As criptomoedas usam registradores ou blockchains distribuídos para registrar informações - primeiro, sobre o saldo de cada endereço nas plataformas de transferência de valor (por exemplo, Bitcoin e a maioria das criptomoedas), embora essa abordagem possa ser aplicada a qualquer informação.
A principal condição é que a rede precise coordenar coletivamente o conteúdo do registro: é distribuída entre todos os participantes da cadeia, em vez de transferir o gerenciamento centralizado de contas para uma entidade, por exemplo, um banco.
Essa rede requer consenso em torno das informações registradas na blockchain. A maneira como esse consenso é alcançado afeta os parâmetros econômicos e de segurança do protocolo. Aqui estão cinco exemplos de consegui-lo.
1. Prova de trabalho (PoW)
A prova de trabalho é o primeiro mecanismo de consenso distribuído criado pelo criador do Bitcoin, conhecido pelo pseudônimo de Satoshi Nakamoto. Muitas criptomoedas seguiram seu exemplo, incluindo o Ethereum.
No caso do PoW, todos os computadores da rede encarregados de manter a segurança do blockchain (no caso do Bitcoin são chamados de mineradores) estão trabalhando no cálculo de uma função matemática chamada hash. Essa é uma tarefa bastante simples (para um computador), mas que se repete constantemente e, portanto, é cara em termos de computação. Os computadores competem por pesquisas de hash com propriedades especiais. O computador que o calcula primeiro receberá a confirmação de que concluiu o trabalho necessário e poderá adicionar um novo bloco de transações à blockchain. Como recompensa, ele receberá uma parcela de bitcoins recém-extraídos (atualmente 12,5 BTC por bloco ou aproximadamente a cada 10 minutos), além de todas as pequenas taxas de transação que os usuários pagaram pelo envio de moedas.
O PoW funciona de acordo com o seguinte princípio: adicionar uma tranche de novas transações à blockchain é caro, mas verificar se as transações são válidas é muito fácil, graças à transparência do registro. Os mineradores confirmam coletivamente a validade de todo o blockchain, e as transações não são consideradas completamente "confirmadas" até que vários novos blocos sejam adicionados a eles. Se um invasor tentar usar as moedas de maneira ilegal, suas transações serão ignoradas pelo restante da rede. A única maneira de um invasor cometer essa fraude é ter uma enorme quantidade de poder de computação que permite extrair bloco por bloco e obter a primeira confirmação do trabalho de toda a rede repetidamente. Esse método é chamado de "ataque de 51%", porque para implementá-lo, você precisa ter mais da metade do hash total da rede. A realidade é que nenhum minerador pode ter essa parcela do hash. Em outras palavras, uma tentativa de fraude é 1) extremamente cara (uma vez que requer custos de equipamento e eletricidade, e também incorre em custos de oportunidade causados pela falta de trabalho na versão atual do blockchain e pelo recebimento de recompensas por ele) e 2) é extremamente improvável. Portanto, os mineiros estão em melhor situação (ou seja, mais lucrativos) para permanecerem honestos.
2. Prova de Participação
O PoW é um método caro e que consome muita energia devido à capacidade de processamento necessária. Em torno da criação de equipamentos especiais projetados exclusivamente para mineração, toda uma indústria cresceu. A prova de participação (PoS) é um método alternativo que não requer equipamentos especiais e se tornou muito popular nos últimos anos. No caso de PoW, a probabilidade de um participante adicionar o próximo bloco de transações à cadeia é determinada pelo nível de hash. No caso de PoS, essa probabilidade é determinada pelo número de moedas participantes. Em outras palavras, cada nó da rede está associado a um endereço específico e, quanto mais moedas pertencerem a esse endereço, maior a probabilidade de minerar (ou "demitir" nesse caso) o próximo bloco. Parece uma loteria: o vencedor é determinado por acaso, mas quanto mais moedas (bilhetes de loteria) ele tiver, mais chances ele terá. Um invasor que deseja cometer uma transação fraudulenta precisará possuir mais de 50% das moedas para processar de maneira confiável as transações necessárias; a compra de tantas moedas provocará um aumento em seus preços e fará com que essa tentativa seja proibitivamente cara.
O PoS foi desenvolvido pela Nxt. Como não é tão intensivo em energia quanto o PoW, o custo da obtenção de moedas não exige tal recompensa, como no caso do Bitcoin. Assim, os sistemas PoS são adequados para plataformas com um número fixo de moedas e sem inflação dos blocos que estão sendo criados. A remuneração dos participantes consiste apenas em uma taxa de transação. Essa abordagem é usada pela maioria das plataformas de financiamento coletivo, onde os tokens são distribuídos com base em investimentos, e os investidores não vão gostar do aumento no número de moedas, pois isso "diluirá" sua parte.
Atualmente, a prova de participação é um mecanismo bem estabelecido para alcançar consenso, mas não é frequentemente usado em sua forma original. Certas vantagens oferecem duas de suas variedades, LPoS e DPoS.
3. Prova de Aposta Arrendada (Prova de Estaca Leo, LPoS)
No caso do PoS clássico, é improvável que os participantes da rede com um pequeno saldo possam adicionar blocos à cadeia - assim como os pequenos mineradores com um baixo nível de hash provavelmente não criarão um bloco na cadeia Bitcoin. Pode levar muitos anos até que um pequeno participante tenha a sorte de criar um bloco. Isso significa que muitos participantes da rede com um saldo pequeno não têm nós e permitem que um número limitado de participantes maiores gerencie a rede. À medida que a segurança da rede aumenta com o número de participantes, é importante incentivar esses pequenos participantes a participar.
O mecanismo LPoS permite que os participantes façam isso alugando seus fundos para grandes nós. Os fundos arrendados permanecem sob o controle total de seus proprietários e podem ser transferidos ou gastos a qualquer momento (após o término do contrato). As moedas alugadas aumentam o "peso" de um nó da rede, aumentando suas chances de adicionar um bloco de transações à blockchain. Os nós são compartilhados com quaisquer proprietários com qualquer remuneração. Essa abordagem aplica Waves.
4. Prova Delegada de Aposta, DPoS
O BitShares e várias outras plataformas usam uma abordagem ligeiramente diferente. Usando DPoS, os proprietários de moedas usam suas ferramentas para selecionar uma lista de nós que poderão criar blocos de novas transações e adicioná-los à blockchain. Isso envolve todos os detentores de moedas da rede, embora eles não possam receber recompensas diretas, como no caso de LPoS. Os titulares de moedas também podem votar em alterações nos parâmetros da rede, o que aumenta sua influência na rede e sua participação nela.
5. Prova de Importância (Prova de Importância, PD)
A variação mais recente desses mecanismos de construção de consenso é o POI. O NEM foi a primeira plataforma de criptomoeda a implementar esse método. No caso de POI, não apenas o número de moedas é importante. O sistema de construção de consenso do NEM baseia-se na idéia de que as recompensas devem ser a atividade produtiva da rede, e não apenas a propriedade da moeda. A probabilidade de criar um bloco depende de vários fatores, incluindo fundos disponíveis, reputação (determinada por um sistema especial separado) e o número de transações de entrada e saída deste endereço. Isso fornece uma imagem mais holística de um membro da rede "útil".
Existem muitas variedades dessas abordagens básicas, e algumas plataformas usam uma combinação de PoW e PoS - a primeira é frequentemente usada para distribuir moedas e, em seguida, a plataforma muda para a segunda maneira de manter a rede. Outra abordagem é usar os nós principais em combinação com a mineração de PoW, como é o caso do DASH e do Crown. Eles ajudam a processar transações e recebem uma parte das recompensas pelas atividades dos mineiros.
Em todos os casos, o objetivo da abordagem de consenso é garantir a segurança da rede, principalmente por meios econômicos: um ataque à rede deve ser muito caro e sua proteção mais lucrativa.
