O que significa Proof-of-Work em termos simples

O que é PoW em termos simples

PoW, ou Proof-of-Work, é um algoritmo de consenso que sustenta a tecnologia das criptomoedas. A sigla "PoW" significa Proof-of-Work, traduzido literalmente como "prova de trabalho".

O PoW regula a mineração de novos blocos nas blockchains de criptomoedas. Tem um papel fundamental na validação de transações e na autenticação dos dados da blockchain nos computadores dos participantes de uma rede descentralizada. Por ser um mecanismo distribuído, cada transação passa por múltiplas validações feitas por vários nodes independentes da rede.

A Proof-of-Work resolve, de forma notável, o problema do duplo gasto—uma situação em que as mesmas moedas poderiam ser usadas duas vezes num só intervalo de tempo. O PoW previne também outros abusos de rede, incluindo ataques de spam e tentativas de manipular o histórico das transações.

O que é a Proof-of-Work?

O PoW define a arquitectura das redes descentralizadas, assegurando segurança e fiabilidade. O sistema PoW depende dos miners—participantes de mercado que conectam hardware de computação especializado a uma rede de criptomoeda. Estes miners resolvem problemas matemáticos avançados para receber recompensas, compostas por taxas de transação e incentivos de rede por cada bloco minerado. Este processo é conhecido como mining.

O funcionamento dos sistemas PoW em criptomoedas decorre da seguinte forma:

• Os utilizadores iniciam uma transação, indicando o endereço do destinatário e o montante a transferir. Ao criar a transação, definem uma taxa—a recompensa para o miner que processa e inclui a transação na blockchain. Existe uma relação direta: quanto maior a taxa oferecida pelo utilizador, mais rapidamente os miners processam o pedido, pois dão prioridade às transações com taxas superiores.

• Os miners utilizam hardware de computação para resolver um puzzle criptográfico relacionado com a criação de um novo bloco. Nodes especializados da rede, conhecidos como "nodes", guardam uma cópia completa da blockchain e validam a conformidade das transações. Se todos os dados estiverem corretos e a transação cumprir as regras da rede, é incluída num novo bloco. Esse bloco é então adicionado à blockchain, integrando-se permanentemente no histórico de transações.

Quem inventou o PoW?

O conceito de Proof-of-Work surgiu no início da década de 1990. As programadoras Cynthia Dwork e Moni Naor apresentaram-no em 1993. O seu artigo académico definiu o algoritmo, que mais tarde veio a chamar-se Proof-of-Work. Originalmente, o objetivo era combater o spam e ataques de negação de serviço—não as criptomoedas.

Em 1997, o reconhecido programador e criptógrafo Adam Back aplicou o conceito ao Hashcash, um projeto concebido para proteger o correio eletrónico do spam, exigindo trabalho computacional antes do envio de mensagens.

Em 1999, Markus Jakobsson e Ari Juels publicaram uma investigação que refinou o conceito e lhe deu oficialmente o nome de PoW. Esta investigação organizou ideias anteriores e estabeleceu as bases teóricas para futuras aplicações.

Em 2009, um programador ou grupo anónimo conhecido como Satoshi Nakamoto lançou o Bitcoin, baseado no algoritmo Proof-of-Work. Este marco demonstrou a utilidade prática do PoW na moeda digital descentralizada.

Como funciona a mining em Proof-of-Work?

A mining em sistemas PoW consiste na obtenção de ativos digitais pela resolução de desafios computacionais complexos. Nas redes Proof-of-Work, os miners competem para adicionar novos blocos à blockchain. O miner que resolve primeiro o puzzle criptográfico recebe a maior parte da recompensa, diretamente relacionada com o poder computacional total que detém.

O processo de mining envolve vários passos:

• O miner recolhe transações não confirmadas do mempool (a pool de transações pendentes)
• Constrói um bloco candidato a partir dessas transações
• Procura um número especial (nonce) que, combinado com os dados do bloco, origina um hash com as características exigidas
• Quando encontra a solução correta, o bloco é difundido pela rede para validação pelos restantes nodes
• Se for validado com sucesso, o miner recebe uma recompensa

Eis as principais características da mining em Proof-of-Work:

• A dificuldade de mining ajusta-se dinamicamente consoante a atividade dos miners. À medida que entram mais participantes e aumenta o poder computacional global, os puzzles criptográficos tornam-se mais exigentes. Este ajuste automático permite manter uma cadência estável na criação de novos blocos.

• A mining PoW obriga os miners a procurarem hardware cada vez mais eficiente. Os fabricantes de equipamentos especializados (ASIC miners) lançam regularmente novos modelos, sempre mais eficientes em termos energéticos e de desempenho. Para manter a competitividade é necessário atualizar constantemente o hardware.

Críticas ao PoW

A Proof-of-Work é alvo de críticas importantes por parte de ambientalistas e especialistas em sustentabilidade. A principal preocupação é que a mining PoW é tida como altamente insustentável. Os miners estão presos numa corrida permanente pelo aumento do poder computacional, o que leva a incrementos constantes na capacidade do hardware e a um crescimento exponencial do consumo de energia. Grandes redes PoW chegam a consumir eletricidade ao nível de países inteiros.

Muitos consideram ainda que a mining PoW conduz à centralização. Conseguir hardware competitivo exige um investimento financeiro significativo, pelo que só grandes empresas e mining pools têm recursos para operar eficazmente. Isto concentra o poder computacional em poucos intervenientes, podendo ameaçar a descentralização da blockchain.

Outros problemas frequentemente apontados incluem:

• Barreiras de entrada elevadas para novos participantes devido ao custo dos equipamentos
• Obsolescência rápida do hardware, resultando em resíduos eletrónicos
• A rentabilidade da mining depende dos custos da eletricidade, criando desigualdade geográfica
• Risco de ataques de 51% se uma entidade controlar a maioria do poder computacional

Os defensores do PoW sublinham que o elevado consumo de energia é o preço a pagar por uma segurança de rede sem paralelo e que o desenvolvimento de energias renováveis poderá mitigar as preocupações ambientais.

Que criptomoedas usam Proof-of-Work?

O PoW continua a ser um dos algoritmos de consenso mais utilizados no ecossistema cripto. É a base do Bitcoin, a maior e mais antiga criptomoeda por capitalização de mercado. Até setembro de 2022, o Ethereum—a segunda maior—também dependia da Proof-of-Work, mas migrou para Proof-of-Stake com a atualização Merge.

Outras criptomoedas PoW de destaque incluem:

• Dogecoin — criptomoeda criada originalmente como paródia do Bitcoin, que conquistou grande popularidade graças à sua comunidade ativa e ao apoio de figuras públicas. Utiliza o algoritmo Scrypt.

• Ethereum Classic — a blockchain original do Ethereum que manteve o PoW após a divisão de 2016, representando um registo imutável da história do Ethereum.

• Litecoin — um dos altcoins mais antigos, conhecido como a "prata" em relação ao "ouro" do Bitcoin. Tem tempos de bloco mais rápidos e utiliza Scrypt.

• Monero — criptomoeda centrada na privacidade e anonimato das transações, baseada no algoritmo RandomX otimizado para CPUs convencionais.

• Zcash — outro projeto orientado para a privacidade, recorrendo a provas de conhecimento zero para garantir forte anonimato.

• Bitcoin Cash — um fork do Bitcoin criado para aumentar o débito da rede ao expandir o tamanho dos blocos.

• Bitcoin SV — outro fork do Bitcoin que procura concretizar a visão original de Satoshi Nakamoto.

Cada uma destas criptomoedas tem a sua própria implementação PoW, mas todas partilham o princípio de proteger a rede através do esforço computacional.

Perguntas Frequentes

O que é a Proof-of-Work e porque é que a blockchain precisa dela?

Proof-of-Work é um método de consenso onde os miners resolvem problemas matemáticos avançados para validar transações e criar novos blocos. Este processo protege a rede e garante a descentralização da blockchain.

Qual a diferença entre Proof-of-Work e Proof-of-Stake?

Proof-of-Work depende do poder computacional para resolver desafios criptográficos, enquanto Proof-of-Stake seleciona validadores com base no montante de criptomoeda que possuem e estão dispostos a colocar em stake. O PoW é intensivo em energia; o PoS é eficiente em termos energéticos.

Como funciona a mining em Proof-of-Work? O que fazem realmente os miners?

Os miners enfrentam problemas matemáticos avançados para validar transações e criar novos blocos. Competem para encontrar o hash correto e o primeiro a consegui-lo adiciona o bloco à blockchain e recebe recompensas em criptomoeda. Este mecanismo protege a rede contra ataques.

O elevado consumo de energia da Proof-of-Work é realmente justificado?

O elevado consumo de energia da Proof-of-Work garante a segurança e a descentralização da blockchain. Apesar dos custos substanciais de eletricidade, são um trade-off necessário para manter a integridade da rede. O equilíbrio entre consumo de energia e segurança define o valor fundamental do PoW.

Que criptomoedas utilizam o mecanismo de consenso Proof-of-Work?

O Bitcoin e o Monero utilizam Proof-of-Work. Outros exemplos incluem o Zcash e o Ethereum Classic. Estas criptomoedas dependem da mining para validar transações e proteger a rede.

A Proof-of-Work é segura? O que é um ataque de 51%?

A Proof-of-Work é geralmente segura, mas existe o risco de um ataque de 51%. Se um atacante controlar mais de metade do poder computacional da rede, pode reverter blocos, permitir duplo gasto e roubar fundos. Redes de grande dimensão são menos vulneráveis devido à dispersão do poder computacional e ao elevado custo do ataque, mas blockchains públicas mais pequenas enfrentam maior risco. O aumento dos requisitos de confirmação e a atualização dos algoritmos contribuem para reforçar a segurança da rede.