmente em termos de escalabilidade e velocidade das transa√ß√Ķes. Eles tamb√©m afirmam que o mecanismo PoS √© menos prejudicial ao meio ambiente do que o PoW. Por outro lado, muitos defensores do PoW argumentam que o PoS, como uma tecnologia mais recente, ainda n√£o provou seu potencial em termos de seguran√ßa de rede. O fato de que as redes PoW requerem uma quantidade significativa de recursos (hardware de minera√ß√£o, eletricidade, etc.) encarece e dificulta a execu√ß√£o de ataques. Isso √© particularmente verdadeiro para o Bitcoin, que √© a maior blockchain PoW.

Conforme mencionado, a Ethereum (ETH) pretende mudar seus sistema PoW para PoS com a atualização da Ethereum 2.0. A ETH 2.0 é uma atualização muito esperada para a rede Ethereum que deve melhorar seu desempenho e resolver os problemas de escalabilidade. Após a implementação do PoS na Ethereum, qualquer pessoa com pelo menos 32 ETH poderá participar do staking para se tornar um validador e receber recompensas. 

O PoS é melhor que o PoW? O que fez a segunda maior criptomoeda em capitalização de mercado decidir adotar um novo mecanismo de consenso?


Risco de centralização

Nas blockchains Proof of Work, a minera√ß√£o envolve o uso de poder de computa√ß√£o para hash dos dados do bloco at√© que uma solu√ß√£o v√°lida seja encontrada. Para as principais criptomoedas de hoje, as solu√ß√Ķes de minera√ß√£o est√£o cada vez mais dif√≠ceis e o processo de alcan√ßar grandes quantidades de hashes pode ser muito caro em termos de hardware e eletricidade.

Portanto, alguns mineradores preferem acumular seus recursos em pools de minera√ß√£o para aumentar as chances de obter as recompensas de bloco. Alguns grandes pools de minera√ß√£o investem milh√Ķes de d√≥lares e controlam milhares de hardwares de minera√ß√£o ASIC para gerar o m√°ximo de poder de hashing poss√≠vel.

Atualmente, em dezembro de 2021, os 4 maiores pools de mineração controlam cerca de 50% do poder de hash total do Bitcoin. O domínio dos pools de mineração torna muito difícil a mineração individual de entusiastas cripto. 

Mas qu√£o descentralizada √© a minera√ß√£o ent√£o? Por um lado, ainda n√£o existe uma entidade √ļnica capaz de controlar as confirma√ß√Ķes na rede. Se isso acontecesse, um ataque de 51% seria poss√≠vel e a rede perderia seu valor. Alguns argumentam que, embora a minera√ß√£o ainda seja descentralizada, ela n√£o tem mais um alto grau de descentraliza√ß√£o. Certas √°reas como produtores de equipamentos de minera√ß√£o e produtores de energia ainda dominam a minera√ß√£o e reduzem a descentraliza√ß√£o geral de blockchains Proof of Work.

O mecanismo de consenso Proof of Stake tem uma abordagem diferente e substitui o poder de minera√ß√£o pelo processo de staking. Esse mecanismo diminui as barreiras de entrada e possibilita que qualquer indiv√≠duo confirme transa√ß√Ķes, reduzindo a √™nfase na localiza√ß√£o, no equipamento e em outros fatores. Seu stake √© determinado simplesmente pela quantidade de tokens que voc√™ possui.

No entanto, a maioria das redes PoS exige que voc√™ execute um node validador para come√ßar a confirmar as transa√ß√Ķes. Pode ser um processo caro, mas n√£o tanto quanto manter v√°rias plataformas de minera√ß√£o. Os usu√°rios ent√£o oferecem seus tokens em staking para certos validadores, em um modelo semelhante ao dos pools de minera√ß√£o. Portanto, embora o Proof of Stake facilite a participa√ß√£o de usu√°rios individuais, ele ainda √© suscet√≠vel ao mesmo problema de centraliza√ß√£o dos pools de minera√ß√£o.


Riscos de segurança

Al√©m do risco de centraliza√ß√£o, o fato de que os quatro maiores pools de minera√ß√£o t√™m a maior parte do poder de hashing da rede Bitcoin, pode potencialmente aumentar o risco de um ataque de 51%. Um ataque de 51% refere-se a um poss√≠vel ataque √† seguran√ßa de um sistema blockchain por um agente ou organiza√ß√£o mal-intencionada que se torna capaz de controlar mais de 50% do poder total de hash da rede. Nesse caso, o invasor poderia alterar o algoritmo de consenso da blockchain e se beneficiar com gastos duplos, rejei√ß√£o ou altera√ß√£o de registros de transa√ß√Ķes ou at√© bloquear o processo de minera√ß√£o de outros mineradores. No entanto, √© improv√°vel que isso aconte√ßa com o Bitcoin devido ao tamanho de sua rede.

Por outro lado, em um ataque a uma blockchain PoS, seria necess√°rio possuir mais de 50% das moedas na rede. Isso faria com que a demanda no mercado e o pre√ßo da moeda aumentassem, o que poderia custar bilh√Ķes de d√≥lares. Mesmo que ocorresse um ataque de 51%, o valor das moedas em staking cairia drasticamente, conforme a rede fosse comprometida. Portanto, √© pouco prov√°vel que um ataque de 51% aconte√ßa com uma criptomoeda que usa o consenso PoS, especialmente se for uma moeda de grande capitaliza√ß√£o de mercado.


Aspectos negativos do Proof of Stake

Muitos veem o Proof of Stake como a melhor alternativa ao Proof of Work, mas √© importante notar que tamb√©m existem defici√™ncias no algoritmo PoS. Devido ao mecanismo de distribui√ß√£o de recompensas, os validadores com mais ativos em staking t√™m mais chances de validar o pr√≥ximo bloco. Quanto mais moedas um validador acumula, mais moedas ele pode usar no staking e receber recompensas. Muitos criticam dizendo que esse sistema ‚Äúdeixa os ricos mais ricos‚ÄĚ. Esses validadores ‚Äúmais ricos‚ÄĚ tamb√©m podem influenciar a vota√ß√£o na rede, j√° que as blockchains PoS geralmente concedem direitos de governan√ßa aos validadores.

Outra preocupação são os riscos de segurança para as criptomoedas de menor capitalização de mercado que adotam o mecanismo PoS. Conforme mencionado, é pouco provável que um ataque de 51% aconteça com criptomoedas mais populares, como o ETH ou o BNB. No entanto, ativos digitais com um valor menor são mais vulneráveis a ataques. Os hackers podem adquirir moedas suficientes para obter vantagens em relação aos outros validadores. Com isso, eles podem abusar do sistema PoS, sendo frequentemente escolhidos como validadores. As recompensas obtidas podem ser usadas no processo de staking, aumentando as chances de serem escolhidos novamente na próxima rodada.


Considera√ß√Ķes finais

O Proof of Work e o Proof of Stake s√£o mecanismos consolidados no ecossistema cripto. √Č dif√≠cil afirmar qual dos protocolos de consenso funciona melhor. O PoW pode ser criticado por criar altas emiss√Ķes de carbono durante a minera√ß√£o, mas provou ser um algoritmo eficiente para garantir a seguran√ßa das redes blockchain. No entanto, com a atualiza√ß√£o da Ethereum, de PoW para PoS, o Proof of Stake pode se tornar o mecanismo mais utilizado por novos projetos no futuro.