Introdução

O Bitcoin introduziu o mundo ao primeiro mecanismo de consenso em 2009. Isso marcou o início de uma nova era, no entanto, seu consumo excessivo de energia apresentou um problema, levando os desenvolvedores a buscar soluções mais viáveis para as deficiências dos mecanismos, como o mecanismo de consenso Proof of Stake (PoS), o Delegated Proof of Stake (DPoS) e um mecanismo de consenso mais recente chamado mecanismo de consenso Proof of Space-Time, que combina o melhor dos mecanismos de consenso Proof of Space e Proof of Time.

O que é Proof of Space (PoSpace)?

Proof-of-Space é um mecanismo de consenso baseado em evidências que requer que o participante prove que reservou a quantidade prescrita de espaço de armazenamento e que o espaço está preenchido com dados especificados pela rede. Pode ser realizado através de uma função de hash para mapear os dados para uma saída curta conhecida como "Comprometimento".

Uma vez mapeado, o participante envia a saída curta para a rede como prova do seu espaço de armazenamento reservado. Quando a rede recebe a prova, ela pode solicitar ao participante uma parte dos dados vinculados ao seu compromisso. O participante fornecerá este compromisso dentro de um determinado período para provar sua honestidade ou atividade.

O que é a Prova de Tempo (PoT)?

Proof-of-Time (PoT) é um algoritmo de consenso descentralizado que seleciona validadores de acordo com suas pontuações de classificação e apostas fixas. Uma pontuação de classificação é o número dado a cada validador pelo algoritmo da rede para mostrar quão precisamente o validador validou dados anteriores. Também inclui o feedback de outros validadores sobre suas interações com o validador.

Uma aposta fixa, no entanto, é um método de apostas que obriga cada validador a apostar a mesma quantidade do token nativo da plataforma para participar do processo de consenso. Embora semelhante, difere do mecanismo de Prova de Participação (PoS) que permite que os validadores apostem grandes quantidades de tokens da plataforma para participar do processo de consenso.

Com o consenso de Prova de Tempo (PoT), qualquer nó pode se tornar um validador se apostar o número necessário de tokens e tiver uma boa pontuação de classificação. Isso é possível através de uma Função de Atraso Verificável (VDF) que seleciona aleatoriamente proponentes de bloco, conhecidos como eleitores de tempo, e confirmadores de bloco, conhecidos como nós de tempo.

Por fim, enquanto todos os nós têm participações de token iguais, a Função de Atraso Verificável (VDF) prioriza nós com pontuações de classificação mais altas para propor ou confirmar blocos.

O que é Proof-of-Space-Time (PoST)?

O mecanismo de consenso de Prova de Espaço-Tempo (PoST) é um conceito inovador que combina tanto a Prova de Espaço (PoSpace) quanto a Prova de Tempo (PoT) para criar um algoritmo de consenso que permite aos participantes da rede provar que reservaram uma quantidade específica de espaço de armazenamento por um período de tempo especificado, enquanto mal utilizam energia computacional e elétrica.

Foi desenvolvido para criar redes descentralizadas escaláveis e ecologicamente corretas, utilizando o espaço de armazenamento como um recurso. Isso se opõe totalmente ao consenso Proof-of-Work (PoW), que depende da resolução de quebra-cabeças criptográficos que consomem uma enorme quantidade de eletricidade e poder de computação.

Por último, o Proof-of-Space-Time (PoST) pode ajustar a dificuldade da prova alterando a duração do armazenamento em vez de aumentar os requisitos computacionais, aumentando a segurança da rede sem precisar consumir mais energia. Ao focar no armazenamento, o Proof-of-Space-Time (PoST) reduz os custos das operações de rede, diminui os efeitos adversos ambientais e cria uma rede mais descentralizada.

Como Funciona a Prova de Espaço-Tempo (PoST)?

Para participar na rede PoST, um nó deve primeiro criar um grande conjunto de dados no disco, conhecido como um "Plot". O Plot criado compreende provas criptográficas construídas em parâmetros públicos conhecidos como desafios. A rede atualiza os desafios regularmente para garantir que os plots permaneçam ativos e não sejam apenas criados e abandonados.

Uma vez que o nó é criado, o próximo passo é a criação de novos blocos na rede. Para fazer isso, o nó precisa enviar uma prova mostrando que armazenou a trama por um período específico de tempo, conhecido como época. Essa prova é uma parte da trama criada anteriormente que corresponde ao desafio atual da rede.

Uma vez que a prova é fornecida, a rede a verifica garantindo que corresponda ao desafio apresentado e às provas anteriores submetidas pelo mesmo nó. Ao fazer isso, a rede garante que os nós não alterem ou excluam suas parcelas durante cada época.

Por último, o nó que pode fornecer a prova mais rápida e precisa é concedido o direito de produzir o próximo bloco e ganhar recompensas.

Benefícios do Proof-of-Space-Time (PoST)

A combinação de armazenamento e tempo concede ao consenso Proof-of-Space-Time várias vantagens que são altamente benéficas para as redes que fazem uso do consenso e para os próprios usuários da rede. Alguns desses benefícios incluem:

Eficiência de custo

Acredita-se que o custo depende muito da capacidade, mas na realidade, está ligado à duração do armazenamento utilizado. Ao precisar de prova de que o espaço reservado não foi adulterado por um certo período, o PoST garante o uso regular do armazenamento, reduzindo drasticamente o custo.

Eficiência Energética

Ao contrário do consenso de prova de trabalho, que consome uma tonelada de energia durante a mineração, o consenso de prova de espaço-tempo consome significativamente menos energia. Ele depende mais do espaço em disco e da prova do que do poder computacional e da mineração.

Descentralização

O consenso de Prova de Espaço-Tempo pode permanecer verdadeiramente descentralizado, ao contrário do consenso de Prova de Participação. Isso é possível devido aos mecanismos que permitem que os usuários participem fornecendo espaço de armazenamento em vez de apostar grandes quantidades do token da rede, como no mecanismo de Prova de Participação.

Com o sistema PoST, o armazenamento é um recurso e é usado em vez de investimentos financeiros. Isso garante que cada participante possa participar ativamente da rede, já que nenhum grupo ou participante em particular pode dominar as operações da rede.

Segurança

O consenso Proof-of-Space-Time tem uma segurança de sistema dupla que garante que apenas nós que atendam aos requisitos de Espaço e Tempo possam participar da rede. Isso limita a conduta imprópria de nós potencialmente ruins e reduz possíveis ataques contra a rede.

Blockchains que fazem uso do algoritmo de consenso de Prova de Espaço-Tempo

Embora ainda seja um conceito novo, alguns projetos adotaram o Mecanismo de Consenso de Prova de Espaço-Tempo. Alguns desses projetos incluem:

A Rede Chia

Origem: Chia

O Rede Chiaé um sistema de pagamento De-Fi criado para reduzir o custo da transação e melhorar a eficiência das transações de rede. O protocolo usa sua própria linguagem de programação de contrato inteligente chamada Chialisp, que é auditável, seguro e transparente. Também ajuda a criar novas ferramentas criptográficas para aumentar a segurança de seu contrato inteligente.

Em vez de usar um mecanismo que depende de tokens ou mineração, a rede Chia depende do hardware de armazenamento de computador por meio do mecanismo de consenso Proof of Space-Time. Os agricultores da rede são recompensados com o token Chia ao dedicarem uma parte do seu disco rígido para armazenar dados aleatórios chamados de plots.

Depois de criada, a rede gera um desafio obtido a partir de blocos anteriores e envia aos fazendeiros para localizar em seu armazenamento reservado (lotes). Quando o desafio é encontrado e a rede é alertada, ele é fornecido a um participante chamado “Timelord”, que então realiza os cálculos obtidos a partir dos dados fornecidos pelo fazendeiro.

Com o consenso de Prova de Espaço-Tempo, ele pode oferecer serviços como Trocas Atômicas, Carteiras Recuperáveis, Pagamentos Autorizados, Carteiras com Limite de Taxa, Custódia de Recuperação e Carteira em Papel Lento.

Filecoin

Fonte: Supra

Filecoiné uma rede baseada em blockchain projetada para armazenamento de dados descentralizado. A plataforma permite que os usuários operem nós Lotus por meio de seus computadores. Esses nós fornecem funções de armazenamento descentralizado para a rede e permitem que os usuários minerem tokens Filecoin por meio do método de Consenso de Prova de Espaço-Tempo.

No Filecoin, o consenso de Prova de Espaço-Tempo é usado para provar que os provedores de armazenamento estão continuamente fornecendo o armazenamento conforme eles afirmam. Negócios são feitos entre clientes e provedores de armazenamento para que os provedores de armazenamento forneçam armazenamento por um período especificado entre 180 e 540 dias.

Durante os períodos especificados, os provedores de armazenamento devem provar continuamente que os dados em sua posse estão disponíveis e imutáveis. A plataforma tem um período de prova em que cada setor de armazenamento de 32 ou 64 gigabytes é verificado uma vez a cada 24 horas.

Cada período de prova é dividido em 48 prazos de 30 minutos que permanecem separados entre si. O espaço de armazenamento é então agrupado em partições, que são sempre verificadas dentro do mesmo prazo de prova.

Prova de Espaço-Tempo (PoST) vs. Outros Mecanismos de Consenso

Ao construir sobre o consenso existente de Prova de Espaço (PoSpace) e combiná-lo com o consenso de Prova de Tempo (PoT), a Prova de Espaço-Tempo (PoST) aprimora a segurança e eficácia das redes. Isso concede ao consenso certas vantagens sobre outros mecanismos de consenso, como Prova de Trabalho (PoW), Prova de Participação (PoS) e Prova de Capacidade.

Prova de Trabalho (PoW) vs Prova de Espaço-Tempo (PoST)

Prova de trabalhoé o mecanismo de consenso usado pelo Bitcoin. Ele valida e adiciona novos blocos fazendo com que os mineradores resolvam equações matemáticas difíceis. Embora seja conhecido por sua segurança, também é conhecido por seu alto consumo de energia e necessidade de hardware computacional avançado.

A Prova de Espaço-Tempo (PoST), no entanto, é um mecanismo que se orgulha de sua compatibilidade ambiental e baixo consumo de energia. Em vez de se concentrar em computação avançada, como Proof-of-work (PoW), a Proof-of-Space-Time (PoST) depende da alocação de armazenamento do participante por uma duração especificada.

Com essas características, o Proof-of-Space-Time (PoST) pode economizar mais energia e permite a criação e verificação paralela de blocos, aumentando a escalabilidade. Por fim, ao contrário do PoW, que é por ordem de chegada e apenas disponível para mineradores com hardware avançado, o PoST é justo e permite que todos os nós criem blocos, independentemente de seu nível de recursos ou influência.

Prova de Espaço-Tempo (PoST) Vs Prova de Participação (PoS)

Proof-of-Space-Time (PoST) e Prova de Participação (PoS) Os mecanismos de consenso possuem taxas de consumo de energia reduzidas, mas variam na criação e validação de blocos. O consenso PoS se concentra na quantidade de moeda que o usuário detém e aposta na rede, enquanto o PoST é projetado para recompensar os participantes por armazenar dados no blockchain.

Embora ambos mecanismos sejam ecologicamente corretos, o consenso de Prova-de-Participação pode se tornar centralizado e perder seu sistema sem permissão. Isso ocorre porque a plataforma é totalmente dependente de seu token, permitindo que usuários com mais tokens tenham mais voz no processo de tomada de decisão da rede. No entanto, com a Prova-de-Espaço-Tempo, os participantes apostam o espaço de armazenamento que eles já possuem para participar da validação e criação de blocos.

Prova de Espaço-Tempo (PoST) Vs Prova de Capacidade

O Proof-of-Capacity e o Proof-of-Space-Time compartilham atributos semelhantes, pois ambos os mecanismos dependem do uso de espaço de armazenamento na validação dos blocos. No entanto, ao contrário do PoST, o consenso Proof-of-Capacity permite que os nós da rede usem espaços vazios em seus discos rígidos para minerar o token da rede. Ele permite que os usuários armazenem uma lista de soluções possíveis no disco rígido de seus dispositivos antes do início do processo de mineração.

Isso permite que os usuários com mais espaço de armazenamento salvem mais soluções possíveis, dando-lhes melhores chances de corresponder ao valor de hash necessário, levando a mais chances de minerar e ganhar recompensas.

Conclusão

O consenso de Prova de Espaço-Tempo inaugura uma nova era de mecanismos de consenso de blockchain que proporcionam segurança e uso eficiente de recursos escassos. Sua combinação de Espaço e Tempo proporciona uma descentralização aprimorada, impulsionando uma maior adoção do mecanismo.