Conforme a indústria blockchain vai se tornando cada vez mais popular, novas soluções vão surgindo para resolver problemas dos primeiros projetos blockchain que surgiram, como é o caso do Proof of History. Embora muitos possam achar o Bitcoin como algo inovador, na indústria criptográfica, especialistas afirmam que a blockchain Bitcoin utiliza uma tecnologia ultrapassada.
Nesse sentido, o principal motivo pelo qual algumas blockchains são consideradas ultrapassadas é associado a qual mecanismo de consenso que uma determinada blockchain utiliza. O mecanismo de consenso é um sistema que blockchains utilizam para validar a autenticidade das transações e manter a segurança da rede.
Por exemplo, atualmente, redes populares como o Bitcoin e Ethereum utilizam o Proof of Work (no caso, a Ethereum migrou recentemente para o Proof of Stake), um mecanismo de consenso seguro, porém extremamente lento para validar transações, além de demandar altos gastos energéticos para a validação dos blocos, em um processo chamado de mineração.
Com isso, recentemente têm surgido novos mecanismos de consenso que corrigem tais problemas. Um deles é o Proof of History, mecanismo de consenso utilizado pela blockchain Solana. Dessa forma, no artigo de hoje, iremos explicar como esse mecanismo de consenso funciona.
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Entendendo o problema
Um dos problemas mais complicados que sistemas distribuídos enfrentam é o acordo de tempo. Algumas redes resolveram este problema utilizando soluções de tempo confiáveis, porém centralizadas, como o Google’s Spanner, que utiliza relógios atomicamente sincronizados entre seus data centers.
Contudo, quando tratamos de sistemas como uma blockchain, este problema é ainda maior. Os nós de uma rede não podem acreditar em uma fonte externa de tempo ou qualquer marca de tempo que aparece na mensagem, visto que vai contra o princípio de sistemas descentralizados que pretendem não depender de uma fonte centralizada.
Por exemplo, algumas blockchains, como a Ethereum, utilizam programas externos para atribuir um carimbo de data e hora “mediano” e validar as transações na ordem em que foram recebidas. É nisso que o Proof of History atua, visto que é um mecanismo construído dentro de uma blockchain.
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Funcionamento do Proof of History
Em vez de utilizar o conceito clássico de carimbo de data e hora, é possível provar que a mensagem/evento ocorreu em um determinado momento após um evento, contudo, antes de um outro.
Por exemplo, ao fotografar a capa do The New York Times, é criada uma prova que a foto foi tirada após a publicação do jornal. Com o Proof of History, é possível criar um registro que mostra que determinado evento ocorreu em momento específico, antes ou depois de outros eventos, tudo sem utilizar carimbos de data e hora ou sistemas de sincronização terceirizados.
O Proof of History é um Delay Verifiable Function de alta frequência, isso significa que necessita de um número de passos sequenciais para avaliar e produzir um único e confiável resultado que então é tornado público.
Nesse sentido, no caso da implementação realizada na blockchain Solana, é utilizada uma função que emprega um sistema de hashis sequencial resistente a pré-imagens (imagens de hastes pré-preparadas). Para fazer isso, a saída da operação se torna a entrada da próxima operação.
Sendo assim, a atual contagem, status e saída são frequentemente registrados. No caso da função de hash SHA256, este processo é impossível de ser paralelizado sem que ocorra um ataque de força bruta utilizando 2158 núcleos.
Entrada
Os dados podem ser inseridos na sequência ao adicionar o hash do dado que gerou o status previamente. Posteriormente, são publicados o status, os dados de entrada e a contagem, conforme figura abaixo.
Com isso, ao adicionar a entrada, todas as futuras saídas serão geradas de forma imprevisível. Portanto, ainda é impossível paralelizar a função e, desde que o SHA256 seja imune a pré-imagens e colisões, é praticamente impossível criar uma entrada que gera o hash desejado ou criar um histórico alternativo com os mesmos hashis.
Sendo assim, isso prova que uma certa quantidade de tempo passou entre as duas operações. É possível provar, com o procedimento descrito, que os dados foram criados após uma inclusão.
Referência Anterior
As entradas do Proof of History podem ter referências para eventos anteriores do Proof of History. A referência anterior pode ser inserida como parte de uma mensagem assinada com a assinatura do usuário, o que significa que não pode ser modificada sem a chave privada de um usuário.
Referenciando o exemplo do jornal, isso poderia ser equivalente ao usuário tirar uma foto com o jornal na mão. Desde que a mensagem contenha o hash 0xdeadc0de, é sabido que ele foi gerado depois da criação da contagem 510144806912.
Então, a mensagem é inserida de volta à função sequencial. Retornando ao exemplo, é como se, após tirada a foto com o jornal em mãos, no dia seguinte, o jornal publicasse a foto do usuário segurando o jornal.
Verificação
Enquanto a sequência grava pode somente ser gerada em um núcleo de CPU, a saída pode ser verificada em paralelo. Cada pedaço gravado pode ser verificado do início ao fim em núcleos separamos em 1/(Número de núcleos) de tempo que levou para gerar.
Com isso, uma GPU moderna, que pode possuir até 4000 núcleos, pode realizar tal verificação em 0,25 milissegundos, um valor bastante baixo que ajuda na eficiência do mecanismo de consenso Proof of History.
Conclusão
O Proof of History é a marca registrada da blockchain Solana, sendo um dos principais motivos pelo qual a rede é considerada uma das blockchains mais rápidas disponíveis na indústria criptográfica atualmente.
Nesse sentido, ao incluir um mecanismo que é capaz de realizar a contagem de tempo sem utilizar uma fonte de dados externa, torna a blockchain ainda mais descentralizada, sem que haja qualquer interferência externa, diferente do que acontece em outras blockchains que enfrentam o problema.
Sendo assim, tal solução ajuda também a escalonar a Solana, visto que, com transações muito mais rápidas, surgem novas soluções na indústria de tecnologia, principalmente ao que tange às finanças descentralizadas (DeFi) e aplicativos descentralizados (dApp).