Gruut: Um Livro-Razão Público P2P Totalmente Descentralizado para Moeda Fiduciária

Índice

1 Introdução

Os sistemas financeiros tradicionais dependem de terceiros confiáveis para o registo de transações, o que incorre em custos significativos e cria pontos de controlo centralizados. O Gruut apresenta um livro-razão público P2P totalmente descentralizado que elimina a necessidade de tais intermediários, mantendo a compatibilidade com os sistemas de moeda fiduciária. Ao contrário do proof-of-work, intensivo em energia do Bitcoin, o Gruut introduz um novo mecanismo de consenso denominado proof-of-population, que permite a validação eficiente de transações em dispositivos de consumo como smartphones.

2 Visão do Gruut

O Gruut visa criar um modelo de negócio alternativo para transações da economia real, proporcionando vantagens competitivas face aos modelos tradicionais unilaterais com custos de transação elevados.

2.1 Descentralização Económica

O Gruut permite uma verdadeira descentralização económica, permitindo que qualquer pessoa participe através da instalação do GruutApp no smartphone. O sistema garante uma distribuição equitativa de recompensas, independentemente da participação ou do poder computacional, prevenindo a centralização da cobrança de taxas que atualmente domina os processadores de pagamento de terceiros.

2.2 Livro-Razão para a Economia Real

A plataforma foi concebida para ser amigável para os governos e compatível com os sistemas financeiros legais existentes. O Gruut enfatiza a transparência económica para facilitar a integração com as transações tradicionais de moeda fiduciária, mantendo os benefícios da tecnologia blockchain.

3 Arquitetura Técnica

3.1 Consenso Proof-of-Population

O Proof-of-population é uma instância de proof of public collaboration que valida transações com base na diversidade de participantes, e não no poder computacional. Esta abordagem permite ao Gruut alcançar consenso com consumo energético mínimo, mantendo a segurança contra atores maliciosos.

3.2 Fundamentação Matemática

O algoritmo de consenso emprega primitivas criptográficas, incluindo:

Função Aleatória Verificável: $V = H(sk, input)$ onde $sk$ é a chave secreta e $H$ é uma função de hash criptográfico.

Tolerância a Faltas Bizantinas: O sistema pode tolerar até $f$ nós defeituosos numa rede de $3f+1$ nós, garantindo segurança contra comportamentos maliciosos.

4 Resultados Experimentais

Os testes demonstraram que o Gruut atinge um débito de transação de mais de 1000 TPS em smartphones de consumo, com uma latência inferior a 2 segundos. O consumo de energia foi medido em 0,5W por nó, comparado com os 500W por nó do Bitcoin para operações semelhantes. A rede manteve a estabilidade com até 35% de rotatividade de nós durante os testes de stress.

5 Implementação de Código

class GruutConsensus:
    def validate_transaction(self, tx, population_set):
        # Verificar assinatura da transação
        if not self.verify_signature(tx):
            return False
        
        # Verificar consenso da população
        consensus_threshold = len(population_set) * 2 // 3
        approvals = self.collect_approvals(tx, population_set)
        
        return len(approvals) >= consensus_threshold
    
    def select_validators(self, population, block_height):
        # Utilizar função aleatória verificável para seleção de validadores
        seed = hash(block_height + previous_block_hash)
        selected = []
        
        for participant in population:
            if self.vrf(participant.private_key, seed) < threshold:
                selected.append(participant)
        
        return selected

6 Aplicações Futuras

A tecnologia do Gruut tem aplicações potenciais em sistemas de micropagamentos, remessas transfronteiriças, distribuição de benefícios governamentais e finanças da cadeia de abastecimento. O design de baixo consumo energético torna-a adequada para transações de dispositivos IoT e mercados em desenvolvimento com infraestrutura limitada.

7 Análise Original

O Gruut representa uma evolução significativa no design da blockchain, ao abordar duas limitações críticas dos sistemas existentes: a ineficiência energética e a incompatibilidade com as moedas fiduciárias. O mecanismo de consenso proof-of-population marca um afastamento dos modelos proof-of-work e proof-of-stake, inspirando-se em sistemas de identidade descentralizados como o ION da Microsoft e nas funções aleatórias verificáveis utilizadas no protocolo de consenso do Algorand. Esta abordagem está alinhada com investigações recentes em tecnologias de blockchain sustentáveis, como o trabalho de Vukolić et al. sobre protocolos de consenso com pegada energética mínima.

Comparado com a mineração intensiva em energia do Bitcoin, que consome aproximadamente 91 terawatt-horas anualmente (Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index), o design compatível com smartphones do Gruut poderia reduzir o consumo de energia em 99,9%. Isto posiciona o Gruut de forma semelhante a iniciativas emergentes de blockchain verde, como o proof-of-space-time da Chia Network, mas com maior acessibilidade para utilizadores comuns.

A integração com sistemas de moeda fiduciária aborda preocupações regulamentares que têm limitado a adoção da blockchain nas finanças tradicionais. Ao contrário das criptomoedas focadas na privacidade que enfrentam escrutínio regulamentar (conforme discutido na orientação do GAFI sobre ativos virtuais), as funcionalidades de transparência do Gruut permitem a conformidade com os requisitos de combate à lavagem de dinheiro, mantendo a privacidade do utilizador através de provas de conhecimento zero, quando apropriado.

Permanecem desafios técnicos na escalabilidade do mecanismo proof-of-population para volumes de transação globais, mantendo a descentralização. O sistema deve resistir a ataques de sibila através de uma verificação de identidade robusta, potencialmente recorrendo a estruturas de identidade auto-soberana como o Sovrin. O desenvolvimento futuro deve focar-se na verificação formal das propriedades de segurança do protocolo de consenso, semelhante à abordagem adotada na verificação do protocolo Tezos.

8 Referências

1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
2. Micali, S. (2016). Algorand: The Efficient and Democratic Ledger. arXiv:1607.01341.
3. Vukolić, M. (2015). The Quest for Scalable Blockchain Fabric: Proof-of-Work vs. BFT Replication. Springer.
4. Cambridge Centre for Alternative Finance. (2023). Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index.
5. Financial Action Task Force. (2019). Guidance on Digital Identity.
6. Zhu et al. (2022). Energy-Efficient Consensus Mechanisms for Blockchain. IEEE Transactions on Sustainable Computing.