O que é o Protocolo de Consenso Estelar do Pi Network?

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Fundamentos do Protocolo de Consenso Estelar e Acordo Bizantino Federado

O mecanismo de consenso do Pi Network baseia-se no SCP (Protocolo de Consenso Estelar) da blockchain Stellar, introduzido em 2015. O SCP foi concebido pelo cientista da computação da Stanford David Mazières e implementado na rede Stellar. Em vez de depender de mineração ou apostas econômicas, o SCP utiliza um acordo entre nós que determina explicitamente em quem confiam.

No núcleo do SCP está o Acordo Bizantino Federado (FBA). Sistemas tradicionais de Tolerância a Falhas Bizantinas, como PBFT, assumem uma lista fixa de validadores. Essa suposição limita a abertura e dificulta a participação global. O FBA elimina o requisito de membresia fixa. Cada nó seleciona independentemente seus próprios pedaços de quórum, que são subconjuntos de outros nós que considera suficientes para alcançar um acordo. Um quórum é um conjunto de nós onde cada membro possui pelo menos um pedaço de quórum inteiramente contido dentro desse conjunto.

O consenso surge quando esses pedaços se sobrepõem o suficiente para formar quóruns. A segurança depende da interseção de quóruns, ou seja, que quaisquer dois quóruns compartilhem pelo menos um nó honesto. A vivacidade depende da capacidade da rede de formar quóruns mesmo quando alguns nós falham.

Esse modelo permite participação aberta, ao mesmo tempo que tolera falhas bizantinas. Na prática, o SCP pode lidar com comportamentos arbitrários falhos, desde que a interseção de quóruns seja mantida após a remoção de nós falhos.

Princípios Centrais do FBA e do SCP

O Acordo Bizantino Federado generaliza a tolerância clássica a falhas bizantinas sem assumir um conjunto fixo de validadores. Cada nó define sua confiança localmente, ao invés de herdar de uma regra global.

Pedaços de quórum: Os nós decidem por si próprios em quais outros nós confiam. Esses pedaços não são uniformes em toda a rede. Eles refletem confiança social, organizacional ou operacional.

Interseção de quóruns: Para que o protocolo seja seguro, todos os quóruns que podem se formar devem se intersectar, mesmo após a remoção de nós falhos. Se a interseção falhar, a rede corre o risco de decisões conflitantes.

Nós íntegros e contaminados: Nós íntegros são aqueles que ainda podem funcionar corretamente após a remoção de nós falhos. Nós contaminados são tecnicamente honestos, mas dependem de nós falhos para o progresso e, portanto, perdem vivacidade.

Conjuntos dispensáveis: O modelo formal do SCP define conjuntos de nós que podem ser removidos enquanto se preserva a interseção de quóruns e a disponibilidade. Isso permite que o protocolo raciocine com precisão sobre tolerância a falhas sem um limite numérico rígido.

Juntos, essas propriedades conferem ao SCP o que seus criadores chamam de segurança ótima. O acordo é garantido sempre que seja teoricamente possível sob condições de rede assíncrona.

Como o SCP Alcança o Consenso

O SCP alcança um acordo em duas fases distintas para cada slot, onde um slot representa um bloco ou conjunto de transações.

A fase de nomeação seleciona um valor candidato. Os nós nomeiam conjuntos de transações usando votação federada. Para evitar caos, as nomeações são priorizadas usando funções hash criptográficas. Com o tempo, nós íntegros convergem para o mesmo valor composto, geralmente uma união de transações válidas.

Após a convergência na nomeação, o protocolo passa para a fase de votação. Aqui, os nós votam em cédulas definidas como um contador e um valor. O contador aumenta se o progresso estagnar. Os nós passam por etapas de preparação, compromisso e externalização. Um valor é externalizado quando um quórum o confirma, tornando a decisão final.

Todas as mensagens são assinadas com chaves criptográficas. Funções hash são usadas tanto para priorização quanto para combinar valores. Esses mecanismos evitam falsificação e ataques de repetição.

Em redes de produção, o SCP normalmente alcança a finalização em 3 a 5 segundos. Não há uma janela de liquidação probabilística, como no proof-of-work. Uma vez que um valor é externalizado, não pode ser revertido sem violar a interseção de quóruns.

Comparação com Outros Mecanismos de Consenso

O SCP difere fundamentalmente de proof of work e proof of stake.

Proof-of-work depende de poder computacional e assume que a maioria do poder de hash é honesta. A finalidade é probabilística, e o consumo de energia é alto.

Proof-of-stake depende de aposta econômica. O acordo depende de suposições sobre comportamento racional e distribuição de capital.

Em contraste, o SCP depende de relações de confiança explícitas. Não consome energia e não pondera influência pelo tamanho da aposta. A tolerância a falhas é determinada pela estrutura do quórum, e não pela posse de tokens. Isso torna o SCP adequado para redes que priorizam baixa latência e finalidade previsível.

Como o Pi Network Adapta o SCP

O Pi Network não inventou um novo protocolo de consenso. Ele adapta o SCP para suportar uma grande população de usuários individuais, ao invés de um pequeno grupo de validadores institucionais. O projeto baseia-se no código de código aberto do Stellar, modificando a forma como a confiança é estabelecida e a participação é recompensada.

A adaptação mais visível é o uso de círculos de segurança. Os usuários são incentivados a adicionar três a cinco contatos confiáveis. Esses círculos se agregam em um grafo de confiança global. Os nós usam esse grafo para informar a configuração de seus pedaços de quórum.

A intenção é ancorar a confiança em relacionamentos humanos reais, ao invés de instituições. A verificação de identidade via processos de conheça seu cliente ajuda a reduzir ataques sybil. Nesse modelo, a confiança flui de indivíduos verificados através de conexões sociais.

O Pi Network também define múltiplos papéis de participantes. Pioneiros são usuários comuns que fazem check-in diariamente. Contribuidores fortalecem o grafo de confiança adicionando contatos. Embaixadores recrutam novos usuários. Os nós executam o software SCP em desktops ou laptops e participam diretamente do consenso. Alguns nós operam com portas abertas e maior disponibilidade, aumentando sua influência na formação de quóruns.

A mineração no Pi Network não é mineração no sentido de proof-of-work. É um processo de distribuição agendado coordenado pelo SCP. As recompensas são alocadas com base no papel, atividade, tempo de atividade e contribuições de confiança. Não há pools de mineração nem computação competitiva.

Processamento de Transações e Desempenho

As transações no Pi Network são enviadas por aplicativos móveis e encaminhadas aos nós. Os nós validam assinaturas e histórico de transações antes de incluir as transações nos conjuntos de nomeação.

As mensagens de consenso são leves e trocadas por redes padrão. Os blocos são produzidos aproximadamente a cada cinco segundos. Os objetivos iniciais da rede variaram de centenas a algumas milhares de transações por segundo, dependendo da participação dos nós e do overhead das mensagens.

As taxas de transação servem principalmente como mecanismo de priorização, e não como fonte de receita. A eficiência do protocolo vem da ausência de mineração e do tamanho reduzido das mensagens necessárias para votação federada.

Propriedades de Segurança e Garantias

Do ponto de vista técnico, o Pi Network herda as garantias de segurança centrais do SCP. Isso inclui finalidade determinística, resistência a falhas bizantinas sob interseção de quóruns e integridade criptográfica das mensagens.

A camada social adicional introduz novos trade-offs. Círculos de segurança e processos de KYC podem reduzir a prevalência de contas falsas, mas também criam dependências de sistemas de verificação e da estrutura do grafo de confiança. Se a confiança se tornar excessivamente centralizada ou se muitos usuários dependerem de um pequeno conjunto de nós, a interseção de quóruns pode ser enfraquecida.

O próprio SCP não exige que a confiança seja global ou uniforme. Sua segurança depende das configurações feitas pelos operadores de nós. Isso coloca a responsabilidade na rede de incentivar pedaços de quórum diversos e bem conectados.

Limitações e Críticas

Várias críticas à implementação do consenso do Pi Network focam na descentralização e escala.

Nas fases iniciais, um número limitado de nós principais desempenhou papel importante na manutenção da interseção de quóruns. Isso gera percepções de controle central, mesmo que o protocolo subjacente suporte descentralização.

A escalabilidade é outra preocupação. À medida que o número de nós cresce, a complexidade das mensagens aumenta. O SCP foi comprovado em produção no Stellar, mas a ênfase do Pi Network em nós operados individualmente introduz variabilidade na disponibilidade e conectividade.

Conclusão

O uso do Protocolo de Consenso Estelar pelo Pi Network representa uma tentativa de aplicar um modelo de consenso bem estudado a um ambiente de mercado de massa, orientado para dispositivos móveis. O SCP oferece finalidade rápida, baixo consumo de energia e garantias formais de segurança através do Acordo Bizantino Federado. O Pi Network estende essa estrutura ao incorporar confiança social e verificação de identidade na formação de quóruns e na distribuição de recompensas.

O resultado é um sistema que prioriza acessibilidade e participação humana, apoiado em pesquisa de consenso consolidada. Seus pontos fortes e fracos não estão na criptografia não testada, mas sim em escolhas de configuração, incentivos de rede e governança. Compreender esses mecanismos é essencial para avaliar o Pi Network sob critérios técnicos, ao invés de especulação ou narrativas de marketing.