Um breve guia do protocolo que visa reduzir (e, em última análise, eliminar) a lucratividade da mineração de éter.
O que é Casper?
Casper é a atualização há muito esperada para a rede Ethereum que permitirá que blocos verificados usando o algoritmo sejam adicionados ao blockchain Prova de Estaca.
Até certo ponto, Casper é um descendente do GHOST, ou Greedy Heaviest Observed Subtree. Introduzido no ecossistema Ethereum em 2013, o protocolo GHOST desestimula a centralização. Durante a operação da rede, os chamados blocos abandonados, ou blocos órfãos (blocos verificados com sucesso que não caíram na corrente atual) são criados periodicamente; na comunidade Ethereum, eles são frequentemente chamados de "tios", enfatizando a diferença dos bloqueios de pais e filhos.
Esses blocos passaram no teste, mas a rede os rejeitou devido ao fato de que outra cadeia mais longa tornou-se dominante. Os mineiros mais rápidos e poderosos têm a vantagem ao resolver blocos e criar as cadeias mais longas. Em última análise, seu domínio levaria a uma centralização excessiva da rede. Para evitar isso, Ethereum recompensa a geração de blocos abandonados, incentivando todos os mineiros a participarem da construção da rede, não apenas os mais ricos.
Algoritmos de consenso
Blockchains armazenam informações importantes, portanto, adicionar novos blocos com potencial mínimo de fraude é a principal tarefa de qualquer algoritmo. Os algoritmos de consenso determinam exatamente como os novos blocos são incluídos na cadeia. Os mais comuns são Prova de Trabalho (PoW) e Prova de Participação (PoS).
No PoW, os mineiros adicionam blocos à cadeia, resolvendo um problema matemático complexo e competindo entre si. Obviamente, com este método de mineração, a vantagem é para os mineiros com os equipamentos mais potentes. Isso prejudica a descentralização da rede e a torna vulnerável.
PoS usa conceitos de teoria dos jogos para encorajar o bom comportamento e minimizar o mau comportamento. Nesse caso, os mineradores não competem entre si, mas colocam uma certa quantia nos blocos oferecidos para inclusão. Se um mineiro tentará trapacear e o bloqueio será rejeitado, ele perderá os fundos apostados.
O método PoW consome grandes quantidades de eletricidade. Os mineiros compram o hardware mais poderoso para aumentar suas chances de ganhar. O método PoS reduz significativamente os requisitos de hardware e o consumo de eletricidade.
O trabalho dos validadores
Em sua essência, o protocolo Casper representa o algoritmo PoS para Ethereum. O validador insere o lance no contrato inteligente, inicia o nó e mantém a rede. Casper, o método Friendly Finality Gadget (CFFG), é responsável por adicionar blocos à cadeia. Os validadores são recompensados por seus esforços, mas perdem a aposta em caso de problemas.
Casper detecta violações, instala validadores inescrupulosos e os pune. Também permite que novos validadores entrem no sistema e se desconectem dos existentes. A segurança é parte integrante do Casper.
Casper está na forma de um módulo independente e está associado a um mecanismo de proposta. Atualmente, o mecanismo de proposta Ethereum é baseado em POW. Assim, a primeira geração do protocolo Casper está associada ao algoritmo PoW existente. O resultado é um sistema PoW / PoS híbrido. No futuro, os desenvolvedores podem optar por sair do POW em favor de uma abordagem diferente. Pode ser um algoritmo baseado em Round-robin (algoritmo cíclico de balanceamento de carga pelo método de força bruta).
Questões de segurança
Do ponto de vista da segurança, há uma ressalva. Casper ficará desamparado caso o mecanismo de suprimento do bloco subjacente seja comprometido. Contanto que Casper receba mensagens adequadas e "verdadeiras" do mecanismo de oferta, ele funcionará normalmente.
A segurança do algoritmo POS é baseada no conceito de recompensas e punições da teoria dos jogos. Os validadores garantem a segurança e correção dos blocos pelo tamanho de seus depósitos. Se um validador desonesto tiver que gastar 100 Éteres para roubar 5, ele abandonará esta aventura. Por outro lado, ele pode muito bem ir para o roubo, se conseguir 100 Éter, gastando apenas 5. Nesse caso, as perdas serão percebidas como um custo normal de "negócio".
Características do Casper
Como um mecanismo de rede, Casper deve garantir a integridade da corrente e deve permanecer operacional em todos os momentos.
As características fundamentais do Casper são a clareza e estabilidade das informações. A falta de ambigüidade evita que informações conflitantes apareçam no blockchain (uma contradição só é possível se as regras forem violadas por pelo menos 1/3 dos validadores). A resiliência garante a capacidade de completar um novo bloqueio, desde que pelo menos 2/3 dos validadores sigam o protocolo.
Em protocolos PoW padrão, a cadeia mais longa é sempre preferida. Nesse sentido, Casper é mais complexo. Existem casos extremos em que escolher a cadeia mais longa prejudicará a rede. Portanto, a lógica do programa Casper leva em consideração os nós raiz da árvore do ponto de verificação e seleciona a cadeia mais longa que satisfaça as condições.
Materiais adicionais
Casper é baseado na teoria dos jogos e o desenvolvimento do protocolo envolve muita pesquisa e matemática. Em muitos aspectos, este é um sistema complexo. Em 15 de novembro de 2017, Vitalik Buterin e Virgil Griffith publicaram seus detalhes técnicos.
Aparentemente, um documento anterior (sem referência a uma data específica) com o mesmo nome contém informações completamente diferentes. Seu autor é o próprio Buterin, e está publicado em seu site pessoal. Este documento discute os possíveis problemas de segurança que Casper aborda.
Também em 1º de agosto de 2015, uma descrição de Vlad Zamfir foi publicada no blog Ethereum.
Conclusão
Até agora, o algoritmo de consenso PoW foi bem-sucedido. Os blocos são adicionados com sucesso à cadeia, os usuários confiam no resultado. No entanto, o processo é lento, consome grandes quantidades de eletricidade e exige enormes custos de equipamento. A abordagem de Casper é baseada na teoria dos jogos, elimina muitos dos problemas de PoW e fornece segurança semelhante.
O novo protocolo pode enfrentar dificuldades imprevistas, mas sua existência como um módulo separado facilita a resolução de problemas e o aprimoramento do código. Casper é uma solução inovadora baseada em pesquisa e modelagem matemática que com certeza irá gerar uma onda de novas ideias e sugestões.