Tudo Que Você Sempre Quis Saber Sobre a Merge do Ethereum
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Tudo Que Você Sempre Quis Saber Sobre a Merge do Ethereum

11m
3 months ago

Salve este artigo para se preparar para a Merge do Ethereum. Você encontrará tudo o que precisa saber.

Tudo Que Você Sempre Quis Saber Sobre a Merge do Ethereum

Índice

Contexto Importante para Entender "The Merge" (A Fusão)

Para entender completamente o que é "The Merge", vamos cobrir os principais conceitos.

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Mecanismos de Consenso

A rede Ethereum funciona em nós distribuídos no mundo todo. Como todos esses nós concordam sobre os dados estabelecidos - como saldos nas contas e a ordem das transações - e com as mudanças em tempos real? Quem pode adicionar novos blocos na cadeia? O Ethereum, como o Bitcoin, utiliza, atualmente, o mecanismo de consenso proof-of-work. No sistema PoW, os mineradores gastam enormes quantidades de energia para validar as transações e construir blocos com elas: este processo mantém a cadeia segura contra ataques e fraudes.
Para que qualquer um possa adicionar um novo bloco de transação a uma blockchain, ele deve apresentar uma proof-of-work válida. Se você olhar para o último bloco do Bitcoin (749020), você pode ver o url no proof-of-work:

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Notou todos esses zeros iniciais? Os mineradores devem fazer um trabalho imenso para encontrar esses resultados que iniciam com múltiplos zeros.

Para rever o algoritmo de mineração PoW:

  1. Reúna um monte de transação não confirmada.
  2. Construa com eles um bloco "candidato".
  3. Colete o conteúdo dos dados desse bloco usando uma ferramenta SHA256.
  4. A produção de hash produziu zeros iniciais suficientes? (ou seja, estava abaixo da dificuldade de destino habilitada para rede desejada?)
  5. Se sim, você ganhou! Você encontrou uma proof-of-work válida. Envie este bloco à rede e seja recompensado. Volte ao passo 1 e repita.
  6. Caso contrário, repita o passo 4.

Os mineradores competem uns contra os outros para encontrar blocos o mais rápido possível. O algoritmo acima é repetido bilhões a trilhões de vezes pelos mineradores a cada bloco. Matematicamente, ao encontrar um resultado com zeros iniciais suficientes (o seja, resultado com alvo baixo o suficiente) um minerador pode provar que trabalhou para proteger o sistema e assim ser recompensado (no momento, a recompensa do bloco do Bitcoin é de 6,25 BTC, e a recompensa de bloco do ETH é de 2 ETH mais as taxas de transação.

O sistema PoW do Ethereum funciona exatamente da mesma maneira. Se você quiser adicionar blocos à cadeia e ser recompensado por fazê-lo, você deve investir num hardware que executa o algoritmo PoW trilhões de vezes.

Então, é assim que funciona o modelo proof-of-word. Os mineradores gastam muita energia e tempo competindo para encontrar um proof-of-work válido, um processo que serve para assegurar a rede e alcançar o consenso.

Há Muitos Níveis de Consenso

O processo descrito acima é apenas um algoritmo que é executado pelo software de mineração, o Ethereum client. A teoria dos jogos nos obriga a considerar fatores externos apenas ao software. As redes de blockchain, como fortes impulsionadoras da atividade social e econômica, transcendem para os sistemas da vida real. Por exemplo, um minerador PoW deve usar capital para:

  1. Comprar equipamentos de hardware;
  2. Acessar eletricidade barata em abundância;
  3. Possuir WiFi forte;
  4. Configurar um espaço e infraestrutura para abrigar máquinas, evitando superaquecimento e poeira.

Todos esses riscos são considerados para uma pessoa se tornar um "minerador" no sistema PoW. Todos esses itens são obrigatórios para que você tenha tudo o que é necessário para apresentar proofs of work válidas e manter a rede segura. No proof-of-work, os mineradores provam que eles colocam seu capital em risco ao gastar energia.

Posto isso, o consenso de uma rede PoW é apoiado pelas milhares de máquinas de hardware e trilhões de quilowatts de eletricidade investidos pelos minerados do mundo inteiro.

Proof-of-Stake = Outro Mecanismo de Consenso

O proof-of-work é apenas um de muitos mecanismos de consenso que existem para coordenar as redes descentralizadas É o mecanismo de consenso que ficou popular com o Bitcoin e foi copiado pelo Ethereum.

Mas o Ethereum sempre foi projetado para que seu consenso proof-of-work fosse temporário.

Antes de falarmos sobre The Merge, vamos entender o que é proof-of-stake, ou PoS.

Proof-of-stake é um mecanismo de consenso que, como o PoW, é usado para fornecer à rede blockchain os aspectos devidos pelos mecanismos de consenso, como, principalmente:

  1. Segurança da rede (sem fraude, sem gasto duplo, sem ataque de 51%)
  2. Uma maneira dos nós concordarem qual é a cadeia "verdadeira".
Se você quiser participar da validação e proposta de novos blocos na cadeia proof-of-stake, você pode se tornar um validador, que é no PoS o equivalente ao minerador no PoW. Em vez de comprar máquinas de mineração e utilizar eletricidade para mostrar que seu capital foi exposto ao risco para garantir a rede, os "validadores" fazem stake do capital na forma do token nativo da rede. Essa é a maneira deles dizerem "Eu me preocupo com a segurança desta rede. Não acredita em mim? Aqui está o meu capital exposto ao risco".

Tezos é uma rede em produção que usa PoS; você deve fazer stake (ou seja: bloquear) 6.000 $XTZ (o token nativo da rede Tezos) para se tornar um "baker", o termo que a Tezos utiliza para "validador" e"minerador." Colocar o capital em risco para apoiar uma rede, com base na teoria dos jogos, incentiva os agentes a serem árbitros honestos da rede, caso contrário, seus investimentos não serão rentáveis.

Ethereum + Proof-of-Stake

O Ethereum foi projetado para usar o proof-of-work temporariamente: os criadores sempre planejaram mudar para proof-of-stake. O proof-of-work se mostrou um modelo de sucesso no consenso para o Bitcoin, sendo assim utilizado como mecanismo pelo Ethereum, enquanto se arquitetava o projeto completo do Ethereum como proof-of-stake, com um plano para implementá-lo na hora certa, quando o sistema estivesse totalmente estudado, sem problemas e pronto.

Para se tornar um validador no Ethereum, você deve fazer stake de 32 $ETH (o token nativo da rede Ethereum) e executar o Ethereum client em uma máquina de alto tempo de atividade na Internet (até mesmo um laptop!). Ao fazer isso, você sinaliza para a rede que você irá verificar e criar blocos honestamente. Por que? Porque é do seu próprio interesse fazer isso. Se você for desonesto você perderá as recompensas do validador e poderá até mesmo perder seu stake - o valor do próprio token pode começar a cair, ou seja, você ataca a si mesmo.

Nota de rodapé, se você não tiver 32 ETH, você ainda pode participar da validação da rede através de algumas opções: pool de stake (incluindo soluções de liquidez de stake como Lido), stake em corretoras centralizadas e finalmente rodar um nó que não propõe blocos, mas ainda suporta a rede, recebendo novos blocos para verificá-los. Para mais informações, visite a página de staking do Ethereum.org aqui.
Assim como ocorre no proof-of-work, se um minerador for desonesto e tentar submeter um bloco que descumpre as regras (como tx de gasto duplo, tx inválido, etc), o minerador perde as recompensas que poderia ganhar por ser desonesto; o resto da rede simplesmente ignorará o minerador desonesto, uma vez que ele descumpriu a regra de consenso. Da mesma forma, se um validador descumprir as regras de alguma forma, não só ele será ignorado, como ele será "cortado" (slashed), o que significa que uma parte do stake é tomada como penalidade pela desonestidade.

Conceitos Conhecidos do Ethereum PoS vs Ethereum PoW

  • Um bloco em PoW é adicionado à cadeia por aquele que resolver o problema alvo de dificuldade do hashing. Um bloco em PoS é adicionado à cadeia selecionando um nó de validação aleatório para propor um bloco. Um segundo conjunto de validadores é então escolhido aleatoriamente para verificar o bloco proposto pelo validador.
  • O Ethereum PoW tem "mineradores" responsáveis por verificar e adicionar os blocos. O PoS do Ethereum possui "validadores" responsáveis pela verificação do bloco e por adicioná-lo. Os mineradores ganham recompensas por encontrar uma solução válida para o alvo de hash, os validadores ganham recompensas ao construir um bloco quando escolhidos aleatoriamente para fazê-lo.
  • Para adicionar blocos, o Ethereum PoS não requer alto consumo de energia, enquanto o Ethereum PoW requer uso extremo de energia a fim de realizar cálculos de hash rapidamente. Estimativas colocam o uso de energia necessária para PoS em cerca de 99,95% a menos que o PoW.
  • O capital em jogo no PoW é o tempo da pessoa, assim como o hardware e a eletricidade. O capital em jogo no PoS é o tempo da pessoa + seus 32 ETH. Considerando a teoria dos jogos, os agentes honestos ganham mais do que os desonestos.
  • A taxa de blocos PoW é determinada pela dificuldade da rede, normalmente determinada por um tempo específico - que pode ser maior ou menor. Um alvo de hash válido pode levar um tempo variável para ser localizado. A taxa de blocos PoS tem um tempo definido. O tempo do PoS do Ethereum é dividido em slots (12 segundos) e epochs (32 slots). Há vários mecanismos que funcionam com base neste tempo determinado, por exemplo, em cada slot, um comitê de validadores é selecionado aleatoriamente e encarregado de votar se o bloco proposto por outro validador aleatório é válido.

Termos e Conceitos do Ethereum + PoS

  • Validador: como validador, você será responsável por armazenar dados, processar transações e adicionar novos blocos na blockchain. Para fazer isso é necessário fazer stake de 32 $ETH + hardware ativo + software client. Os validadores devem deter hardware e conexão com a internet suficientes para ganhar recompensas através da validação/proposta de blocos.
  • Slashing: o comportamento malicioso de um validador pode resultar em seu stake ser "slashed", ou subtraído, em quantidades cada vez maiores (lembre-se que você pode sofrer um slashed até mesmo por comportamentos não maliciosos como o seu nó ficar offline!).
  • Slot: 12 segundos.
  • Epoch: 32 slots.
  • Mainnet: A atual cadeia "verdadeira" do Ethereum que funciona no consenso PoW. Ao contrário de uma rede de teste como a Göerli, o Ether vale muito dinheiro na mainnet.
  • Ethereum client: um software executado pelos nós do Ethereum que consiste em duas camadas: execução e consenso. O nó executado no client pode ser um nó completo ou um nó de mineração.
  • Camada de execução: a camada do Ethereum client responsável pela gestão e execução das transações. É aqui onde o EVM executa os códigos de operação e lógica de programação. Os clients de execução incluem: Geth, Erigon e Nethermind.
  • Camada de consenso: camada do Ethereum client responsável pelo consenso. É aqui onde moram as regras sobre o que torna um bloco ou transação válida. Os clients do consenso para a Beacon Chain incluem Lighthouse, Prysm e Teku.
  • A Beacon Chain: blockchain separada de proof-of-stake criada em 1º de dezembro de 2020. Ela existe completamente paralela à Mainnet do Ethereum e está em produção desde sua criação, sendo usada para testes. Assim que estiver pronta, ela se tornará o novo mecanismo de consenso para executar as futuras transações do Ethereum.

Ok, Então, O Que É The Merge?

Com os termos e contextos importantes apresentados acima, será mais fácil entender o que está acontecendo com "The Merge".

"The Merge" é a última etapa do plano de Ethereum de deixar totalmente o consenso PoW e adotar o consenso PoS, ou proof-of-stake.

A transição do Ethereum para proof-of-stake originalmente foi dividida em duas partes principais (excluindo os hard forks como Berlin e London, que ocorreram como atualizações gerais para a pré-Merge do Ethereum):

  1. Lançamento da Beacon Chain. A Beacon Chain é uma blockchain PoS paralela que foi usada para realizar testes sem afetar a Mainnet do Ethereum ou as centenas de bilhões de dólares que existem nela. Outra razão importante para o lançamento da Beacon Chain antes da fusão oficial foi dar tempo suficiente para os interessados fazerem stake, uma vez que é necessário que haja ETH em stake para proteger a rede. No momento que escrevemos este artigo, a Beacon Chain possui 14.000.434 ETH.
  2. The Merge. A fusão da camada de consenso da Beacon Chain com o EVM da Mainnet do Ethereum.
Desde seu primeiro bloco genesis, a proof-of-work tem protegido a Mainnet do Ethereum. E desde 2020, a Beacon Chain tem atuado paralelamente, mas separada do Ethereum, executando a camada modificada do consenso proof-of-stake. Atualmente, o nó do Ethereum executa o Client, que combina tanto a camada de execução baseada em EVM, quanto a camada do consenso baseada no PoW.
Quando ocorrer The Merge, a camada atual de consenso do Ethereum, baseada em PoW, será trocada pelo consenso proof-of-stake. O estado do Ethereum e o histórico de transações permanecerão exatamente os mesmos. Se você for um provedor de liquidez da Uniswap, você continuará a ser no sistema proof-of-stake do Ethereum; a única diferença é que o sistema no qual você fornecerá liquidez será protegido por um consenso de proof-of-stake, e não mais proof-of-work.

The Merge irá efetivamente mudar a maneira como o Ethereum clients agrupam as camadas de execução e de consenso, separando-as em seus próprios Clients. Isso significa que um nó completo de PoS do Ethereum pode executar um client com: Geth (execução) + Lighthouse (consenso) —  ou qualquer variação possível do client de execução/consenso. E tudo isso é feito em tempo real.

Ok, The Merge É a Etapa Final da Atualização do Ethereum para Proof-of-Stake, Mas o Que Isso Quer Dizer?

No momento da fusão, os clients de execução como Geth vão listar os blocos vindo da cadeia PoS - conhecida como Beacon Chain. O "gatilho" para esta troca será determinado por uma nova rede variável (implementada por atualizações) chamada de Terminal_Total_Difficulty, que representa a soma da dificuldade de PoW de cada bloco acumulado na cadeia PoW do Ethereum.
O PoW do Ethereum fará a transição para o Ethereum PoS quando o Total Terminal Difficulty atingir a contagem de 58.750.000.000.000.000.000.000.
A dificuldade total do último bloco, até o presente momento, (#15347593), era de 56,438,897,354,985,249,320,571 —  o que significa que temos dois sextilhões de dificuldade de PoW para chegar The Merge. https://bordel.wtf/ é uma ferramenta de contagem regressiva ao vivo que estima que o TTD será atingido em 15 de setembro.

Então, é isso. Após ler este artigo, você deve estar familiarizado com todos os termos e conceitos importantes relacionados a sistemas de consenso de blockchain, em particular, proof-of-work e proof-of-stake. Quando alguém pergunta a você qual é a The Merge, a resposta natural deve ser: "A etapa final no processo de transição do Ethereum de PoW para o modelo de segurança PoS."

Esta mudança é arriscada? Claro! Proof-of-work é um modelo de segurança testado que tem dado ao Bitcoin um tempo de atividade quase perfeito por quase duas décadas. O proof-of-stake, por outro lado, é um modelo de segurança relativamente novo e mais complexo. Resta ver se o modelo conseguirá proteger as centenas de bilhões de dólares na rede Ethereum.

Assim que o Ethereum alcançar seu proof-of-stake, muitas outras atualizações já programadas devem ajudar o Ethereum a aumentar o escalonamento e a descentralização. Estes próximos marcos incluem:

  1. The Merge: o encerramento do Ethereum PoW e o começo do Ethereum PoS (a ser lançado em 15 de setembro)
  2. The Surge: sharding (fragmentação) para ajudar na escalabilidade, particularmente dos rollups (não há data definida)
  3. The Verge: "clients" sem estado, tornando os nós do Ethereum mais fácies de serem executados (não há data definida)
  4. The Purge: exclusão de dívida técnica + exclusão de histórico de dados (não há data definida)
  5. The Splurge: recursos extras (não há data definida)

O que você acha? A "atualização" do Ethereum para um novo modelo de segurança funcionará? Eles deviam ter ficado com o consenso PoW, dado que esse é um modelo de segurança aparentemente mais confiável? Isso aumentará a adoção geral do Ethereum ou o prejudicará no longo prazo?

A Alexandria da CoinMarketCap escreverá uma série de artigos como este para cada uma das etapas subsequentes após The Merge, fique ligado! Saiba mais sobre nossa futura série da Merge aqui.

Um agradecimento especial ao CryptoPunk 6068 por emprestar sua experiência para escrever este artigo.

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