O que é a beacon chain do Ethereum?

Diferente da Ethereum Mainnet, a Beacon Chain não lida com transações ou contratos inteligentes. Em vez disso, ela coordena toda a rede Ethereum ao gerenciar seus stakers (que validam os blocos de proof of stake) e shard chains (chains divididas a partir da rede principal).

A Beacon Chain sempre fez parte da visão do fundador da Ethereum, Vitalik Buterin, para a blockchain.

Quais são as características da beacon chain?

Vamos analisar as principais características da Beacon Chain, um componente crucial da Ethereum 2.0.

O que é proof-of-stake (PoS)?

Primeiro, a Beacon Chain introduz o mecanismo de consenso Proof-of-Stake (PoS) para que os computadores na rede blockchain validem transações.

A Ethereum usava anteriormente Proof-of-Work (PoW), que dependia do uso de grandes quantidades de energia para proteger a rede.

O Proof-of-Stake depende de capital para proteger a rede, com validadores (em vez de mineradores) que são recompensados e penalizados monetariamente com base em seu desempenho.

Apresentando as shard chains

O roadmap da Ethereum já previu 64 "shard chains" rodando em paralelo, escalando a taxa de transferência da rede.

Desde então, a comunidade mudou o foco para escalar por meio de um roadmap centrado em layer-2.

Transição para proof of stake

Vamos discutir a mudança significativa da Ethereum de Proof of Work para Proof of Stake, uma mudança que terá implicações profundas para a eficiência energética e a escalabilidade.

Entendendo proof of stake (vs. proof of work)

Agora, vamos detalhar o que torna o PoS a escolha preferida como mecanismo de consenso. Em resumo, um mecanismo de consenso permite que os computadores em uma rede blockchain concordem sobre quais transações são válidas.

No PoW, todos os “mineradores” participantes competem para resolver um problema matemático complexo para verificar novas transações, atualizar a blockchain e receber uma recompensa. Embora o PoW seja comprovado e seguro, ele é cada vez mais impraticável devido ao seu processo de alto consumo energético.

Em comparação, o PoS resolve isso selecionando semi-aleatoriamente (veja mais abaixo) apenas alguns “validadores” por vez para validar as transações no próximo bloco e propor esse bloco à blockchain. Isso é chamado de “cunhar” (minting) blocos, em comparação com “minerar” no PoW.

O PoS reduz significativamente o poder computacional e a energia necessários para cunhar um novo bloco, pois mais de 99% menos pessoas estão competindo em um dado momento.

Como você se torna um validador?

Para se tornar um validador, um node precisa depositar uma certa quantia de ETH na rede Ethereum. Isso é chamado de “staking”, semelhante a um colateral ou depósito de segurança. Para o upgrade, é preciso fazer stake de no mínimo 32 ETH na chain principal da Ethereum para rodar um node validador.

O tamanho do stake determina, de forma linear, a chance de um validador ser selecionado para o minting. Por exemplo, se Alice faz stake de 320 ETH (uau!) e Bob faz stake de 32 ETH, o node de Alice terá uma chance 10 vezes maior de ser escolhido para cunhar o próximo bloco. Portanto, o processo de seleção não é completamente aleatório.

Quando um validador é escolhido para validar o próximo bloco, ele primeiro verifica se todas as transações no bloco são válidas ou não. Depois que tudo estiver correto, o validador altera o estado da blockchain ao escrever esse bloco na blockchain.

Essa informação é então confirmada por um “comitê” de pelo menos 128 outros validadores, em um processo chamado attestation. Se o bloco for aprovado, o validador inicialmente escolhido receberá uma recompensa de staking, composta pelas taxas associadas às transações validadas.

Como os validadores são mantidos honestos?

Confiar que os stakers se comportarão como validadores honestos é fundamental para o funcionamento bem-sucedido do PoS, e há várias formas de garantir isso.

Primeiro, se os validadores aprovarem transações fraudulentas, eles perderão parte de seu stake, ou serão “slashed” (penalizados).

Isso explica em parte por que o stake é tão alto (32 ETH). Se o stake for sempre maior do que a recompensa de staking, um staker não terá incentivo financeiro para se tornar um node desonesto, pois perderá mais dinheiro do que poderia potencialmente ganhar.

Além disso, se um node deseja deixar sua função de validador, há um atraso de cerca de 25 minutos antes que seu stake e recompensas de staking possam ser retirados. Dentro desse período de bloqueio, o validador ainda pode ser slashed, caso a rede descubra que ele aprovou blocos fraudulentos.

A equipe da Ethereum Foundation pensou bem nisso, responsabilizando os validadores em todas as frentes!

PoS: uma blockchain mais segura e descentralizada?

Outra desvantagem do PoW é que ele incentiva o uso de pools de mineração. Nesse modelo, mineradores se unem e combinam seu poder computacional para aumentar a chance de resolver o hash, após o que a recompensa é distribuída igualmente entre todos no pool.

Isso também cria a possibilidade de agentes maliciosos agregarem seus pools de mineração e controlarem mais de 51% do poder de hash total da rede. Conhecido como ataque de 51%, essa centralização da blockchain poderia permitir que esses pools de mineração aprovassem transações fraudulentas para benefício próprio.

A centralização vai contra o princípio mais fundamental da blockchain, e o PoS resolve esse problema. Como?

Em vez de depender da agregação de poder computacional de equipamentos de mineração, o PoS escolhe seus validadores com base em quanto eles fazem stake. Assim, seria necessário adquirir mais de 51% de todas as moedas em stake para iniciar um ataque de 51% no PoS, o que o torna extremamente caro e impraticável, podendo custar até centenas de bilhões de dólares, dependendo do valor da moeda.

Além disso, os pools de mineração também se beneficiam do poder das economias de escala. No PoW, a receita que um minerador adicional poderia potencialmente gerar é maior do que o custo de adicioná-lo a um grande pool de mineração. Assim, isso essencialmente torna os ricos ainda mais ricos.

Em contraste, fazer stake e se tornar um validador é mais fácil do que minerar, já que as pessoas não precisam começar comprando equipamentos de mineração caros. Dessa forma, a equipe da Ethereum Foundation espera que isso incentive mais pessoas a participar da rede, tornando-a mais descentralizada e segura contra ataques de 51% ao longo do tempo.

The merge - onde estamos e o que vem a seguir?

A Ethereum concluiu com sucesso o The Merge em setembro de 2022. A seguir, vem o proto-danksharding e depois o full danksharding, que vão otimizar a mainnet como camada base para que outras blockchains sejam construídas em cima dela.

Este é um passo enorme e empolgante na realização da visão da Ethereum de escalabilidade, segurança e sustentabilidade, beneficiando não apenas os usuários da rede, mas também criando um futuro mais verde para o espaço blockchain.