Ethereum (ETH): o que é, como funciona e revisão do ecossistema

O que é Ethereum?

O Ethereum é uma plataforma blockchain descentralizada e de código aberto. A tecnologia revolucionária por trás da rede possibilitou a existência de contratos inteligentes (smart contracts), que deram origem a indústrias como DeFi e NFT, impulsionaram a criação de inúmeros projetos e redirecionaram o foco global para o universo cripto.

Por trás da rede Ethereum está um computador conhecido como Máquina Virtual Ethereum ou EVM, cujo estado é consensual entre todos os participantes da rede (nós) e uma cópia dele é mantida por cada um deles. Qualquer participante da rede pode transmitir uma solicitação de cálculo, conhecida como transação, para o EVM, que altera seu estado e é verificado, validado e executado por todos os nós. 

Originalmente construído como uma rede PoW (Prova de Trabalho), o Ethereum mudou para PoS (Prova de Participação) em 15 de setembro de 2022, em um evento conhecido como "The Merge", quando a camada de execução original do Ethereum foi unida à nova camada de consenso PoS.

Como funciona o Ethereum?

O blockchain do Ethereum mantém um banco de dados público atualizado e compartilhado entre diversos computadores. A rede é composta de blocos – dados armazenados em grupos, todos conectados criptograficamente ao anterior em uma ordem semelhante a uma cadeia. 

Uma diferença-chave entre Ethereum e Bitcoin é que, enquanto o último tem um tamanho de bloco fixo de 1 megabyte, o tamanho do bloco do Ethereum varia, pois está limitado pelo número de unidades de gás que podem ser gastas por bloco. Devido a este modelo, não é possível calcular quantas transações um bloco pode incluir; no entanto, o custo computacional base de qualquer transação é de 21.000 unidades de gás, que aumentam com a complexidade da transação. Atualmente, cada bloco no blockchain do Ethereum tem um tamanho-alvo de 15 milhões de unidades de gás e um limite de 30 milhões de unidades de gás para lidar com o aumento da demanda na rede. Isso visa garantir que os blocos não se tornem arbitrariamente grandes, o que faria com que nós menos eficientes não conseguissem acompanhar a rede devido às suas exigências de espaço e velocidade.

Para permitir que qualquer nó adicione um bloco à cadeia sem intenções maliciosas, a rede utiliza um mecanismo de consenso através do qual verifica a legitimidade dos novos blocos. Atualmente, o Ethereum usa um mecanismo de consenso de Prova de Participação, ou PoS, embora no passado a rede fosse protegida por um mecanismo de Prova de Trabalho, ou PoW, que exigia que qualquer pessoa desejando adicionar um novo bloco à rede resolvesse um enigma criptográfico difícil. Este processo era conhecido como mineração e era recompensado com a criptomoeda nativa da empresa – Ether ou ETH. No entanto, à medida que a complexidade desses cálculos aumentou, os requisitos para o hardware dos mineradores também cresceram, levando a um aumento inevitável nas taxas do Ethereum. Por isso e por outras razões, a rede decidiu mudar seu mecanismo de consenso para um algoritmo PoS mais eficiente em termos de custo e energia. 

O PoS do Ethereum foi descrito pela primeira vez no whitepaper original do projeto, mas na época o método era visto como algo não trivial a ponto de torná-lo impossível de implementar. A mecânica por trás dele é simples, em vez de depender do hardware caro dos mineradores para provar sua confiabilidade, a rede emprega os chamados validadores, que podem executar uma versão mais leve do software do projeto, porém, são obrigados a bloquear, ou apostar (stake), uma certa quantidade de tokens que podem ser penalizados se forem encontrados agindo de má fé. 

Contratos inteligentes representam um bloco de construção fundamental para todas as aplicações baseadas em Ethereum. Essencialmente, são programas de computador armazenados no blockchain, que podem ser configurados para seguir uma lógica predefinida e executar ações específicas quando determinadas condições são atendidas. A ideia foi concebida pela primeira vez por Nick Szabo em dois artigos de pesquisa em 1994 e 1996. Contratos inteligentes têm o objetivo de substituir digitalmente a parte responsável por executar um contrato previamente acordado entre duas entidades.

Contratos inteligentes podem ser criados usando várias linguagens de programação, no entanto, a mais usada é a Solidity. A linguagem foi inicialmente proposta por Gavin Wood, co-fundador do Ethereum, e posteriormente desenvolvida pela equipe de Solidity da empresa.

Existem algumas limitações conhecidas dentro de contratos inteligentes, como o seu tamanho máximo de 24KB e a incapacidade de enviar solicitações HTTP, o que resulta em não poder obter informações sobre eventos fora do blockchain. No entanto, ambas essas limitações têm soluções: o limite de tamanho é contornado pela introdução do padrão EIP-2535 – um padrão para a criação de sistemas de contratos inteligentes modulares, extensíveis após o lançamento. A outra limitação é resolvida por Oráculos, que são basicamente pontes entre o blockchain e o mundo real.

Como usar o Ethereum?

A EVM do Ethereum existe como uma entidade única mantida por diversos computadores que executam o cliente do Ethereum, enquanto estão conectados entre si. O envio de código para ela e a sua difusão pela rede através de seus vários nós é como os smart contracts, seguidos por dApps e, posteriormente, negócios inteiros podem se beneficiar das habilidades da rede.

Usuários que desejam participar da rede Ethereum podem fazê-lo executando um nó. Também conhecidos como "clientes", os nós representam um software dedicado que baixa uma cópia do blockchain do Ethereum e verifica a validade de cada bloco nele, enquanto também o mantém atualizado com mudanças e atualizações recentes, e ajuda outros a baixar e atualizar suas próprias cópias. Os nós do Ethereum são projetados para funcionar em computadores de consumo médio; no entanto, a maioria dos usuários opta por executar seus nós em dispositivos de hardware dedicados para eliminar o impacto no desempenho de suas máquinas.

Para interagir com um dApp criado no blockchain do Ethereum ou um smart contract, os usuários precisam ter uma carteira que suporte tokens Ethereum e conectá-la à plataforma de escolha. Além disso, para enviar uma solicitação a um dApp, ocorre uma transação que é paga em tokens ETH e pode ser vista como uma taxa, também conhecida como taxa de gás, paga à rede e, posteriormente, aos nós que a operam.

As taxas do Ethereum ou taxas de gás estiveram notoriamente crescendo em valor com o crescimento da rede, o que abriu espaço para outros projetos similares ao Ethereum surgirem e tentarem resolver este problema. No entanto, após o Merge, as taxas do Ethereum diminuíram significativamente. As taxas de gás do Ethereum são calculadas por meio de uma fórmula matemática que compara o tamanho do bloco anterior do blockchain com o tamanho-alvo (15 milhões de unidades de Gás) e o aumenta em no máximo 12,5% se o tamanho do bloco alvo for ultrapassado.

Staking no Ethereum

Com a chegada do novo mecanismo de consenso do Ethereum, os usuários receberam a opção de fazer staking de ETH. Atualmente, existem três opções para usuários interessados ​​em fazer staking de Ether. A primeira, chamada de "Staking solo", exige um mínimo de 32 tokens ETH para serem apostados e um computador dedicado conectado à internet o tempo todo; por meio dele, os usuários se tornam validadores da rede. Mais detalhes estão disponíveis no site oficial do Ethereum. A segunda opção, ou "Staking como serviço" - o nome oficial dado pela equipe do Ethereum, também exige um mínimo de 32 ETH, mas os usuários não são obrigados a executar seus próprios nós - isso é gerenciado por um terceiro de confiança. A última opção oficial de staking é chamada de "Staking em pool", por meio da qual os usuários podem apostar qualquer quantidade de ETH que desejarem, no entanto, este não é um serviço nativo da rede Ethereum.

Após a implementação da atualização Shanghai/Capella em 12 de abril de 2023, o Ethereum introduziu saques de staking, permitindo que os participantes que haviam feito staking de seu ETH desde o lançamento do contrato de depósito de staking em novembro de 2020 aproveitassem esse recurso. Os usuários agora têm a opção de receber automaticamente suas recompensas em uma conta designada ou retirar seus fundos apostados quando escolherem.

O token ETH do Ethereum

O uso inicial do token ETH era fornecer recompensas de mineração e servir como meio de pagamento para quem estivesse disposto a aceitá-lo como tal. O ativo digital também atua como a única forma aceitável de pagamento para taxas de transação na rede e em qualquer projeto construído nela. A moeda é frequentemente a principal forma de garantia em vários mercados de empréstimos DeFi e é uma unidade de conta em marketplaces de NFT.

Após a implementação da atualização Paris, também conhecida como "The Merge," no protocolo Ethereum, o token ETH agora é apostado pelos nós para verificar o estado da rede.

O Ether é um token inflacionário baseado no padrão de token ERC-20. Cada vez que uma transação ocorre na rede Ethereum, a taxa de gás básica acumulada por ela é destruída ou queimada, o que a remove da circulação. Dependendo da demanda da rede, alguns blocos podem queimar mais ether do que geram.

A moeda digital tem várias denominações usadas quando uma quantidade menor do token é referida. "Wei" é o menor deles e representa 10-18 de 1 ETH. "Gwei" é a abreviatura de giga-Wei e é frequentemente usado como uma unidade de medida quando se trata de preços de gás e representa 10-9 de um ETH.

O Ethereum é seguro?

A equipe atual do Ethereum ainda é liderada por Vitalik Buterin, co-fundador e único criador do whitepaper do Ethereum. Outro co-fundador e membro-chave da equipe do Ethereum - Gavin Wood, escreveu uma implementação do Ethereum em C++ e foi o primeiro a executar a testnet do Ethereum. Em abril de 2014, ele publicou o Ethereum Yellow Paper e posteriormente propôs a linguagem de programação nativa do Ethereum - Solidity. Devido a desacordos sobre o nível de descentralização do projeto, ele deixou a equipe do Ethereum em 2016 e fundou o Polkadot - um grande concorrente do Ethereum. No total, os co-fundadores do Ethereum são oito - Vitalik Buterin, Gavin Wood, Mihai Alisie, Anthony Di Iorio, Amir Chetrit, Charles Hoskinson, Jeffrey Wilcke e Joseph Lubin.

Até agora, não há questões de segurança conhecidas relacionadas ao blockchain do Ethereum, mas há rumores de que problemas como esses foram encontrados anteriormente e corrigidos com atualizações do protocolo. No entanto, houve um evento em 2016 envolvendo o Ethereum que gerou debate e mais tarde resultou em uma divisão dentro da comunidade.

A Ethereum Foundation, que apoia a equipe do Ethereum, decidiu estabelecer um DAO e realizou uma venda coletiva de 28 dias, que resultou na arrecadação de 150 milhões de dólares em fundos pelo DAO apenas nas primeiras três semanas do evento. Em troca de seu investimento, os participantes da venda coletiva receberam tokens que concediam direitos de voto. Posteriormente, os detentores de tokens deveriam decidir como distribuir os fundos arrecadados por meio de votação. No entanto, antes do fim da venda, vários especialistas expressaram suas preocupações sobre vulnerabilidades no smart contract responsável pela carteira do DAO. Enquanto a equipe por trás do desenvolvimento do DAO trabalhava para corrigir o bug, o contrato foi explorado por uma parte anônima.

O que tornou possível o ataque ao DAO do Ethereum foi que os desenvolvedores criaram um mecanismo de governança semelhante ao das sociedades anônimas negociadas publicamente. A minoria estava protegida da maioria, podendo recuperar seus fundos em casos em que uma proposta com a qual não concordassem fosse aprovada. O mecanismo, semelhante ao direito de avaliação no direito corporativo, dividiria o DAO em dois - o DAO original do Ethereum e um chamado "child DAO", que manteria os fundos da minoria por 28 dias. Qualquer detentor de tokens tinha permissão para iniciar o procedimento de divisão e levar seu Ether para o novo DAO.

No entanto, descobriu-se que o código continha uma vulnerabilidade crítica - após a função de divisão ser chamada, o Ether deveria ser recuperado antes que o saldo fosse atualizado, e o algoritmo não estava verificando a ocorrência de uma chamada recursiva - um indicativo de uma função chamando a si mesma. A brecha permitiu que o explorador fizesse chamadas recursivas à função de divisão e recuperasse seus fundos várias vezes antes que o app verificasse o saldo - basicamente o que é conhecido como um "ataque de chamada recursiva".

Já que a comunidade estava fortemente investida no DAO financeiramente, com cerca de 14% de todo o ETH em circulação na época trancado na carteira da organização, os debates começaram sobre como lidar com o incidente. Inicialmente, o fundador do Ethereum, Vitalik Buterin, propôs fazer um soft fork na rede e adicionar um código que colocaria o atacante em uma lista negra do blockchain, impedindo-o de mover os fundos roubados. No entanto, o atacante ou alguém se passando por ele publicou uma carta aberta à comunidade, afirmando que os fundos foram obtidos legalmente, pois não violavam nenhuma das regras estabelecidas no smart contract. Além disso, o atacante agora ameaçava tomar medidas legais contra qualquer pessoa que tentasse confiscar seus fundos.

Apesar disso, a empresa decidiu prosseguir com o soft fork; no entanto, nesse ponto, foi descoberto um bug no código de atualização que poderia torná-lo vulnerável a ataques. Foi então decidido fazer um hard fork do blockchain e revertê-lo ao seu estado anterior ao ataque, após o qual os investidores poderiam retirar seus fundos.

A forma como o Ethereum queria resolver esse problema causou controvérsia na comunidade, já que a tecnologia blockchain deve ser imutável e resistente à censura. Como resultado, dois grupos se formaram entre os interessados do DAO, e eventualmente o hard fork foi executado, mas ao custo de parte da comunidade formar outro blockchain Ethereum chamado Ethereum Classic, que era essencialmente uma continuação da versão do Ethereum de depois do ataque ao DAO e antes do hard fork.

Parceiros

O Ethereum foi financiado através de um ICO em 2014, onde os compradores receberam ether em troca de bitcoin. A venda totalizou cerca de $17,2 milhões, dos quais $2,2 milhões foram vendidos nas primeiras 12 horas do evento. Na época, a oferta gerou controvérsia, pois 9,9% dela foi alocada à equipe fundadora da empresa, enquanto outros 9,9% foram concedidos à Fundação Ethereum. Alguns consideram que o Ethereum é a primeira empresa a realizar um Initial Coin Offering na indústria de criptomoedas.

A Fundação Ethereum atua como uma organização sem fins lucrativos dedicada ao suporte e desenvolvimento do Ethereum. Embora exista um aviso no site da Fundação declarando que ela não controla o Ethereum, mas é apenas parte de um grande ecossistema de organizações, indivíduos e empresas que apoiam o Ethereum, alguns veem seu papel no desenvolvimento da rede como crucial. 

A organização foi criada em julho de 2014 na Suíça por Vitalik Buterin e Gavin Wood, que colaboraram com uma equipe de desenvolvedores apaixonados pelo crescimento da rede. O objetivo inicial da Fundação Ethereum era organizar um ponto comum de governança que liderasse o desenvolvimento do Ethereum e controlasse seu tesouro, que na época valia mais de $18 milhões na forma de bitcoin, que estava sendo coletado para o desenvolvimento do projeto. 

O atual conselho executivo da Fundação Ethereum inclui Aya Miyaguchi - Diretora Executiva, Vitalik Buterin, co-fundador do Ethereum, e Patrick Storcheneger, um membro do conselho.

O que vem a seguir?

O roteiro do Ethereum é dividido em quatro áreas-chave: transações mais baratas, segurança extra, uma melhor experiência do usuário e preparação para o futuro da rede. Para alcançar taxas de gás mais baixas, o Ethereum planeja otimizar rollups através da introdução de um armazenamento temporário de 'blobs' e implementando uma atualização conhecida como "Proto-Danksharding". Isso aumentará a capacidade de processamento do Ethereum e reduzirá os custos das transações. A segunda fase, conhecida como "Danksharding", visa expandir os dados de blob, implementando novos métodos para disponibilidade de dados e verificação criptográfica.

Melhorias de segurança incluem alterações no manuseio de blocos concorrentes pelos clientes Ethereum, finalização de blocos mais rápida e medidas para evitar a censura de transações. View-merge, Single Slot Finality (SSF), Distributed Validator Technology (DVT), Proposer-Builder Separation (PBS) e Secret Leader Election (SLE) estão entre as atualizações para aumentar a resistência do Ethereum contra ataques e melhorar a descentralização.

Para simplificar a experiência do usuário e aumentar a adoção, o Ethereum pretende abordar os desafios de gerenciamento de chaves e melhorar a acessibilidade da carteira. Carteiras de contratos inteligentes e um melhor suporte para elas através da abstração de contas são propostos. Atualizações como Verkle Trees e estado sem estado visam simplificar a execução de nós Ethereum e reduzir os requisitos de recursos. Progresso foi feito com os testnets de Verkle tree, e uma maior participação no lançamento de contratos e execução de clientes de testnet pode acelerar o progresso.

A preparação do Ethereum para o futuro envolve abordar a resistência quântica e a simplificação. Alternativas resistentes a ataques quânticos para o esquema de assinatura BLS estão sendo pesquisadas, como assinaturas baseadas em STARK e em lattice. Esforços de simplificação incluem a remoção de códigos desatualizados, otimização do cálculo de gás e unificação de esquemas de compressão de dados. Embora muitas atualizações estejam na fase de pesquisa, a remoção de opcodes e a unificação do esquema de compressão são esperadas para serem implementadas mais cedo.

Links

https://ethereum.foundation/