Mineração e Proof of Stake

Uma blockchain é um registro compartilhado mantido por milhares de computadores independentes. Nenhum deles manda nos outros, mas todos precisam concordar sobre quais transações aconteceram e em que ordem. O conjunto de regras que permite chegar a esse acordo se chama mecanismo de consenso. Os dois mais usados são a prova de trabalho (Proof of Work, PoW), baseada na mineração, e a prova de participação (Proof of Stake, PoS), baseada em validadores que travam moedas como garantia.

Por que uma blockchain precisa de consenso

Imagine se qualquer pessoa pudesse adicionar um bloco quando bem entendesse. Duas pessoas poderiam publicar versões conflitantes da história, ou alguém poderia tentar gastar as mesmas moedas duas vezes. O mecanismo de consenso resolve isso tornando caro propor blocos e dando a todos uma regra clara para saber qual cadeia é a válida. É justamente esse custo que torna a trapaça pouco atraente: um atacante teria de gastar recursos enormes para reescrever a história.

Proof of Work: a mineração

A prova de trabalho foi introduzida pelo Bitcoin, que continua a usá-la até hoje.

Como funciona a mineração

Os mineradores reúnem transações pendentes em um bloco candidato. Para adicioná-lo à cadeia, precisam encontrar um número que, combinado com os dados do bloco e passado por uma função hash, produza um resultado abaixo de determinado alvo. Não existe atalho: a única forma de achar esse número é testar uma quantidade enorme de palpites. Equipamentos especializados fazem isso bilhões de vezes por segundo.

O primeiro minerador a encontrar uma resposta válida transmite o bloco para a rede. Os outros nós da rede conseguem conferir a resposta na hora, embora encontrá-la tenha sido difícil. O minerador vencedor recebe a recompensa do bloco, formada por moedas recém-criadas mais as taxas de transação.

Dificuldade

Se mais mineradores entrassem na rede, os blocos seriam encontrados mais rápido. Para evitar isso, a rede ajusta a dificuldade do quebra-cabeça. No Bitcoin, o ajuste acontece mais ou menos a cada 2.016 blocos, mantendo o tempo médio entre blocos perto de 10 minutos.

Pontos fortes e críticas ao PoW

Pontos fortes: um longo histórico, um modelo de segurança simples e bem estudado e uma segurança atrelada a recursos do mundo real, difíceis de falsificar.
Críticas: alto consumo de eletricidade, e a mineração tende a se concentrar onde o equipamento e a energia são mais baratos. Grandes pools de mineração também juntam o trabalho de muitos participantes.

Proof of Stake: os validadores

A prova de participação troca o poder computacional por um compromisso econômico. Em vez de comprar máquinas e pagar a conta de luz, os participantes travam as moedas da própria rede como participação (stake).

Como funciona a validação

Quem coloca moedas em staking se torna validador. O protocolo escolhe validadores para propor novos blocos, e outros validadores os verificam e votam neles — no Ethereum, esses votos se chamam atestações. A escolha é aleatória, mas ponderada pelo tamanho da participação. Os validadores que seguem as regras recebem recompensas do protocolo e das taxas.

Slashing

O segredo da segurança da prova de participação é que o mau comportamento é punido. Se um validador tenta trapacear, por exemplo assinando dois blocos conflitantes, o protocolo pode destruir parte da sua participação. Isso se chama slashing. Validadores que simplesmente ficam offline também podem perder pequenas quantias. Assim, um atacante precisaria adquirir uma fatia muito grande de todas as moedas em staking e ainda correria o risco de perdê-las.

O Ethereum como principal exemplo

O Ethereum foi lançado em 2015 usando prova de trabalho. Em setembro de 2022, passou para a prova de participação em uma atualização chamada The Merge. Para rodar um validador por conta própria, o participante precisa depositar 32 ETH. Quem tem menos que isso, ou não quer manter um servidor, costuma usar serviços ou pools de staking — o que significa confiar em um terceiro e assumir os riscos que vêm com ele.

Pontos fortes e críticas ao PoS

Pontos fortes: consumo de energia muito menor, nenhuma necessidade de equipamento especializado e penalidades que atingem diretamente os fundos dos atacantes.
Críticas: quem tem mais moedas tem mais influência, grandes provedores de staking podem concentrar o controle, e o modelo é mais complexo e mais recente que a prova de trabalho.

Comparando os dois

Recurso gasto: eletricidade e equipamento no PoW, moedas travadas no PoS
Quem produz os blocos: mineradores no PoW, validadores no PoS
Punição: energia desperdiçada pelo minerador que perde no PoW, slashing da participação no PoS
Principais exemplos: Bitcoin no PoW, Ethereum no PoS

Uma observação sobre as recompensas

Tanto a mineração quanto o staking trazem recompensas, mas nenhum dos dois garante lucro. A receita da mineração depende do equipamento, do custo da energia e da concorrência. As recompensas de staking variam conforme as condições da rede, e as moedas em staking podem perder valor ou sofrer slashing. Fazer staking por meio de um terceiro também significa confiar seus fundos a esse serviço.

Pontos-chave

Os mecanismos de consenso permitem que computadores independentes concordem sobre uma única história compartilhada.
A prova de trabalho protege a cadeia com poder computacional; o Bitcoin a utiliza.
A prova de participação protege a cadeia com moedas travadas e penalidades; o Ethereum a usa desde The Merge, em 2022.
Cada abordagem tem seus prós e contras em energia, descentralização e complexidade.