A prova de trabalho (proof-of-work, ou PoW) é o algoritmo que protege muitas criptomoedas, como Bitcoin (BTC) e Bitcoin Cash (BCH). A maioria das moedas digitais tem uma entidade central ou líder que acompanha cada usuário e quanto dinheiro ele tem. Mas não existe um líder responsável por criptoativos como o Bitcoin. A prova de trabalho é necessária, portanto, para que uma moeda online funcione sem uma empresa ou governo comandando o sistema.
Mais especificamente, o proof-of-work resolve o “problema do gasto duplo”, que é mais complicado de resolver sem um controlador central. Se os usuários puderem gastar duas vezes, isso inflará a oferta geral, degradando as criptos de todos os outros e tornando a moeda imprevisível e sem valor.
O gasto duplo é um desafio para transações online porque as ações digitais são muito fáceis de replicar – é isso que torna tão trivial copiar e colar um arquivo ou enviar um e-mail para mais de uma pessoa. O algoritmo de PoW, no entanto, torna essa duplicação do dinheiro digital muito mais difícil. Entenda melhor abaixo!
Como funciona o Proof-of-work
O Bitcoin é uma blockchain, que é um livro razão compartilhado que contém um histórico de todas as transações da criptomoeda que já ocorreram. Essa blockchain (cadeia de blocos, em português), como o nome sugere, é composta por blocos. Em cada um deles ficam armazenadas as transações mais recentes.
A prova de trabalho é uma parte necessária para inserir novos blocos à blockchain do Bitcoin. Na prática, os mineradores – nome dos participantes do sistema – competem entre si para adicioná-los ao sistema. Essa “disputa” ocorre por meio da resolução de cálculos complexos.
Um novo bloco é aceito pela rede cada vez que um minerador apresenta uma nova prova de trabalho (resolução) vencedora, que acontece aproximadamente a cada 10 minutos. Como recompensa, ele recebe criptomoeda.
Ser o vencedor, no entanto, é tão difícil que a única maneira de fazer isso é utilizar computadores caros e especializados. Os mineradores só ganharão Bitcoin se adivinharem as combinações corretas. Quanto mais cálculos eles produzirem, mais criptos eles podem embolsar.
Ok, mas quais cálculos os mineradores estão fazendo exatamente? No Bitcoin, os mineradores usam uma função matemática chamada “hash”, que transforma uma entrada em uma sequência de letras e números de aparência aleatória.
O objetivo dos mineradores é criar um hash correspondente ao “alvo” atual do Bitcoin. Eles devem criar um hash com zeros suficientes na frente, uma façanha dada a baixa probabilidade de obter vários zeros seguidos como resultado do cálculo. No entanto, mineradores em todo o mundo estão fazendo trilhões desses cálculos por segundo, então eles levam cerca de 10 minutos em média para atingir essa meta.
Quem tiver êxito primeiro ganha um lote de Bitcoin. Em seguida, o protocolo do projeto cria um novo valor que os mineradores devem mirar, e eles iniciam novamente a corrida para encontrar a prova de trabalho vencedora.
Por que os mineradores seguem as regras?
Os mineradores ganham recompensas em BTC para cada bloco para o qual encontram a solução. Isso é o que os leva a minerar em primeiro lugar.
Essa recompensa monetária também faz com que eles sigam as regras – como, por exemplo, não gastar o mesmo Bitcoin duas vezes, algo considerado fatal para uma moeda digital. Digamos que um minerador encontre um hash vencedor para um bloco. Se ele enviar a solução com o bloco, mas quebrar as regras – gastar moedas mais de uma vez – o resto da rede Bitcoin, que atua como supervisora, rejeitará o bloco desse minerador específico. Ele então perderá todo o BTC que deveria ter ganho. É essa ameaça de perder as recompensas que mantém os mineradores honestos.
Para quebrar essa regra e poder burlar o sistema, portanto, um minerador deve ser capaz de obter mais de 50% do poder computacional – assim, controlando a maioria dos nós que ajudam a supervisionar a rede.
Por que o Proof-of-Work é necessário?
O objetivo da prova de trabalho é impedir que os usuários cunhem moedas extras que não ganharam ou gastem elas em dobro. Se os usuários pudessem gastar suas moedas mais de uma vez, isso efetivamente tornaria a moeda digital inútil.
Na maioria das moedas digitais, esse problema é fácil de resolver. O banco responsável pelo sistema mantém o controle de quanto dinheiro cada pessoa tem. Se o usuário A enviar R$ 1 para o usuário B, o banco tira R$ 1 de A e dá R$ 1 para B.
Mas, com criptoativos não existe tal entidade, daí a necessidade da prova de trabalho.
Quem inventou a prova de trabalho?
O criador (ou criadores) do Bitcoin, Satoshi Nakamoto, inventou a prova de trabalho para tirar o Bitcoin do papel. Ninguém sabe quem é Nakamoto, ou se o nome é um pseudônimo.
Quais são os problemas com o Proof-of-Work?
Existem menos alguns problemas com a prova de trabalho:
- Alto uso de energia: o Bitcoin usa tanta energia quanto toda a Suíça por causa do algoritmo. E esse gasto está aumentando à medida que mais mineradores se juntam à rede do BTC – mesmo que muitos utilizem energia renovável.
- Ataques de 51%: se um minerador é capaz de acumular 51% do hashrate (poder de computação) de mineração do Bitcoin, ele pode desrespeitar as regras temporariamente, gastando duas vezes as moedas e bloqueando as transações.
- Centralização de mineração: o objetivo da prova de trabalho é ter uma moeda que não seja controlada por uma única entidade responsável. O sistema do BTC, no entanto, é um pouco centralizado: apenas três pools de mineração controlam cerca de 50% do poder computacional da blockchain. Os desenvolvedores estão tentando aliviar esse problema.
Por que mais poder de mineração significa mais segurança?
Quanto mais poder computacional for investido na segurança do Bitcoin, mais recursos um invasor em potencial precisa ter para atacar o projeto.
Quais criptomoedas usam Proof-of-Work?
Algumas das principais criptomoedas usam prova de trabalho, embora algumas estejam experimentando outras formas de proteger suas redes. As criptomoedas mais populares que utilizam a prova de trabalho incluem:
- Bitcoin
- Bitcoin Cash
- Litecoin (LTC)
- Monero (XMR)
- Ethereum (ETH) – até a atualização da Fusão, de setembro de 2022
Proof-of-Work x Proof-of-Stake: qual é a diferença?
Prova de participação (proof-of-stake, ou PoS) e prova de trabalho (proof-of-work, ou PoW) são conceitos essenciais do mundo das criptomoedas, e têm a ver com a segurança e a maneira da qual funcionam as transações de criptoativos. Além disso, são componentes-chave para o funcionamento da tecnologia blockchain.
Proof-of-stake e proof-of-work são conhecidos como mecanismos de consenso. Ambos, de maneiras diferentes, ajudam a garantir que os usuários sejam honestos com as transações. Eles incentivam os bons atores e tornam extremamente difícil a vida de participantes com mau comportamento. Tudo isso reduz fraudes, como o famoso problema do gasto duplo que sempre impediu o surgimento de moedas digitais descentralizadas até a chegada do Bitcoin (BTC).
Para entender qual é a diferença entre prova de trabalho e prova de participação, é útil saber um pouco sobre mineração.
Na prova de trabalho, a verificação das transações de criptomoedas é feita por meio da mineração. Na prova de participação, os validadores são escolhidos com base em um conjunto de regras, e eles precisam fazer “staking” (manter criptos em um “cofre” na blockchain) – ou seja, eles devem bloquear tokens na rede para ter a chance de serem escolhidos como validadores. Em ambos os casos, as criptomoedas são projetadas para serem descentralizadas e distribuídas, o que significa que as transações são visíveis e verificadas por computadores em todo o mundo.
Os computadores na rede precisam concordar com o que aconteceu para verificar as transações. Se um deles tentar manipular ou cometer transações fraudulentas, todo mundo vai ficar sabendo e as informações não serão aceitas, pois a blockchain é pública e imutável. Ambos os mecanismos de consenso têm consequências econômicas que penalizam os atores mal-intencionados que tentam interromper a rede.
Qual é melhor?
O Proof-of-Work é uma competição entre mineradores para resolver quebra-cabeças criptográficos e validar transações para ganhar recompensas em bloco. O Proof-of-Stake implementa validadores escolhidos aleatoriamente para garantir que a transação seja confiável, compensando-os em troca com criptos. Cada modelo tem vantagens e desvantagens.
Desvantagens da prova de trabalho
A prova de trabalho requer uma quantidade significativa de energia para verificar as transações. Como os computadores da rede devem gastar muita eletricidade, esse tipo de blockchain é menos ecológica do que outros sistemas.
Outro problema que alguns levantam é que, devido à competição entre mineradores por recompensas, um pequeno número de pools de mineração controla a blockchain, o que cria uma espécie de centralização. É importante notar, porém, que os pools são compostos de mineradores individuais ou grupos menores de participantes que são livres para tirar seu poder computacional se não concordarem mais com a direção da comunidade.
Desvantagens da prova de participação
O principal problema com a prova de participação é que ela exige um investimento inicial muitas vezes enorme. Você deve comprar token nativo do projeto para se qualificar para ser um validador, o que depende do tamanho da rede. Em teoria, as pessoas devem ser ricas ou ganhar dinheiro suficiente para participar, situação que transforma a blockchain em um sistema “elitizado”
