Prova de Trabalho (eBook)

Compreendendo a mecânica por trás do consenso e da segurança do Blockchain

Fouad Sabry (Autor)

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2025 | 1. Auflage
225 Seiten
Um Bilhão Bem Informado [Portuguese] (Verlag)
978-0-00-089456-4 (ISBN)

Infos

Em um mundo onde a inovação digital está revolucionando a forma como entendemos as transações, o conceito de 'Prova de Trabalho' é fundamental no desenvolvimento da tecnologia blockchain. Este livro oferece uma exploração aprofundada dos mecanismos subjacentes ao processo de segurança e verificação do blockchain, capacitando profissionais, estudantes e entusiastas do blockchain a compreender esses princípios complexos, porém cruciais. Seja você iniciante ou especialista experiente, este guia fornece insights inestimáveis ​​sobre o cenário do blockchain, oferecendo um recurso abrangente para aprimorar seu conhecimento e compreensão prática.

Prova de Trabalho-Entenda o conceito fundamental de Prova de Trabalho, que garante a validação segura de transações em redes blockchain.

Taxa de Hash-Explore como a taxa de hash afeta o poder de mineração e a segurança do blockchain, desempenhando um papel crucial nos protocolos de Prova de Trabalho.

Protocolo Zerocoin-Aprenda sobre os recursos de privacidade do protocolo Zerocoin e seu impacto no ecossistema mais amplo de criptomoedas.

Blockchain-Mergulhe no cerne da tecnologia blockchain, sua estrutura e sua importância em aplicativos e sistemas descentralizados.

Monero-Descubra os recursos de privacidade do Monero e seu uso de Prova de Trabalho para manter a segurança e a confidencialidade.

Criptomoedas-Entenda o cenário mais amplo das criptomoedas e o papel que a Prova de Trabalho desempenha na manutenção de sistemas descentralizados.

Equihash-Aprenda sobre o algoritmo Equihash, projetado para suportar funções de memória difícil na mineração de Prova de Trabalho.

Litecoin-Explore como o Litecoin aplica a Prova de Trabalho e seus recursos distintos em comparação com o Bitcoin.

Prova de Participação-Descubra o contraste entre Prova de Trabalho e Prova de Participação, dois importantes mecanismos de consenso em blockchain.

Hashcash-Investigue o sistema de prova de trabalho Hashcash, um precursor do protocolo de Prova de Trabalho do próprio Bitcoin.

Protocolo Bitcoin-Obtenha insights sobre a implementação da Prova de Trabalho no Bitcoin e seu impacto inovador no universo das criptomoedas.

Nonce criptográfico-Aprenda como o nonce criptográfico garante a integridade das soluções de Prova de Trabalho em redes blockchain.

Scrypt-Explore o algoritmo Scrypt e seu papel na Prova de Trabalho, otimizando para tarefas de mineração com uso intensivo de memória.

Prova de Espaço-Entenda a Prova de Espaço como uma alternativa à Prova de Trabalho, com foco no armazenamento como base para o consenso.

Firo (criptomoeda)-Examine o uso da Prova de Trabalho pela Firo e seus recursos exclusivos de privacidade, contribuindo para transações digitais seguras.

Client Puzzle Protocol-Descubra como o Client Puzzle Protocol utiliza a Prova de Trabalho para proteger os usuários e garantir a confiabilidade do sistema.

Nervos Network-Explore a abordagem da Nervos Network para a Prova de Trabalho e sua integração com soluções de camada 1 e camada 2.

Ethereum Classic-Aprenda sobre a adoção da Prova de Trabalho pela Ethereum Classic e sua divergência em relação ao modelo de consenso atual da Ethereum.

Pool de mineração-Mergulhe no conceito de pools de mineração, sua importância e como eles ajudam os mineradores a aumentar suas chances de resolver quebra-cabeças de Prova de Trabalho.

Função Memory Hard-Entenda a importância das funções Memory Hard e seu papel no fortalecimento dos mecanismos de consenso de Prova de Trabalho.

Gastos Duplos-Aprenda como a Prova de Trabalho ajuda a prevenir gastos duplos em sistemas de moedas digitais, mantendo a confiança na tecnologia blockchain.

Textauszug

Capítulo 1 :Prova de trabalho

Prova de trabalho, muitas vezes conhecida como prova de trabalho ou PoW para abreviar, é um tipo de evidência criptográfica em que uma parte, conhecida como provador, demonstra a outras partes, conhecidas como os verificadores, que uma determinada quantidade de um determinado esforço computacional foi gasta. Os verificadores podem fornecer uma confirmação posterior desta despesa com um pequeno esforço em seu nome. Moni Naor e Cynthia Dwork foram as primeiras a implementar a noção no Hashcash em 1993. A sua intenção era servir como um meio de prevenir ataques de negação de serviço e outras formas de abuso de serviço, como spam, numa rede. Isso foi feito exigindo algum trabalho de um solicitante de serviço, o que normalmente significava que o computador precisaria executar a solicitação. Em 1999, Markus Jakobsson e Ari Juels publicaram um artigo no qual criaram pela primeira vez o conceito de "prova de trabalho" e padronizaram seu uso. No ano de 2004, Hal Finney aplicou a noção aos tokens digitais utilizando o conceito de "prova de trabalho reutilizável" em conjunto com o algoritmo de hash seguro de 160 bits 1 (SHA-1).

A prova de trabalho foi mais tarde popularizada pelo Bitcoin como uma base para o consenso em uma rede descentralizada sem permissão. Nessa rede, os mineradores competem para anexar blocos e minerar novas moedas, e cada minerador experimenta uma chance de sucesso que é proporcional à quantidade de esforço computacional que eles gastam. Proof of Work (PoW) e Proof of Stake (PoS) continuam a ser as duas técnicas de dissuasão Sybil mais conhecidas. Quando se trata de criptomoedas, esses procedimentos são os que são usados com mais frequência.

Uma das características mais importantes dos sistemas de prova de trabalho é a sua assimetria. Mais especificamente, o trabalho, ou cálculo, deve ser um pouco difícil (mas factível) do lado do provador ou solicitante, enquanto o verificador ou prestador de serviços deve ter um tempo fácil de verificá-lo. Um quebra-cabeça de cliente, quebra-cabeça computacional, função de preço da CPU e função de custo da CPU são todos os nomes que têm sido usados para se referir a este conceito. A presença de sistemas de incentivos embutidos que recompensam a alocação de recursos computacionais para a rede com valor na forma de criptomoeda é outra característica que é compartilhada por todos os blockchains.

Os algoritmos de prova de trabalho não são projetados para demonstrar que uma determinada peça de trabalho foi concluída ou que um quebra-cabeça computacional foi "resolvido". Em vez disso, seu principal objetivo é desencorajar a manipulação de dados, impondo requisitos rigorosos de controle de energia e hardware ao indivíduo que está tentando manipular os dados. Os ambientalistas manifestaram a sua desaprovação dos sistemas de prova de trabalho do ponto de vista do seu elevado consumo de energia.

O conceito de Prova de Trabalho (PoW) remonta à pesquisa inicial que foi conduzida sobre a prevenção de ataques de negação de serviço e a luta contra o spam. Em 1997, um criptógrafo britânico chamado Adam desenvolveu o Hashcash, que é considerado uma das primeiras implementações do Proof-of-Work. A fim de demonstrar que o remetente de um e-mail desperdiçou recursos (na forma de tempo de CPU) antes de enviar um e-mail, foi concebido como uma ferramenta antisspam que exigia que o remetente concluísse uma curta atividade computacional. Aqueles que eram usuários legítimos teriam pouca dificuldade em completar essa tarefa, enquanto os spammers que estavam tentando transmitir um grande número de mensagens incorreriam em uma alta despesa.

O sistema da Hashcash foi construído com base na ideia de obter um valor de hash que satisfizesse requisitos específicos. Este era um processo que exigia esforço de computação e, portanto, funcionava como uma "prova de trabalho". A teoria por trás do sistema era que, ao tornar computacionalmente caro enviar grandes quantidades de e-mail, o spam seria reduzido.

Para demonstrar que a computação foi concluída, uma técnica bem conhecida que é utilizada no Hashcash emprega inversões parciais de hash. Isso serve como um token de boa vontade que pode ser usado para enviar um e-mail. Como ilustração, o cabeçalho a seguir é composto por aproximadamente 252 cálculos de hash que foram realizados para enviar uma mensagem ao [e-mail] em 19 de janeiro de 2038:

Usando um único cálculo, ele é validado garantindo que o hash SHA-1 do carimbo (excluindo o nome do cabeçalho X-Hashcash, que inclui os dois pontos e qualquer quantidade de espaço em branco que o siga até o dígito '1') comece com 52 zeros binários, o que equivale a 13 zeros hexadecimais:

Podem ser apresentados argumentos sobre se os sistemas de prova de trabalho são ou não capazes de resolver eficazmente um determinado problema de negação de serviço, como o problema do spam; Apesar do fato de que o sistema não deve impedir os usuários legítimos de enviar suas mensagens, ele deve fazer com que o envio de e-mails de spam seja extremamente ineficaz para o spammer. Dito de outra forma, um usuário real não deve ter problemas ao enviar um e-mail, enquanto um spammer de e-mail precisaria usar uma quantidade significativa de recursos computacionais para enviar um grande número de e-mails de uma só vez. Os sistemas de prova de trabalho estão sendo utilizados por outros sistemas criptográficos mais complexos, como o bitcoin, que emprega uma técnica comparável ao Hashcash.

A prova de trabalho pode traçar suas raízes teóricas até os primeiros esforços para combater o uso indevido digital. Ao longo do tempo, ele passou por uma evolução significativa para abordar segurança, acessibilidade e aplicativos mais amplos que vão além de seu objetivo básico de combater o spam. Quando Satoshi Nakamoto publicou seu whitepaper em 2008 intitulado "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System", ele confirmou o potencial da prova de trabalho como uma pedra angular das redes blockchain. A noção foi inicialmente concebida em 1993 como um meio de impedir o recebimento de lixo postal. Esta evolução é um reflexo da procura crescente de sistemas sem confiança orientados para a segurança.

A prova de trabalho foi introduzida pela primeira vez em 1993, quando Cynthia Dwork e Moni Naor apresentaram um sistema para reduzir a quantidade de lixo eletrônico enviado, exigindo que os remetentes concluíssem tarefas que exigiam uma quantidade significativa de energia do computador. Eles estabeleceram uma noção chave de prova da assimetria do trabalho em seu artigo intitulado "Pricing via Processing or Combating Junk Mail", no qual descreveram maneiras como a computação de raízes quadradas modulares. Estes métodos deveriam ser difíceis de resolver, mas eram simples de verificar. É esta assimetria que é essencial para a eficiência da prova de trabalho. Ele garante que atividades como o envio de spam sejam caras para aqueles que estão tentando cometer ataques, enquanto a verificação continua a ser eficaz para aqueles que são usuários legítimos.

Foi só em 1997 que essa estrutura conceitual foi colocada em uso prático com o Hashcash de Adam Back. Esse sistema exigia que os remetentes calculassem uma inversão de hash parcial da técnica SHA-1, o que resultava em um hash que tinha uma quantidade predeterminada de zeros à esquerda. O Hashcash, que foi descrito no artigo de Back intitulado "Hashcash: A Denial of Service Counter-Measure", impôs um custo computacional para desencorajar o spam e, ao mesmo tempo, permitir que os destinatários confirmassem o trabalho sem qualquer dificuldade. Isso estabeleceu uma base crucial para a prova subsequente de implementações de trabalho em criptografia e tecnologia blockchain.

O Bitcoin, que foi introduzido em 2009 por Satoshi Nakamoto, foi um avanço significativo, uma vez que adaptou o algoritmo de prova de trabalho usado pela Hashcash para criptomoedas. O whitepaper do Bitcoin escrito por Nakamoto descreveu um sistema que faz uso do algoritmo SHA-256. Neste sistema, os mineradores competem entre si para resolver quebra-cabeças criptográficos, a fim de adicionar blocos ao blockchain e ganhar recompensas no processo. O algoritmo de prova de trabalho usado pelo Bitcoin, em contraste com as provas estáticas usadas pelo Hashcash, ajusta dinamicamente sua dificuldade com base na quantidade de tempo que leva para minerar o bloco anterior. Isso garante que a duração do bloco permaneça consistente em cerca de dez minutos, o que resulta em uma cadeia resistente a adulterações. A prova de trabalho foi transformada de um único dissuasor em um mecanismo de consenso para uma rede descentralizada como resultado dessa inovação, que colocou ênfase em incentivos financeiros em vez de trabalho computacional.

No entanto, o Bitcoin não estava isento de falhas. Os mineradores de Bitcoin começaram a usar equipamentos especializados, como ASICs, para abusar do recurso de prova de trabalho da criptomoeda. O Bitcoin foi inicialmente minerado usando unidades de processamento central convencionais (CPUs), mas rapidamente passou para unidades de processamento gráfico (GPUs) e, mais tarde, para inteligência artificial (ASIC), que teve um desempenho significativamente melhor do que o hardware comum quando se tratou de resolver quebra-cabeças SHA-256. Os mineiros ASIC receberam uma vantagem esmagadora como resultado disso, tornando os participantes casuais insignificantes. Isso prejudica a visão inicial do Bitcoin de uma rede...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 17.6.2025
• Übersetzer: Felipe Azevedo
• Sprache: portugiesisch
• Themenwelt: Informatik ► Netzwerke ► Sicherheit / Firewall
• ISBN-10: 0-00-089456-7 / 0000894567
• ISBN-13: 978-0-00-089456-4 / 9780000894564