O que é Proof of Stake?

Proof of stake é uma forma de uma blockchain chegar a acordo sobre novos blocos, fazendo com que os participantes bloqueiem as próprias moedas da rede como garantia, em vez de gastar eletricidade com mineração. Esses participantes, chamados validadores, propõem e votam em blocos. O trabalho honesto gera recompensas, e a trapaça comprovada pode custar parte do stake deles.

O problema que toda blockchain precisa resolver

Uma blockchain não tem administrador central, então precisa de uma forma para milhares de computadores concordarem com um único histórico e para tornar os ataques caros. O proof of work, usado pelo Bitcoin, obriga os atacantes a gastarem energia real; nosso guia principal sobre como funciona a mineração de Bitcoin explica o processo.

O proof of stake faz os atacantes colocarem e arriscarem capital. Para influenciar quais blocos são aceitos, é preciso ter uma grande fatia das moedas em stake, e o mau comportamento coloca essas moedas em risco.

Como os validadores são escolhidos e o que fazem

Em uma rede proof of stake, qualquer pessoa que atenda aos requisitos pode bloquear moedas em um contrato especial e executar o software de validador. No Ethereum, a maior rede proof of stake, um validador precisa de 32 ETH para ser ativado.

Figura: O ciclo do validador no Ethereum, com os dois tipos de penalidade.

O tempo na rede é dividido em slots curtos. Em cada slot, o protocolo escolhe um validador aleatoriamente para propor um bloco, com as chances ponderadas pelo stake. Outros validadores são designados para atestar, ou seja, verificar o bloco proposto e votar a favor se ele for válido. Os blocos que recebem votos suficientes passam a fazer parte da cadeia.

No Ethereum, uma atualização conhecida como Pectra elevou o saldo efetivo máximo de um único validador para 2.048 ETH, para que grandes stakers possam operar menos validadores, porém maiores. O mínimo de 32 ETH permaneceu o mesmo.

Como funciona o relógio no Ethereum

O proof of stake do Ethereum segue um cronograma fixo. O tempo é dividido em slots de 12 segundos, e cada slot tem um proponente escolhido. Trinta e dois slots formam uma época, cerca de 6,4 minutos. Durante cada época, todo validador ativo é designado para votar uma vez, de modo que todo o conjunto de validadores participa sem que todos votem em cada bloco.

No limite de cada época há um checkpoint. Quando validadores que detêm dois terços do stake votam para justificar um checkpoint e depois o seguinte, o anterior se torna final. Em condições normais, isso leva cerca de duas épocas, aproximadamente 13 minutos. Por isso, uma transação normalmente está “em um bloco” em segundos e “final” em um quarto de hora.

Recompensas pela participação honesta

Os validadores ganham recompensas por propor blocos e por votos corretos e pontuais. No Ethereum, essas recompensas vêm de ETH novo criado pelo protocolo, além das taxas de transação e gorjetas pagas pelos usuários. As recompensas variam ao longo do tempo conforme o número de validadores, a atividade da rede e as taxas, por isso não há um retorno fixo.

Validadores que ficam offline quando deveriam votar perdem pequenas quantias como penalidade. A penalidade é leve para indisponibilidades ocasionais e aumenta quando muitos validadores ficam offline ao mesmo tempo.

Slashing: o custo da trapaça

Slashing é a penalidade mais severa, reservada a ações que só podem ser deliberadas ou resultar de um erro grave de configuração, como assinar dois blocos diferentes para o mesmo slot ou emitir votos contraditórios. Um validador punido com slashing perde parte do stake e é removido do conjunto de validadores.

O slashing é o que dá dentes ao proof of stake. Um atacante que tente sustentar duas versões concorrentes da história pode ser flagrado por qualquer pessoa, e a evidência é suficiente para que o protocolo destrua parte do stake dele.

Finalidade

Muitas redes proof of stake oferecem finalidade: um ponto a partir do qual um bloco não pode ser revertido sem destruir uma grande quantidade de capital em stake. No Ethereum, os blocos tornam-se finais quando validadores que detêm pelo menos dois terços do stake total votam em checkpoints que os incluem.

Isso difere do Bitcoin, em que uma transação fica progressivamente mais difícil de reverter a cada novo bloco, mas nunca atinge um estado formal de “final”. Nosso guia sobre por que as confirmações de rede importam explica como as plataformas lidam com os dois modelos.

Entrar e sair leva tempo

Validadores não podem entrar ou sair instantaneamente. A Ethereum limita quantos validadores podem entrar ou sair em cada época, por isso, quando muitos querem mudar ao mesmo tempo, eles aguardam em uma fila. Esse limite de rotatividade protege a rede: uma grande parcela do stake não pode sair de repente, por exemplo logo após um comportamento inadequado, antes que as penalidades possam ser aplicadas. Para quem faz staking, isso significa que os planos de saída devem prever períodos de espera que podem durar de dias a semanas em momentos de alta demanda.

As principais críticas

Concentração entre grandes provedores. Grande parte do ether em staking passa por um pequeno número de exchanges e protocolos de staking líquido. Se alguns operadores controlam uma grande parcela dos validadores, eles exercem influência desproporcional sobre quais transações são incluídas.

“Os ricos ficam mais ricos”. As recompensas são proporcionais ao stake, portanto grandes detentores ganham mais em termos absolutos. Os defensores apontam que a taxa é a mesma para todos, diferentemente da prova de trabalho, em que grandes mineradores podem comprar eletricidade e hardware mais baratos.

Subjetividade fraca. Um nó recém-criado não consegue distinguir, apenas pelas regras da cadeia, um histórico falso do verdadeiro, pois validadores antigos que já sacaram seus fundos poderiam, em teoria, assinar um passado alternativo sem custo. Por isso, novos nós começam a partir de um checkpoint recente e amplamente aceito. Críticos veem nisso uma dependência de confiança social; os apoiadores veem uma premissa pequena e prática.

Formas de participar do staking

• Staking solo. Operar seu próprio validador com o stake mínimo completo. Você mantém o controle de suas chaves e de suas recompensas, e assume toda a responsabilidade técnica.
• Staking em pool ou líquido. Combinar fundos com outras pessoas por meio de um protocolo, muitas vezes recebendo um token que representa sua parcela. Isso reduz o mínimo, mas adiciona riscos de smart contract e do provedor.
• Staking por meio de uma plataforma. Uma exchange ou custodiante opera os validadores por você. É simples, mas você depende desse provedor e de seus termos.

Cada opção envolve riscos: oscilações de preço da moeda em staking, penalidades, períodos de espera antes de você poder sacar e o risco do provedor ou do software em que você confia.

Variações da prova de participação

O design da Ethereum permite que qualquer detentor com moedas suficientes opere um validador, mas outras redes adotam abordagens diferentes:

• Prova de participação delegada. Detentores de tokens votam em um conjunto limitado de produtores de blocos, muitas vezes algumas dezenas, que operam a rede. Pode ser rápida, mas concentra a produção de blocos entre os eleitos.
• Modelos nomeados e em pool. Detentores indicam ou apoiam validadores com seu stake e compartilham tanto recompensas quanto penalidades, o que distribui o risco, mas vincula os delegadores ao comportamento de seus validadores.
• Designs combinados. Algumas redes combinam a prova de participação com outras técnicas para ordenar transações rapidamente, usando o stake principalmente para decidir quem pode produzir blocos e para punir mau comportamento.

O fio condutor é a garantia: qualquer que seja a variação, os participantes colocam as próprias moedas da rede como garantia de bom comportamento.

Onde a prova de participação é usada

A Ethereum migrou da prova de trabalho para a prova de participação em 15 de setembro de 2022, em uma atualização chamada Merge, que reduziu o uso de energia da rede em uma estimativa de 99,95%. Muitas redes mais novas foram projetadas em torno da prova de participação desde o início, frequentemente com suas próprias variações, como a delegação de stake a um conjunto menor de validadores.

Para uma comparação direta das duas principais abordagens, veja nosso guia sobre prova de trabalho vs prova de participação. Para entender como a Ethereum se encaixa no panorama geral, leia o que é Ethereum.

Este artigo é conteúdo educacional e não constitui aconselhamento financeiro, de investimento, jurídico ou tributário. Ativos digitais são voláteis e você pode perder o valor investido.

Perguntas frequentes

Posso perder minhas moedas em staking?

Sim, de várias formas. A penalização por slashing pode remover parte do stake de um validador, delegadores podem compartilhar as penalidades do seu validador, o preço da moeda pode cair, e moedas mantidas por meio de um provedor ficam expostas aos riscos desse provedor.

A prova de participação é menos segura que a prova de trabalho?

Elas protegem a cadeia de maneiras diferentes, e não é que uma seja simplesmente mais fraca. A prova de participação pode punir atacantes diretamente, destruindo seu stake; a prova de trabalho vincula a segurança a um custo físico contínuo. Cada uma tem trade-offs explorados em prova de trabalho vs prova de participação.

Fontes

• The Merge (data e redução de energia de ~99,95%) — ethereum.org
• Especificações de consenso do Ethereum, beacon chain da Fase 0 (saldo efetivo de 32 ETH) — Ethereum, GitHub
• Especificações de consenso do Ethereum, beacon chain da Electra (saldo mínimo de ativação de 32 ETH; saldo efetivo máximo de 2.048 ETH) — Ethereum, GitHub
• Proof-of-stake (slots, épocas, finalidade) — Documentação para desenvolvedores do ethereum.org
• Subjetividade fraca — Documentação para desenvolvedores do ethereum.org