O que é a prova do trabalho (Proof of work)? Protocolo de consenso de Bitcoin

¿Qué es Proof Of Work? El protocolo de consenso de Bitcoin

Antes de mergulhar nos vastos caminhos e caminhos que planeámos para hoje, comecemos por imaginar que fomos introduzidos, sem querer, num filme tipo SAW ou “Fermat’s Room”, onde estamos fechados num lugar com pessoas diferentes, conhecidas e desconhecidas para nós.   

Perante isto, somos apresentados com a premissa de que ou resolvemos certos   jogos/quebra-cabeças matemáticos para sobreviver, ou acabaremos num final catastrófico.

Por conseguinte, temos de cooperar uns com os outros, porque unindo todas as ideias ou soluções que temos sobre os desafios, poderemos avançar para escapar a um destino cruel.

 Nesta situação, todas as mensagens que nos estão a dar jogo após jogo complementam-se mutuamente e dão-nos mais informações, seja sobre as outras pessoas que nos rodeiam ou sobre o porquê de estarmos lá.  

No final, todos os nossos esforços reúnem-se e, embora alguns ganhem em alguns e outros percam, recebemos como incentivo para continuar com as nossas vidas e corroborar os pressupostos que possuímos.   

Da mesma forma, mas menos sangrenta e aterradora, é que o sistema de trabalho ou a Prova de Trabalho funcionam, por isso preparem-se, porque neste artigo falaremos sobre a mineração, o que este mecanismo interessante consiste e a sua origem.

O que é Prova de Trabalho (PoW)?

O sistema de prova de trabalho ou Prova de Trabalho, “PoW” para abreviar, é um dos algoritmos de consenso mais utilizados para a mineração de criptomoedas, como é a Prova de Aposta (Staking) (PoS). 

A sua função é relativamente simples: evitar gastos duplos (despesas duplas, mais bem entendidas como duplicação ou utilização da mesma moeda em duas ou mais transações diferentes), verificar e registar as transações de forma segura.

Para o efeito, faz uso da função hash,  que é um tipo de função criptográfica que faz uso de funções matemáticas para codificar a informação exposta na tecnologia blockchain, garantindo que é autêntica e única, resultando num hash válido.

É irreversível e cada hash do bloco codifica os dados do bloco anterior e assim por diante em toda a blockchain. 

 Em suma, a prova de trabalho é conseguida quando certos computadores ou máquinas mineiras resolvem um problema matemático complexo e são recompensados por adicionar um bloco (com transações no interior) à blockchain.

Estes problemas matemáticos têm a particularidade de não terem uma forma “eficiente” de se resolverem e é por isso que os mineiros têm de encontrar a resposta para o problema tentando combinações.  

Para realizar mais cálculos, precisam de equipamento mais potente e é por isso que já devem ter ouvido que são necessárias plataformas mineiras que fazem um grande esforço energético.

Qué es Proof of Work Bitnovo

Como tudo começou? A História da PoW

Voltemos aos anos 90, onde, embora os computadores não tivessem nem metade das funções que desempenham agora, foram uma revolução tecnológica brutal.

Já nesta década, em 1992, começámos a falar de segurança e spam ou e-mails maliciosos e observámos isso da mão de cientistas informáticos como Cynthia Dwork e Moni Naor no seu artigo “preços através do processamento ou da luta contra o spam”, que explicou que, para enfrentar uma onda de e-mails fraudulentos e outros problemas associados, um utilizador foi obrigado a calcular uma função moderadamente difícil, mas não intratável.

Parece-lhe alguma coisa? É como o exemplo que lhe dei do quarto de SAW e do Fermat, onde, para retificar suspeitas sobre os seus colegas de quarto e esclarecer dúvidas (neste caso, a preocupação é se um e-mail é fraudulento ou spam), resolvemos enigmas.  

Esta é, sem dúvida, a base completa do sistema de prova de trabalho, dado que a sua função é que uma parte, chamada “o prover” ou o demonstrador, prova a   outros (verificadores) que foi desperdiçado um certo esforço computacional específico.

Portanto, os verificadores podem confirmar a despesa com o mínimo de esforço da sua parte. Este conceito foi inventado pelos já mencionados Dwork e Naor em 1993.

No entanto, o termo “prova de trabalho” foi apenas usado e formalizado no artigo de 1999 por Markus Jakobsson e Ari Juels,investigadores e escritores de segurança informática.

Agora, com a ideia em mente do que Cynthia Dwork e Moni Naor estavam a discutir no seu artigo, havia um mecanismo essencialmente importante que foi introduzido muitos anos antes do documento técnico da (whitepapper) Bitcoin, conhecido como Hascash.  

Hascash é um tipo de prova do sistema de trabalho que foi proposto em 1997 por Adam Back e, descrito mais formalmente, no artigo “Hashcash – uma contramedida de negação de serviço” pelo mesmo autor em 2002.

Simplesmente, em e-mails, uma codificação textual foi adicionada ao cabeçalho de um e-mail para provar que um tempo foi gasto em gerá-lo, por isso o seu remetente não era um spammer.   

Este mecanismo, pela primeira vez, mostrou que uma prova de trabalho funcionou bastante bem na realidade e abriu a porta ao desenvolvimento de sistemas de Pow noutros cenários.   

Mais tarde, em 2008, foi que Satoshi Nakamoto tornou o protocolo Bitcoin público através de um artigo, no qual estabeleceu a Prova de Trabalho como um aspeto chave da sua funcionalidade, o que acabou por fazer com que o algoritmo de PoW   fosse muito popular.

 Atualmente, vários projetos como Bitcoin Cash, Bitcoin, Ethereum, Litecoin e outras criptomoedas, utilizam a prova de trabalho, principalmente para a sua contribuição para a mineração competitiva.

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Como é que funciona?

Para entender como funciona a prova de trabalho, vou decompô-la em cinco fases:

  1. Os participantes da rede ou nó estabelecem uma ligação com a rede, que atribui uma tarefa computacionalmente completa ou puzzle, que deve ser resolvido para receber um incentivo (recompensa em criptomoedas).  No caso do SAW, é a prova de que nos é apresentada que temos de resolver para sobreviver quando encontrarmos o Jigsaw.  
  2. Começamos a resolver o enigma do filme de terror ou o problema matemático, que, na verdade, deve ser resolvido por certos equipamentos informáticos (varia de acordo com a criptomoeda) caracterizados por um determinado poder.   
  3. Uma vez terminado, o mineiro ou participante partilha o seu resultado.  O que no SAW é a chamada à ação para sair de alguma máquina ou situação.  
  4. Posteriormente, verifica-se que a solução satisfaz os requisitos do sistema e, se o fizer, é-lhe dado acesso.    Caso contrário, o acesso e a solução que, nos filmes, leva a um resultado complicado, é rejeitada.  Também aqui se verifica a proteção contra as despesas duplas.
  5. Uma vez confirmado que o problema foi desencriptado com sucesso, o utilizador ou mineiro acede aos recursos da rede e recebe o seu incentivo que seriam criptomoedas ou, nos nossos thrillers, a conclusão de uma experiência horrível. Neste ponto, você pode obter um hash particular que codifica todo o processo.  

Quais são as suas vantagens e desvantagens?  

 

Vantagens

Por tudo o que passamos, observámos que é um processo muito seguro.  Os mineiros recebem as recompensas em troca de trazer o seu poder de computação para a rede blockchain. Isto torna mais difícil e dispendioso para qualquer um atacar estes blockchains.  

Além disso, a PoW geralmente proporciona uma maior descentralização a qualquer rede.  

Por outro lado, tem uma boa defesa contra os ataques do DoS (Negação de Serviço), por isso não começaria a rejeitar pedidos devido à “fraca” capacidade de resposta que poderia apresentar contra todo o processo.

Desvantagens

Devido à dificuldade crescente dos puzzles que são apresentados pelos reajustamentos que o sistema pode ter ao considerar os tempos de resposta dos puzzles, cada vez que é necessário um hardware mais poderoso e altamente especializado. 

Além disso, consomem  muita energia e são vulneráveis a ataques de 51%, ou ataques maioritários,  em pequenas cadeias de prova de  trabalho, o que significa que um utilizador ou um grupo de utilizadores têm poder suficiente para controlar o que acontece dentro da rede.   

Fico feliz em ver que chegou a este ponto!  

Sei que tem sido um artigo cheio de informação, mas esperamos que seja   muito útil compreender um pouco mais o funcionamento do grande ecossistema cripto.

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