Analisando Modelos de Tomada de Decisão e Consenso para Construir Consenso em Redes Descentralizadas

As redes descentralizadas devem estabelecer mecanismos para tomar decisões em todo o sistema e construir consenso em torno de verdades aceites, sem depender de autoridades centrais. Os modelos utilizados para a tomada de decisões colectivas são fundamentais para permitir a coordenação, mantendo ao mesmo tempo a governação distribuída. A análise das vantagens e desvantagens de diferentes algoritmos de consenso fornece informações sobre os fundamentos filosóficos da governação descentralizada.

Definindo Consenso

Consenso refere-se a um estado de sistema onde as entidades participantes concordam em questões de verdade compartilhada e tomada de decisão. Nos sistemas centralizados, as autoridades ditam as decisões aprovadas. No entanto, o consenso deve ser estabelecido de forma transparente entre os utilizadores, sem supervisão centralizada em redes descentralizadas como blockchains. O mecanismo de consenso define como o acordo é alcançado através de um conjunto disperso e descoordenado de pares.

O consenso descentralizado envolve nós que avaliam propostas de forma independente com base em regras pré-definidas codificadas por software. O consenso finaliza a decisão quando uma maioria mínima concorda com o estado canônico. A teoria dos jogos motiva os participantes a serem honestos, incentivando o alinhamento com o acordo coletivo. Os nós que se desviam são penalizados. O algoritmo deve fornecer finalidade determinística apesar dos desvios minoritários.

Propriedades chave

Várias propriedades caracterizam um sistema de consenso robusto:

• Acordo: Todos os nós honestos chegam à mesma decisão e estado aceito.
• Validade: O estado aceito segue as regras da rede e mantém um histórico de transações preciso.
• Integridade: Os adversários não podem manipular os resultados sem conspirar através de um grande limiar de nós.
• Equidade: A influência do nó é proporcional aos recursos alocados, como uma aposta. Nenhum subgrupo minoritário pode dominar injustamente.
• Vivacidade: O sistema confirma continuamente novos estados dentro de prazos razoáveis.
• Resistência à censura: Uma minoria de participantes não pode censurar arbitrariamente decisões válidas.

Modelos de consenso populares

Prova de Trabalho

O Bitcoin foi pioneiro no consenso de prova de trabalho (PoW), onde nós (mineradores) resolvem quebra-cabeças criptográficos de forma competitiva para adicionar blocos. A resolução aleatória de quebra-cabeças torna a adulteração computacionalmente inviável. No entanto, o alto uso de energia para mineração de criptografia alimentou críticas à sustentabilidade do PoW.

Prova de Estaca

Protocolos de prova de aposta (PoS), como o Casper FFG do Ethereum 2.0, atribuem aleatoriamente direitos de adição de blocos com base em nós que apostam em moedas. As penalidades económicas para agentes mal-intencionados melhoram a segurança sem computação intensiva. No entanto, os céticos argumentam que o PoS favorece os ricos.

PoS delegado

No PoS delegado (DPoS), como no EOS, as partes interessadas elegem os nós como validadores responsáveis ​​pela produção de blocos. Isto melhora a escalabilidade em relação ao PoS direto, mas levanta preocupações sobre a centralização excessiva entre um conjunto limitado de validadores.

Tolerância a falhas bizantinas práticas

A tolerância prática a falhas bizantinas (PBFT) permite que os nós votem em cada bloco com um esquema de confirmação de duas fases. Embora eficiente para redes pequenas, o PBFT não é facilmente escalável devido à sobrecarga de comunicação.

Prova de autoridade

Usada em blockchains privadas, a prova de autoridade (PoA) limita os direitos de validação de bloco para nós aprovados que aderem aos procedimentos de verificação de identidade; no entanto, tal pré-permissão compromete a auditabilidade pública.

Consenso Federado

Este esquema de consenso mais informal permite que um grupo de nós confiáveis ​​concorde com a validade com base na maioria dos votos. Stellar usa consenso federado entre participantes conhecidos, mas corre o risco de conluio tendencioso na ausência de transparência.

Baseado em Líder

Sistemas baseados em líderes, como o consenso Raft, atribuem um nó líder escolhido aleatoriamente para propor blocos que outros seguem. Isto evita custos de PoW, mas o fracasso de um líder pode impedir o consenso.

Extensões de governança

A maioria das redes complementa o seu consenso básico com mecanismos de governação para lidar com parâmetros como atualizações técnicas. A votação das partes interessadas na rede sobre as mudanças propostas permite “consenso em um nível mais alto”. Mas a própria governação apresenta obstáculos de coordenação.

Escolhendo o modelo de consenso certo para diferentes sistemas descentralizados

Os mecanismos de consenso que coordenam o acordo em redes descentralizadas são cruciais para além das criptomoedas. As plataformas de contabilidade distribuída corporativa e governamental permitem personalizar componentes de consenso para atender a necessidades específicas.

Por exemplo, o Hyperledger Fabric oferece modelos modulares de consenso com diversos níveis de tolerância a falhas bizantinas. Os sistemas que lidam com dados sensíveis podem optar por modelos de permissão em vez de participação aberta. As prioridades em torno de desempenho, segurança, velocidade e pureza da descentralização dependem do caso de uso.

As blockchains públicas também adotam mecanismos alinhados com suas comunidades. O consenso do Bitcoin depende da prova de trabalho que consome muita energia, dado o seu ecossistema sem permissão. Ethereum fez a transição para um consenso de prova de aposta mais eficiente para atender melhor seus usuários. Existem compensações entre escalabilidade, velocidade de finalidade, resistência à censura e impacto ambiental.

Os avanços contínuos estão produzindo mais opções em protocolos de consenso híbridos. O melhor modelo depende das prioridades e valores dos participantes envolvidos. As empresas, os governos e as redes públicas farão escolhas diferentes com base nas suas necessidades e filosofia.

O crescimento futuro da criptomoeda depende de mecanismos de consenso que continuam a evoluir. Estes componentes principais garantem a integridade e a segurança em livros descentralizados que carecem de supervisão central. O consenso bloqueia ataques maliciosos e permite acordos coletivos sobre estados e regras aceitos do sistema. A seleção de mecanismos adequados para diversos ecossistemas será fundamental para desbloquear todo o potencial da tecnologia descentralizada.

Compensações e considerações

Existem vários compromissos técnicos entre os modelos de consenso:

• Escalabilidade vs. Segurança – Mais nós melhoram a integridade, mas reduzem o desempenho. As redes de fragmentação e de camada 2 ajudam a dimensionar cadeias seguras.
• Velocidade vs. Finalidade – Finalidade probabilística como PoW oferece confirmação mais rápida, mas corre o risco de reversões. A finalidade do compromisso multifásico é mais forte, mas mais lenta.
• Fechado vs. sem permissão – O consenso fechado é mais eficiente, mas corre o risco de censura tendenciosa. Os modelos sem permissão permitem a auditabilidade, mas podem ser mais eficientes.

Fatores filosóficos também influenciam a escolha do mecanismo:

• Autoridade Distribuída – A participação pública e aberta apoia a descentralização, mas permite maus actores. A autoridade restrita melhora a qualidade e a coordenação, mas corre o risco de ser capturada.
• Riqueza versus ponderação de participação – O poder baseado em estacas amplia o envolvimento, mas aumenta os riscos de plutocracia. A ponderação da riqueza proporciona resistência à sibila através de custos de capital mais elevados.
• Computação vs. Propriedade – O poder baseado na computação defende uma descentralização mais pura, mas permite a concentração e a utilização ineficiente de recursos. O poder baseado em estacas potencializa a “pele no jogo”.

Resumo

O consenso descentralizado representa uma mudança fundamental na forma como podemos coordenar e chegar a acordo com segurança sobre a verdade em escala no domínio digital, sem terceiros de confiança. O modelo de consenso específico adotado impacta profundamente a governança, acessibilidade, segurança, sustentabilidade e outras facetas das redes descentralizadas.

Ao avaliar os compromissos técnicos e filosóficos entre diferentes abordagens de consenso, obtemos insights sobre a concepção de infra-estruturas alinhadas com os valores e necessidades dos participantes de uma rede. Fatores como eficiência, transparência, resistência à censura, impacto ambiental, direitos das partes interessadas e muito mais devem ser ponderados.

A análise minuciosa orienta a criação de modelos personalizados para construir acordos entre pares dispersos e descoordenados, de acordo com regras de software predefinidas. O consenso permite o avanço da descentralização em grande escala que remodela a organização social, económica e política. A compreensão desses protocolos fundamentais esclarece a coordenação segura em escala, sem intermediários.

Steve Anderson é um entusiasta da criptografia australiano. É especialista em gestão e comercialização há mais de 5 anos. Steve trabalhou como trader de criptografia, ele adora aprender sobre descentralização, entendendo o verdadeiro potencial do blockchain.

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