Dentro da mente do desenvolvedor do blockchain: consenso do blockchain da prova de queima

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Cointelegraph está acompanhando o desenvolvimento de um blockchain inteiramente novo desde o início até a mainnet e além, por meio de sua série, Inside the Blockchain Developer’s Mind. Nas partes anteriores, Andrew Levine do Grupo Koinos discutido alguns dos desafios a equipe tem enfrentado desde a identificação dos principais problemas que pretendem resolver e descreveu três das “crises” que estão impedindo a adoção do blockchain: capacidade de atualização, escalabilidade e governança. Esta série é focada no algoritmo de consenso: A primeira parte é sobre a prova de trabalho, a parte dois é sobre prova de aposta e a parte três é sobre a prova de queima.

No primeiro artigo da série, explorei a prova de trabalho (PoW) – o algoritmo de consenso OG – e expliquei como ele funciona para inicializar a descentralização, mas também porque é ineficiente. No segundo artigo, explorei a prova de participação (PoS) e como ela é boa para reduzir os custos operacionais de uma rede descentralizada em relação à prova de trabalho, mas também por que ela fortalece ainda mais os mineiros, requer complexidade e eticamente questionável corta as condições e não evita “ataques de troca”.

Neste artigo, explicarei o terceiro algoritmo de consenso que foi proposto cerca de um ano após a prova de aposta, mas, por razões que devem ficar claras, nunca foi realmente implementado como um algoritmo de consenso em um blockchain de propósito geral. Pelo menos não até agora.

Prova de trabalho

Como expliquei no primeiro artigo, de uma perspectiva teórica do jogo, os blockchains são um jogo em que os jogadores competem para validar transações agrupando-as em blocos que correspondem aos blocos de transações que estão sendo criados por outros jogadores. O Bitcoin (BTC) funciona atribuindo mais peso aos blocos produzidos por pessoas que provavelmente sacrificaram mais capital, o que “provaram” por meio do “trabalho”.

Como essas pessoas já gastaram seu dinheiro para adquirir hardware e executá-lo para produzir blocos, sua punição é fácil porque eles já foram punidos. A prova de aposta, entretanto, opera de uma maneira fundamentalmente diferente, com importantes consequências teóricas do jogo.

Prova de aposta

Em vez de forçar os produtores de bloco a sacrificar capital para adquirir e executar hardware a fim de ganhar a capacidade de ganhar recompensas de bloco, na prova de aposta, os detentores de token precisam apenas sacrificar a liquidez de seu capital para ganhar recompensas de bloco. O problema é que diminui a segurança da rede porque o invasor precisa apenas adquirir 51% da moeda base da plataforma e apostar para assumir o controle da rede.

Para impedir este ataque, os sistemas PoS que devem implementar sistemas complicados projetados para “cortar” recompensas de bloqueio de contas de usuário, o que aumenta a sobrecarga computacional da rede, levanta questões éticas legítimas e só funcionam se o invasor não conseguir adquirir 51% do fornecimento de tokens. Implementar essas condições de corte não é nada trivial, razão pela qual tantos projetos de prova de interesse como Solana, por sua própria admissão, lançaram com soluções centralizadas no local, e por que tantos outros projetos como Ethereum 2.0 (Eth2) são demorando tanto para implementar o PoS. A solução típica é dar a uma fundação uma aposta grande o suficiente para que ela sozinha tenha o poder de determinar quem é o ator malicioso e reduzir suas recompensas.

Isso é especialmente problemático em um mundo com trocas centralizadas que apresentam piquetagem de custódia, o que significa que pode se encontrar no controle de mais de 51% de um determinado fornecimento de token sem ter incorrido em qualquer risco, tornando o custo de um ataque mínimo. Na verdade, isso já aconteceu na história recente de um dos blockchains mais usados ​​do mundo, ao mesmo tempo avaliado em quase US $ 2 bilhões: o Steem.

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Consenso do Santo Graal

Como eu disse no final do meu último artigo, o que iremos discutir neste artigo é a questão hipotética de se existe uma solução “o melhor dos dois mundos” que oferece a descentralização e a segurança da prova de trabalho com a eficiência da prova de aposta. Hoje, temos o prazer de anunciar o lançamento de nosso white paper sobre prova de queima. Nesse white paper, argumentamos que a prova de queima é exatamente a melhor solução dos dois mundos.

Iain Stewart propôs a prova de queima em 2012 – um ano após a prova de prova – como um experimento de pensamento projetado para contrastar as diferenças entre prova de trabalho e prova de prova. Acreditamos que ele descobriu sem querer o “Santo Graal” dos algoritmos de consenso que se perderam nas areias do tempo devido em grande parte a acidentes históricos. Como Iain Stewart observou:

“Achei que seria interessante inventar uma tarefa que fosse absolutamente, aberta e inequivocamente um exemplo do contraste entre os dois pontos de vista. E sim, há um: queimando a moeda! ”

O ataque de câmbio

Como a antiga equipe de desenvolvimento central por trás do blockchain Steem, temos uma experiência íntima com ataques de troca. É por isso que mitigar esse vetor de ataque foi de extrema importância e inspirou o arquiteto de blockchain Steve Gerbino a explorar algoritmos de consenso alternativos em busca de uma solução que ainda nos proporcionasse o desempenho e a eficiência necessários para um computador mundial de alto desempenho, ao mesmo tempo que mitigava esse importante vetor de ataque.

A prova de queima como um algoritmo de consenso é notavelmente simples e seu valor exclusivo é fácil de entender. Como a prova de trabalho, exige que o custo de ataque à rede seja pago “adiantado”. Como a prova de aposta, nenhum hardware real precisa ser comprado e executado além do hardware necessário para produzir blocos. Como a prova de trabalho, o ataque de câmbio é frustrado porque o produtor do bloco já perdeu seu dinheiro, pois está simplesmente tentando recuperá-lo mantendo um livro-razão correto.

Para montar um ataque de 51%, o agente mal-intencionado não precisa apenas adquirir 51% do estoque de tokens, ele precisa comprovadamente descartá-lo adquirindo o virtual hardware de mineração. A única maneira de recuperar essa perda é produzindo blocos na cadeia que acabará ganhando. É uma solução incrivelmente simples e elegante para o problema. Não há necessidade de condições de corte porque o produtor do bloco efetivamente cortou sua própria participação no início.

Prova de queima

Iain Stewart propôs prova de queima para Bitcoin um ano antes de um blockchain de uso geral ser concebido por Vitalik Buterin. Talvez seja por isso que as pessoas demoraram tanto para perceber que essas duas coisas funcionam juntas incrivelmente bem. Os blockchains de uso geral valorizam a eficiência, ao mesmo tempo que permitem designs econômicos simbólicos sem limites máximos de suprimento, um requisito para implementações à prova de queima. Parte do problema também pode ter sido que vários conceitos inovadores, como tokens não fungíveis (NFTs) e criadores de mercado, e soluções como contratos inteligentes atualizáveis ​​são extremamente benéficos para a implementação e só surgiram após a proposta.

Mineiros NFT

Manter o controle de quais contas queimaram quais quantias e quando foram queimadas pode ser uma tarefa que exige muito do computador e esse aumento de carga na rede pode ser um dos motivos pelos quais as pessoas têm evitado essa implementação.

Felizmente, os tokens não fungíveis nos fornecem um primitivo poderoso que o sistema pode usar para controlar com eficiência todas essas informações com o objetivo de distribuir recompensas de bloqueio para produtores de bloqueio válidos. O resultado final é um NFT que funciona efetivamente como um minerador virtual, mas também um que é infinita e precisamente personalizável.

Os desenvolvedores de blockchain podem regular com precisão a acessibilidade de suas plataformas com base em como eles cobram os NFTs de seus mineradores. Definir um preço alto para as mineradoras seria como exigir a compra de ASICs (máquinas de mineração) para participar da produção de blocos. Estabelecer preços baixos para as mineradoras seria como permitir que qualquer pessoa extraia hardware comum. Mas, a melhor parte é que nenhum hardware real é necessário de qualquer maneira.

Uma vez que Koinos é tudo sobre acessibilidade, NFTs de minerador provavelmente terão um preço baixo, o que é efetivamente como ter a GPU final e algoritmo resistente a ASIC possível. Mas, isso levanta a questão: “E se você escolher o número errado?” Isso destaca a importância da capacidade de atualização modular. No Koinos, toda lógica de negócios é implementada como módulos de contrato inteligentes que podem ser atualizados individualmente sem um hard fork. Isso significa que se, por exemplo, o preço do KOIN explodisse a ponto de o custo fixo dos mineiros não ser mais suficientemente acessível, a governança poderia simplesmente votar para reduzir esse custo e o número seria atualizado no momento em que houvesse um consenso .

Resistência à centralização

Corrigir o custo de NFTs de minerador é como construir o algoritmo mais resistente a GPU e ASIC possível, porque ninguém pode ganhar uma vantagem adquirindo hardware especializado. Melhor ainda, torna os NFTs dos mineradores mais uniformes e, portanto, mais fáceis de vender (mais fungíveis) em uma bolsa descentralizada, o que significa que os produtores de blocos assumem menos riscos porque sempre podem liquidar seus mineradores.

O poder da prova de queima, em última análise, decorre do fato de que estamos internalizando o hardware de mineração no sistema. É um hardware virtual, o que significa que é infinitamente personalizável pelos projetistas do sistema para maximizar o desempenho da rede. Uma consequência disso é que o sistema pode ser projetado para garantir que o minerador receba de volta sua queima mais alguns tokens adicionais – uma garantia que não pode ser feita por sistemas de prova de trabalho.

Essa capacidade de personalização também nos permite mitigar 51% dos ataques, projetando o sistema de forma que, conforme a demanda por mineradores aumenta, o período de retorno é estendido.

Agora, imagine que alguém (como uma bolsa) deseja assumir a produção em bloco. Primeiro, eles precisariam queimar mais tokens do que todos os outros combinados. Mesmo assim, eles não terão recebido nada por isso. Eles precisarão começar a produzir blocos na cadeia vencedora para começar a receber de volta suas recompensas. Durante esse tempo, outros participantes da rede seriam capazes de ver o que está acontecendo e responder de acordo. Se eles sentirem que o ator está tentando assumir o controle da governança, eles podem simplesmente comprar mais mineiros, empurrando para trás a janela de retorno do ator malicioso até que eles “entrem na linha”.

Economia simbólica

A prova de queima também tem propriedades econômicas interessantes que a separam tanto do PoW quanto do PoS. Por exemplo, se você fixasse a taxa de criação de novos tokens (também conhecida como “inflação”), então, em um certo ponto, se muitas pessoas participassem da produção em bloco, a economia de tokens se tornaria deflacionária porque as recompensas seriam sendo empurrado de volta mais rápido do que novos tokens estavam sendo criados. Isso pode fornecer benefícios de desempenho para a rede, se necessário.

Muitas pessoas que produzem blocos podem impactar negativamente a latência. Esse componente deflacionário serviria para desincentivar dinamicamente a produção excessiva de blocos, ao mesmo tempo que fornecia ao ecossistema uma importante alavanca econômica, ou deflação.

Era meu objetivo com esta série dar ao leitor uma compreensão insanamente profunda do tópico de algoritmos de consenso de uma forma que ainda fosse acessível e, com sorte, interessante. Cobrimos o arco histórico dos principais algoritmos de consenso e o que eu acho que é a próxima evolução: prova de queima. Espero que agora você esteja equipado para avaliar diferentes implementações de consenso e chegar às suas próprias conclusões sobre o que é inovador e o que não é.

Os pontos de vista, pensamentos e opiniões expressos aqui são exclusivamente do autor e não refletem necessariamente ou representam os pontos de vista e opiniões da Cointelegraph.

Andrew Levine é o CEO do Koinos Group, uma equipe de veteranos da indústria que acelera a descentralização por meio de tecnologia blockchain acessível. Seu produto básico é o Koinos, um blockchain sem taxas e infinitamente atualizável com suporte a linguagem universal.

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