ENTENDA COMO FUNCIONAM OS UNCLE BLOCKS NO ETHEREUM

No Ethereum, o termo "blocos tio" refere-se a blocos válidos que foram minerados quase simultaneamente com o bloco canônico, mas que não se tornaram parte da blockchain principal. Em vez de serem descartados como no Bitcoin, esses blocos ainda recebem recompensas parciais por contribuírem para a descentralização e segurança da rede.

Para entender o propósito dos blocos tio, considere como sistemas descentralizados como o Ethereum operam. Os mineradores competem para resolver quebra-cabeças criptográficos e transmitem seus blocos para a rede. Devido à latência da rede, diferentes mineradores podem resolver o quebra-cabeça quase ao mesmo tempo e propagar suas diferentes versões do bloco para os nós vizinhos. Eventualmente, a rede concorda com um bloco para continuar a cadeia, relegando os outros à categoria de blocos tio.

A ideia de incluir blocos tio surgiu da necessidade de lidar com o problema de centralização causado pelos atrasos na propagação dos blocos. Na mineração descentralizada, os nós mais próximos do originador do bloco tinham maiores chances de adicionar o próximo bloco antes que os outros o recebessem.

Essa desigualdade prejudicava a equidade, incentivando a centralização em torno de hubs de baixa latência. A solução do Ethereum foi incluir blocos tios na estrutura da cadeia, reconhecendo seus esforços computacionais e integrando-os ao sistema de dificuldade e recompensa.De acordo com o projeto do protocolo Ethereum (inicialmente sob Prova de Trabalho), um bloco canônico podia referenciar até dois blocos tios das sete gerações anteriores. A inclusão desses blocos tios não apenas fornecia pequenas recompensas extras aos mineradores (até 87,5% da recompensa do bloco principal), mas também contribuía para a segurança geral da cadeia, aumentando o poder de hash efetivo incorporado ao cálculo da dificuldade da rede.Além das recompensas e da equidade, os blocos tios desempenham um papel na segurança contra mineração egoísta. Em estratégias de mineração egoísta, agentes maliciosos tentam reter blocos encontrados para obter vantagem. Ao integrar os blocos "tios", o Ethereum reduziu a eficácia desses ataques, reconhecendo os esforços honestos dos mineradores que quase conseguiram propagar blocos sem malícia, mas perderam a corrida de propagação.A postura do Ethereum em relação aos blocos "tios" difere do tratamento dado pelo Bitcoin aos blocos obsoletos. No Bitcoin, esses blocos se tornam órfãos — sem recompensa ou reconhecimento — contribuindo, assim, para o desperdício de energia e incentivos à centralização. Em contraste, os blocos "tios" do Ethereum representam o reconhecimento da contribuição parcial de um bloco para os objetivos de segurança e descentralização do sistema.É importante notar que o uso de blocos "tios" está diretamente ligado ao modelo de Prova de Trabalho (Proof-of-Work), e a transição do Ethereum para a Prova de Participação (Proof-of-Stake) durante a fusão em setembro de 2022 tornou os blocos "tios" efetivamente obsoletos. No entanto, sua função histórica oferece uma visão essencial de como o Ethereum priorizou a inclusão e a equidade da rede em seus primeiros anos de operação.

Os blocos "uncle" não são mais gerados no Ethereum atualmente, mas entender seu propósito oferece conhecimento fundamental sobre a evolução do consenso do Ethereum e os objetivos da rede de participação equitativa, descentralização e robustez.

O Ethereum introduziu formalmente os blocos tio como parte de seu sistema de consenso e recompensa por bloco para lidar com as ineficiências presentes em redes baseadas em mineração. Sua inclusão foi essencial nos primeiros anos do Ethereum, particularmente sob o modelo de Prova de Trabalho (PoW) antes de 2022. Vamos explorar como os blocos tio foram tecnicamente integrados à arquitetura do Ethereum.

Os blocos tio são orientados pelo protocolo GHOST (Greedy Heaviest Observed SubTree). Ao contrário da regra de seleção de cadeia linear do Bitcoin, o GHOST permite a consideração parcial de ramos que não se tornam a cadeia principal, refletindo assim o esforço de toda a rede de forma mais justa.

O Ethereum adotou uma versão simplificada, permitindo que os blocos "tios" contribuam para a segurança da cadeia principal e desempenhem um papel no cálculo da dificuldade total.

Requisitos e Condições Principais

• Os blocos "tios" devem ser válidos e minerados simultaneamente ou pouco antes do bloco pai.
• Eles devem estar dentro de seis gerações anteriores ao bloco de referência.
• Eles não podem ser referenciados mais de uma vez; a inclusão é permitida apenas uma vez por cadeia canônica.
• Um máximo de dois blocos "tios" por bloco era permitido.

De acordo com as regras do Ethereum antes da transição para Proof-of-Stake, quando um minerador incluía blocos "tios", ele recebia uma recompensa adicional por isso. Essa recompensa era de 1/32 ETH a 7/8 ETH, dependendo da distância entre o bloco "tio" e o bloco canônico.

Além disso, os próprios mineradores "tios" recebiam uma recompensa, incentivando-os a publicar seu bloco mesmo que corressem o risco de serem marginalizados devido ao atraso de propagação.Em termos técnicos, os blocos "tios" eram referenciados no campo 'unclesHash' do cabeçalho do bloco. O bloco que incluía blocos "tios" mantinha uma lista que, embora não estendesse a cadeia canônica, tornava-se parte do histórico oficial do estado.O apoio da comunidade e dos desenvolvedores a esse sistema foi substancial, especialmente na mitigação da centralização. Arquitetos de rede como Vitalik Buterin frequentemente destacavam o objetivo do Ethereum de incorporar uma distribuição de recursos mais justa e descentralizada, onde vantagens geográficas ou de hardware não fossem indevidamente recompensadas por meio de uma vantagem de propagação injusta.Relevância EstatísticaDurante a era PoW do Ethereum, a inclusão de blocos "tios" era relativamente frequente, particularmente durante períodos de alta congestão da rede ou uso de clientes desatualizados. De fato, clientes de mineração mais antigos ou aqueles com conectividade de rede menos otimizada tendiam a apresentar taxas mais altas de produção de blocos órfãos. Plataformas de métricas como o Etherscan forneciam rastreamento em tempo real da taxa de blocos órfãos, que normalmente variava entre 5% e 20%, dependendo principalmente das condições da rede e da distribuição do poder de hash.

Além disso, os mineradores frequentemente empregavam estratégias de mineração de blocos órfãos na dinâmica dos pools para maximizar as recompensas entre os participantes. Tais estratégias eram benignas e estavam dentro dos padrões do protocolo, refletindo uma capacidade adaptativa ao design inclusivo do ecossistema Ethereum.

Apesar de algumas complexidades técnicas, a política de blocos órfãos do Ethereum demonstrou uma postura inovadora na promoção do engajamento em toda a rede e na minimização das taxas de blocos órfãos comuns em estruturas tradicionais de Prova de Trabalho (PoW).

Após a transição do Ethereum para Proof-of-Stake (PoS) em setembro de 2022 — um evento amplamente conhecido como "A Fusão" — os mecanismos subjacentes que governam a produção de blocos sofreram uma mudança monumental. Sem depender mais da mineração, que consome muita energia, o Ethereum substituiu os mineradores por validadores e eliminou completamente a necessidade de blocos "tios". No entanto, o legado dos blocos "tios" permanece profundamente enraizado na história do desenvolvimento do Ethereum.

No PoS, a nomeação e a validação de blocos seguem algoritmos determinísticos em vez de computação de força bruta. Como tal, não há situações simultâneas de "quase vitória" devido a colisões de hash ou atrasos de propagação na rede.

Portanto, o processo de finalização de blocos não comporta mais blocos órfãos — ele é linear e definitivo por natureza, coordenado por métodos como atestações e temporização de slots na Beacon Chain do Ethereum.

Ainda assim, os blocos órfãos ensinaram lições cruciais sobre segurança da cadeia, justiça e participação na rede. Eles serviram como a solução do Ethereum para o problema dos blocos órfãos apresentado pela estrutura do Bitcoin, reforçando o princípio de que contribuições parciais para os esforços da rede mereciam reconhecimento. Além disso, os incentivos relacionados aos blocos órfãos podem ter contribuído para manter a mineração do Ethereum descentralizada por mais tempo, em comparação com a dinâmica altamente centralizada das bacias de mineração do Bitcoin.

Discussões retrospectivas entre os desenvolvedores principais do Ethereum frequentemente mencionam os blocos órfãos em debates sobre políticas de recompensa e inclusão na rede. Por exemplo, a evolução das políticas EIP (Propostas de Melhoria do Ethereum) incorporou a lógica ética inerente ao tratamento de blocos órfãos em novos modelos de incentivo para validadores, garantindo que um princípio de reconhecimento permaneça presente mesmo em estruturas de design de PoS.

Significado Educacional e Histórico

Para educadores, estudantes e desenvolvedores que estudam a evolução do Ethereum, os blocos órfãos fornecem um estudo de caso prático em teoria da descentralização e adaptação de protocolos. Eles encapsulam o desejo inerente do Ethereum de promover políticas de rede igualitárias, abordando a latência e os vieses de descentralização que prejudicaram as primeiras estruturas de blockchain.

Além disso, para analistas de rede ou historiadores de blockchain, os blocos órfãos servem como indicadores da saúde do estado da rede Ethereum ao longo do tempo. Por exemplo, um aumento na taxa de blocos órfãos pode indicar aumento de congestionamento, propagação desigual ou disparidades nas versões de software.

Essas métricas continuam sendo usadas em análises retrospectivas do comportamento da rede desde a era pré-fusão.Finalmente, embora obsoletos em termos operacionais, os blocos tio influenciaram outros projetos de blockchain. Alguns projetos baseados no Ethereum ou inspirados nele mantiveram estratégias de inclusão semelhantes para blocos obsoletos, citando os benefícios para a descentralização e a equidade. Assim, as ideias implementadas inicialmente por meio do modelo de blocos tio do Ethereum continuam a influenciar discussões mais amplas sobre design de consenso e arquitetura de blockchain em todo o mundo.Em resumo, os blocos tio não são apenas um detalhe técnico resolvido — eles são um testemunho simbólico e funcional da governança proativa do Ethereum e do seu compromisso com a participação equitativa em sistemas sem permissão.