Ethereum Sharding e Casper

No dia 8 de maio, uma melhoria planejada para a rede Ethereum está sendo lançada pelos desenvolvedores. Esta atualização é uma versão nova e aprimorada do Casper, o gadget de finalidade amigável híbrido. Esta atualização pretende afastar a rede de problemas relacionados à mineração, pois estava se tornando cada vez mais frequente com a implementação antiga.

Esses problemas existem devido à dependência excessiva da Prova de Trabalho para a segurança e imutabilidade da plataforma, e eles incluem;

  • problemas relacionados à mineração
  • maior centralização de piscinas de mineração
  • problemas de consumo de energia 
  • um influxo maciço de ASICs no mercado

O objetivo final é, eventualmente, mover a rede Ethereum de um sistema baseado em Prova de Trabalho para um sistema baseado em Prova de Aposta, reduzindo enormemente a carga computacional na rede.

Vamos dar uma olhada em alguns dos detalhes mais delicados da possivelmente a atualização mais significativa da rede Ethereum até hoje.

Consumo de energia e taxas de transação

A atualização do Casper é o primeiro passo para a sustentabilidade da criptografia, o primeiro impacto será no consumo de energia, à medida que a rede se move em direção ao algoritmo de Prova de Estaca.

Embora 2017 tenha sido um ano excelente para criptomoeda devido ao seu crescimento meteórico, Foi revelado que nem Ethereum nem Bitcoin em sua iteração atual seriam capazes de competir com a fiat em uma escala global devido ao seu limite de transferência de transações.

Outra preocupação destacada é a grande quantidade de energia é preciso operar as redes de mineração dessas criptomoedas. Por causa disso, pesquisadores, jornalistas e analistas assumiram a responsabilidade de compare os custos de mineração com o custo médio de energia em cada país na tentativa de encontrar o país mais lucrativo para minerar.

A partir de 2018, o problema de dimensionamento enfrentado pela maioria, senão todas as criptomoedas, é ainda a ser resolvido. Ethereum, em particular, foi repetidamente criticado por escalar muito mal, apesar do tamanho de sua rede de mineração. Parece uma lógica comum que conforme o tamanho da rede de mineração cresce em poder de hashing e o número de mineradores que o número de transações que o sistema pode manipular por segundo deve aumentar linearmente..

Os mineiros vão receber cada vez menos depois que a atualização principal for concluída, que é projetada para direcionar a rede para o PDV.

No entanto, a realidade é que, como todos esses mineiros processam simultaneamente um bloco e como a dificuldade aumenta periodicamente, o poder de hashing relativo da rede não aumenta.

Infelizmente, isso significa que ainda levará 10 segundos para produzir um bloco, e o custo da eletricidade aumenta visivelmente, apesar do fato de que o número de mineiros na rede aumentou drasticamente.

Um dos significantes consequências de baixa escalabilidade são altas comissões de rede. Os mineiros podem escolher priorizar as transações que oferecem comissões mais altas para aumentar o retorno sobre o investimento (ROI) e, portanto, maximizar o lucro. Isso leva ao acúmulo de milhares de transações de baixa comissão que ficam esperando para serem aceitas no próximo bloco, o que pode levar horas, vários dias ou possivelmente infinitamente longo se a taxa for baixa o suficiente.

O advento de novos mineradores ASIC incrivelmente poderosos também ameaçou a rede Ethereum, pois aumentam as chances de um dos pools de mineração atingir uma parcela significativa do poder de hash da rede, aumentando assim a centralização de Ethereum.

Um sistema de adaptação

Blockchain e criptomoedas são sistemas fluidos, mudando e se adaptando aos sinais ambientais, semelhante a como a natureza responde às mudanças nas condições das quatro estações anuais.

Tem havido várias tentativas de resolver esses problemas, a maioria dos quais são hard forks com o objetivo de melhorar a velocidade das transações criando “o novo Bitcoin”. Desde então, outras criptomoedas experimentaram o mesmo fenômeno, com vários garfos ocorrendo com algumas das criptomoedas mais populares, como Ethereum, Monero e Litecoin. O movimento geral por trás disso foi denominado de  “Resistência ASIC” e tem obtido apoio à medida que a ameaça da mineração ASIC para a viabilidade a longo prazo da criptomoeda torna-se reconhecida.

Uma das abordagens mais razoáveis ​​para resolver essa cascata de problemas foi demonstrada pela equipe por trás do Ethereum, que se encarregou de combinar os dois Prova de aposta (PoS) e Prova de Trabalho (PoW) algoritmos em uma combinação dos dois que eles chamam de ‘Casper – Friendly Finality Gadget (FFG).

Este novo sistema muda radicalmente os princípios de criação e distribuição de blocos no Ethereum, ao mesmo tempo que reduz a complexidade do blockchain como um todo. Desenvolvedores Ethereum são confiante que o princípio PoW é a raiz de todos os problemas que as criptomoedas enfrentam. Eles acreditam que, apesar de sua eficácia em alcançar um consenso descentralizado, PoW também causa uma tremenda carga de energia, não tem finalidade econômica e nenhuma estratégia eficaz de resistência a cartéis. Além disso, é amplamente reconhecido que o algoritmo PoW limita o desempenho do blockchain, restringindo a várias dezenas de transações por segundo, na melhor das hipóteses.

Devido a essas limitações, a equipe Ethereum anunciou um plano para se afastar do algoritmo PoW, em vez disso, adote o algoritmo PoS mais eficiente. Para o algoritmo PoW, os usuários podem comprar diretamente computadores reais que consomem energia e calcular blocos a uma taxa aproximadamente proporcional ao nível de investimento (custo do computador). No entanto, para o caso do PoS, o objeto de compra são moedas virtuais dentro do sistema que são então convertidas por computadores virtuais que calculam os blocos. Esta abordagem não depende do poder de processamento, mas sim do número de moedas na conta de um validador do usuário. Se este validador participa da confirmação de transações, seus fundos são congelados a cada bloco concedido.

O protocolo Casper é uma espécie de etapa intermediária na transição de PoW para PoS, combinando os princípios de ambos os protocolos. O FFG permite que o blockchain PoW subjacente seja finalizado através do uso de depósitos Ether, condições de corte e um fork modificado. Conforme a segurança das transições de rede de PoW para PoS, as recompensas para blocos PoW serão reduzidas.

Fragmentação

Isso fará com que a rede se divida em “ilhas” separadas, cada uma com seu próprio poder de processamento, autoridade e conexão com a rede principal.

Além da atualização Casper que conduz a transição para um sistema PoS, há outra tecnologia potencialmente profunda sendo desenvolvida com grandes esperanças em mente – fragmentação.

A ideia por trás da fragmentação é que apenas parte do registro distribuído é armazenada em qualquer nó específico, mas a matemática subjacente aos protocolos principais garante que cada nó possa contar com as informações de outros nós, para fornecer a transparência e a responsabilidade do sistema. Vitalik Buterin, o fundador da rede Ethereum, comparado os elementos de fragmentação com ilhas pertencentes ao mesmo arquipélago, imaginando que mesmo que o Ethereum fosse dividido em milhares de ilhas, cada ilha ainda seria capaz de entrar em contato com as outras ilhas por meio de algum protocolo. Além disso, se cada uma das ilhas tem suas características particulares e população (por exemplo, uma fração do blockchain), as ilhas podem trabalhar juntas para formar um ambiente completo.

Em termos leigos, isso significa que a cadeia principal de Ethereum será dividida em cadeias separadas denominadas fragmentos. Esses shards serão associados entre si e com o bloco principal. Os shards funcionam para fornecer processamento paralelo da transação, por meio do qual cada nó pode processar seu shard separadamente e trabalhar em paralelo com outros nós para aumentar a largura de banda da rede e a velocidade da transação em várias ordens de magnitude enquanto resolve permanentemente o problema de dimensionamento.

Mineiros e validadores para o resgate

“Eu posso ver um bloco válido!” – Os validadores gritam, pois estão tentando não perder seus depósitos de Ethereum.

As transações dentro de cada fragmento serão verificadas por validadores – os principais marechais do sistema Casper junto com os mineiros. Os validadores trabalham para garantir a legitimidade das operações com moedas, atuando como uma espécie de sistema de caução, confirmando as transações com o seu depósito. O sistema atua da seguinte maneira – se o validador encontrar um bloco que ele acredita que deve ser incluído no blockchain, ele poderá aprová-lo colocando um depósito neste bloco. Se este bloco for adicionado ao blockchain, o validador receberá uma recompensa proporcional ao valor que investiu no bloco, ao passo que se este bloco for inválido ou malicioso, eles perderão seu investimento.

Os validadores também têm a tarefa de criar postos de controle a cada cinquenta quarteirões. A produção de pontos de verificação garante a conclusão do blockchain e aumenta a segurança da rede significativamente, excluindo a possibilidade de retornar transações antes do ponto de verificação. De acordo com Vlad Zamfir, um desenvolvedor Ethereum proeminente, qualquer manipulação ou tentativa de ataque não terá interesse econômico para os validadores, citando: “É como se sua fazenda ASIC pegasse fogo se você participasse de um ataque de 51 por cento.”

O tamanho mínimo do depósito que um validador deve apostar para confirmação é de 1500 ETH, uma quantia significativa a perder de acordo com os padrões de qualquer pessoa e um potente impedimento para participar de qualquer esquema de manipulação. Os desenvolvedores também oferecido uma solução para o problema de dimensionamento, amplamente considerado crucial para o desenvolvimento da rede Ethereum e necessária para permitir que Ethereum compita com cadeias de blocos mais avançadas, como o grafeno.

Esta atualização é como obter uma atualização do processador para o seu PC, exceto que é para toda a rede Etherum, velocidade de atualização, capacidades e confiabilidade de longo prazo.

Os aumentos na velocidade de processamento que os desenvolvedores alcançaram se devem em grande parte à participação de menos nós e à delegação da maior parte do trabalho principal para clientes leves. Por causa disso, a velocidade de processamento da transação será muito maior do que em um computador separado, enquanto a rede será capaz de manter a descentralização enquanto trabalha em um grande número de laptops convencionais. Além disso, a segurança da rede está passando por uma mudança significativa do complexo sistema PoW para o “caro” sistema PoS, onde mineradores e validadores recebem recompensas em bloco. A recompensa para os mineiros e a produção de éter diminuirá quíntuplo sob o novo sistema, reduzindo dos atuais 3 ETH para apenas 0,6 ETH, tornando a moeda menos atraente para os mineiros ASIC e, ao mesmo tempo, reduzindo o risco de centralização da rede.

No novo sistema, os validadores são os destinatários das recompensas, mas em quantias menores com sua recompensa limitada a apenas 0,82 ETH por bloco (quase quatro vezes menor do que o nível de recompensa atual). No futuro, Vitalik Buterin afirma que os desenvolvedores do Ethereum serão capazes de completamente sair do antigo sistema PoW, reduzindo ainda mais a recompensa para validadores para 0,22 ETH por bloco.

Além de mudanças no sistema de recompensa, a rede também verá um significativo aumentar em eficiência por duas razões. A primeira se deve ao consenso do algoritmo PoS que é obtido sem mineração, reduzindo os custos de energia e garantindo a emissão necessária de ETH. O segundo é obtido reduzindo o tempo de geração do bloco ao mínimo, pois agora é mais fácil verificar quem possui a maior parte, em vez de determinar quem tem o maior poder de mineração.

Novas atualizações

Espera-se que muitas atualizações de notícias sobre esta atualização, bem como a implementação completa depois. Mantenha contato com www.crypto-news.net para obter as informações mais recentes.

Durante a conferência Edcon no início de maio de 2018, Vitalik Buterin – criador do Ethereum forneceu alguns insights sobre a atualização do “fantasma amigável”. Buterin relatado que o sistema de recompensa do validador presente na atualização do Casper também incluiria um sistema de penalidade. No sistema de recompensa, quanto maior a aposta, menor a taxa de juros auferida nessa aposta, por exemplo, apostar 2,5 milhões de ETH gerará uma taxa anual de 10%, enquanto uma participação de 10 milhões de ETH geraria apenas 5% de juros.

As penalidades a que um validador está sujeito dependem da gravidade de suas falhas, mas podem chegar a 100% de sua aposta. Os validadores estarão sujeitos a multas se faltarem frequentemente à rede. Além disso, se forem descobertos problemas em um fragmento ou disco no qual a carteira esteja localizada, será emitida uma punição de 2% do valor do depósito. Se os fragmentos de um grupo de validadores estiverem simultaneamente com defeito ou ausentes da rede, as penalidades serão muito maiores, chegando aos dois dígitos. Ao mesmo tempo, Buterin observa que essa abordagem provavelmente será alvo de ataques de hackers, pois as penalidades coletivas podem deixar os validadores com até 100% de penalidade, tornando-os vulneráveis ​​a hackers maliciosos com a intenção de causar danos.

As notícias mais recentes relacionadas ao “fantasma amigável” chegaram em 8 de maio, quando Denny Ryan, desenvolvedor da Ethereum, publicou o código para a primeira versão do Casper no GitHub:

“A v0.1.0 nos marca com mais clareza, marcando os lançamentos para ajudar os clientes e auditores externos a rastrear mais facilmente o contrato e as mudanças. Ryan também observou que os desenvolvedores do cliente também podem começar a escrever e testar software em seus próprios idiomas, em vez de ficarem restritos ao Solidity, como acontecia anteriormente.

Casper – O que esperar

Melhor começar a estocar no ETH se você quiser ser capaz de minerar Ethereum depois que a atualização principal passar, já que vai custar 1.500 ETH para processar um bloco.

O lançamento do Casper FFG é planejado para o terceiro trimestre de 2018. Como esta é uma atualização de rede significativa, ela será incompatível com as versões anteriores do software Ethereum e, como tal, será implementada por meio de um hard fork.

Devido ao seu potencial em resolver o problema de escalabilidade, Casper se destaca como uma das atualizações de blockchain mais importantes até o momento, fornecendo inúmeros benefícios para desenvolvedores e usuários comuns. Levou três anos do trabalho da Fundação Ethereum para reunir todas as etapas necessárias para tornar a rede Ethereum descentralizada, eficiente e competitiva em um setor com tantos novos participantes procurando usurpá-la.

Com este aumento na largura de banda, a rede Ethereum deve ver confirmações de transações muito mais rápidas e um rendimento de transação muito maior, o que fornecerá o backbone necessário para um aplicativo descentralizado em grande escala. A plataforma Ethereum tem uma grande e talentosa comunidade por trás, contribuindo para seu desenvolvimento e melhorando sua funcionalidade.

Embora ainda haja muito trabalho para determinar como esse novo sistema de recompensa funcionará na prática, uma coisa é certa – Casper está chegando.

Imagem em destaque via BigStock.