Bitaigen Research Neste artigo analisamos sistematicamente a trajetória evolutiva do Ethereum, desde a Prova de Trabalho (PoW) até a Prova de Participação (PoS), aprofundando a análise dos mecanismos de cache e DAG do Ethash e da lógica central do consenso Casper. O objetivo é ajudar o leitor a compreender os detalhes técnicos e as tendências futuras; nos capítulos posteriores serão revelados mais detalhes de implementação e os desafios da migração, portanto vale a leitura cuidadosa.
O que é o algoritmo de consenso do Ethereum?
O algoritmo de consenso do Ethereum baseia‑se na prova de trabalho Ethash, que está em processo de transição para o protocolo de prova de participação Casper. Esse algoritmo utiliza um grande conjunto de dados e um cache para impedir a vantagem de ASICs; na fase Serenity, todo o consenso será realizado por Casper PoS.
Princípio de geração de grandes conjuntos de dados
1. Pequeno cache (cache)
- Tamanho inicial de 16 MB, atualizado a cada 30 000 blocos.
- O primeiro elemento é obtido a partir de um seed (semente) por meio de hash; cada elemento subsequente é gerado a partir do hash do elemento anterior. Nós leves (light nodes) precisam armazenar apenas esse cache para validar blocos.
2. Grande DAG (grafo acíclico direcionado)
- Cada elemento do DAG é calculado a partir do cache em ordem pseudo‑aleatória.
- Processo detalhado: seleciona‑se, dentro do cache, o valor da posição A; faz‑se hash de A para obter a posição B; repete‑se esse ciclo 256 vezes, produzindo o primeiro elemento do DAG; os demais elementos são gerados sequencialmente da mesma forma.
3. Processo de mineração
- Assim como no Bitcoin, a condição para sucesso na mineração é encontrar um nonce que satisfaça `H(header) ≤ target`.
- Etapas específicas (Ethereum):
- Escolher um nonce aleatório e, usando o DAG e o cabeçalho do bloco, calcular o hash inicial, que aponta para a posição A.
- Ler os elementos nas posições A e A' (adjacente) e, a partir desses dois valores, determinar as próximas posições B e B'.
- Repetir o procedimento acima 64 vezes, acumulando a leitura de 128 elementos.
- Aplicar hash nesses 128 elementos, obter o valor final e compará‑lo com o target; se a condição for atendida, a mineração é bem‑sucedida.
O fluxo geral de mineração é ilustrado na figura a seguir:
4. Processo de validação
- A validação requer apenas um cálculo de hash, seguindo passos semelhantes aos da mineração.
- Nós completos: mantêm o DAG inteiro em memória e, após 64 iterações, comparam o hash resultante.
- Nós leves: primeiro reconstruem a parte necessária do DAG a partir do pequeno cache e depois executam o mesmo procedimento de validação.
Introdução ao protocolo de consenso usado pelo ETH
O mecanismo de consenso do Ethereum passou por quatro fases de desenvolvimento:
| Fase | Nome | Principal mecanismo de consenso |
|---|---|---|
| 1 | Frontier (Fronteira) | **PoW** (Ethash) |
| 2 | Homestead (Homestead) | **PoW** |
| 3 | Metropolis (Metrópole) | **PoW** |
| 4 | Serenity (Serenidade) | **PoS** (Casper) |
PoW (Prova de Trabalho)
- Utiliza o Ethash, que cria um DAG e um cache de grande escala, limitando a vantagem de poder computacional puro e aumentando a descentralização.
PoS (Prova de Participação) e Casper
- No PoS, a quantidade de tokens que o nó possui (ou seja, idade de moedas/dias de moeda) determina o direito de registrar blocos.
- Casper é a variante de PoS implementada no Ethereum, com as seguintes características centrais:
- Proposição de blocos: os validadores coletam transações, criam blocos e os assinam.
- Votação: os validadores, baseados nas votações dos demais, tomam decisões ponderadas no intervalo 0‑1, aplicando uma regra de tolerância bizantina de 33 %.
- Mecanismo de penalidade: se um validador submeter um voto com número de sequência duplicado ou um voto que não possa ser processado por contrato, perderá toda a sua garantia, inibindo comportamentos maliciosos.
- Fluxo de confirmação do estado no cliente:
- Baixar todos os blocos e registros de votos.
- Para cada altura de bloco, observar apenas aqueles cujo probabilidade de voto > 0.5; esses blocos são aceitos.
- Processar sequencialmente os blocos aceitos; o estado resultante representa o estado atual da blockchain.
Conclusão
O Ethash do Ethereum, ao empregar um conjunto de dados massivo e um cache, reduz a vantagem dos mineradores ASIC, promovendo maior descentralização. A fase Serenity (Ethereum 2.0) migrará totalmente para o Casper PoS, que, além de manter a segurança, introduz penalidades econômicas para melhorar a eficiência e a sustentabilidade da rede.
Este texto corresponde ao artigo “O que é o algoritmo de consenso do Ethereum? Introdução ao protocolo de consenso usado pelo ETH”. Para análises mais aprofundadas sobre o algoritmo de consenso do Ethereum, siga a Bitaigen (Bitagên) e confira os demais artigos!
Leitura Relacionada
- Como calcular e otimizar as taxas de Gas na Ethereum
- Gas Fee em Blockchain: Entenda a Taxa de Transação e Seu Impacto
- Taxa de Gas no Ethereum: Redução Pós-Dencun 2025
💡 Cadastre-se na Binance com o código B2345 para o desconto máximo em taxas. Veja guia completo Binance.
