O Proof of Work (PoW) é um protocolo criado para impedir ataques que buscam atrapalhar o funcionamento de um sistema e também as mensagens indesejadas enviadas por e-mail, o chamado spam. O protocolo Proof of Work nasceu em um artigo de 1993 dos especialistas em computação Cynthia Dwork e Moni Naor. Em 1999, ele entrou de vez para a literatura pelo trabalho dos pesquisadores Markus Jakobsson e Ari Juels.
Ao longo do desenvolvimento do PoW nos anos 1990, o uso mais comum era impedir manobras para derrubar sistemas de computador, principalmente os ataques DDoS (negação de serviço). Da mesma forma, o protocolo Proof of Work era usado para bloquear spam. Em 31 de outubro de 2008, no whitepaper do Bitcoin publicado por alguém, ou por um grupo, sob o nome de Satoshi Nakamoto, ele apareceu de uma forma diferente dos usos anteriores. O documento chamado "Bitcoin: um sistema de dinheiro eletrônico peer-to-peer", que revelou ao mundo a primeira criptomoeda, mostrou como um sistema de pagamento confiável e uma moeda digital podem existir graças ao protocolo Proof of Work.
O Proof of Work, tratado no quarto item desse documento, responde às perguntas sobre por que esse mecanismo faz parte da infraestrutura do Bitcoin.
Como funciona o Proof of Work
O Bitcoin e muitas outras criptomoedas são sistemas de blockchain protegidos por redes de nós descentralizados. A principal tarefa desses sistemas é garantir a sustentabilidade e a continuidade da rede. Existem na rede operadores chamados mineradores, encarregados de acrescentar novos blocos à blockchain. Adicionar esses blocos só é possível resolvendo alguns problemas matemáticos complexos. Como resolver esses problemas é muito difícil, são necessários processadores potentes.
O primeiro minerador que resolve o problema e valida as transações do bloco transmite a operação para a rede e ganha a recompensa em criptomoeda definida pela rede, além das taxas pagas pelas transações contidas naquele bloco. As operações publicadas na rede e validadas pelos mineradores ficam registradas em um sistema de livro-razão distribuído chamado blockchain. Todos os usuários conectados à rede podem baixar uma cópia da blockchain e, ao mesmo tempo, fazer a verificação de todos os blocos aprovados.
Quais são as vantagens e desvantagens do protocolo Proof of Work?
O Proof of Work, o protocolo mais comum e mais fundamental do setor de criptomoedas, oferece mudanças radicais na tecnologia e na economia ao permitir que um sistema de pagamento e uma moeda funcionem sem autoridade central. O poder computacional, por exemplo, é usado como um dos mecanismos importantes que garantem a segurança dos dados na rede. Graças ao protocolo Proof of Work, para que um ataque à rede do Bitcoin dê certo é preciso dominar pelo menos 51% do poder computacional da rede. Considerando o tamanho da rede do Bitcoin e seu alto poder de cálculo (hashrate) hoje, é improvável que um ataque desses tenha sucesso. O poder computacional representa o número de tentativas que os processadores da rede conseguem fazer em um segundo e pode ser entendido como o poder de validação.
Embora a exigência de dominar a maior parte do poder computacional para tomar a rede seja vista como uma das maiores vantagens do protocolo PoW pela segurança que oferece, especialistas também levantam a preocupação de que isso possa levar à monopolização. Em algum ponto, então, essa enorme vantagem vira uma das maiores desvantagens do PoW. Isso porque os processadores com maior fatia podem ter o maior poder de voto na rede. O princípio da descentralização, a característica mais importante da rede do Bitcoin, entra em contradição com os próprios princípios da rede por causa do risco de os mais fortes conquistarem autoridade com facilidade.
É muito improvável que os pools de mineração de Bitcoin em atividade cheguem a dominar 51% do poder de processamento da rede. Ainda assim, em 2017, o pool de mineração administrado pela fabricante de equipamentos Bitmain chegou a alcançar 45% do poder de processamento da rede.
Como um sistema baseado no protocolo PoW exige alto poder de processamento, ele leva a um uso muito intenso de energia. Isso pode gerar tanto custos altos quanto um uso irresponsável dos recursos energéticos.