A Prova de trabalho envolve solução de enigma computacional que os mineiros competem para resolver, sendo o consumo anual de energia do Bitcoin isolado comparável ao consumo de energia do Chile e, uma única transação Bitcoin tem pegada de carbono equivalente a 720.232 transações VISA e, para evitar tal gasto de eletricidade, emergiram protocolos de consenso com a Prova de aposta adotada pela primeira vez por Peercoin. Como alternativa de economia de energia ao PoW, prova de trabalho, a Proof of Stake é adotada atualmente por muitos blockchains, introduzindo depósitos de segurança chamados estacas, en que os mineiros são substituídos por validadores e selecionados com base nas apostas para realizar mineração e adicionar novo bloco. As blockchains que implementam este protocolo consomem menos energia e têm imunidade mais forte à centralização, ao contrário dos pools de mineração em PoW, reduzindo barreiras de requisitos de hardware à mineração, já que o tamanho do bloco é maior e o tempo do bloco mais curto, portanto, a taxa de transferência da transação é maior. As redes de PoS transformam incentivos de recompensas à mineiros em penalidades, reduzindo a aposta para simular incentivos de PoW convergindo consenso entre validadores honestos e ameaça a validadores desonestos, sendo o PoS adotado por blockchains incluindo Ethereum 2.0, Cardano, Sp8de, Tezos, Algorand, etc.
A Ethereum muda o mecanismo de consenso PoS do PoW através de atualizações, sendo a cadeia Beacon introduzida em 2020, primeira adição ao ecossistema Eth2.0, via estaqueamento à Ethereum, exigindo que usuários apostem 32 ethers para se tornarem validadores através de contrato de registro implantado na blockchain atual da Ethereum. Os validadores respondem pelas mesmas coisas que os mineiros na prova de trabalho ordenando transações e criando novos blocos para que todos os nós possam concordar com o estado da rede e, até agora, mais de 90 mil validadores estão registrados, sendo que a Mainnet, blockchain PoW, se funde com a cadeia de beacon na Fase 1.5, estimado em 2022, da atualização Eth2.0. Os validadores da cadeia de beacon são escolhidos por randomizador conhecido como RANDAO + Verifiable Delay Function, VDF, para formar um comitê que responde por construir o próximo bloco a fragmento específico ou dois. Um validador perde parte da aposta periodicamente ao longo do tempo se ficar offline, podendo perder a aposta por mau comportamento alegando que a transação é válida quando não é, tal corte da aposta, será controlado pelo algoritmo chamado Slasher. Para propor um bloco, o validador combina dados com os do Beacon Chain armazenando a lista de validadores e atestados, sendo os atestados confirmados e os hashes assinados pelo validador que fazem referência ao estado atual de um determinado fragmento. Sempre que os dados de um fragmento mudam, a mudança é relatada à cadeia de beacon pelos validadores permitindo que os fragmentos rastreiem alterações uns dos outros através da cadeia de beacon permitindo a comunicação entre eles.
Moral da Nota: blockchains além da Ethereum foram construídos com o mecanismo de consenso PoS e, aqui, protocolos baseados em PoS implementados. O Ouroboros é protocolo baseado em apostas empregando comitê selecionado na distribuição das apostas e, divide o tempo em época e em cada época, membros do comitê participam de um cálculo multipartidário para selecionar os líderes e se tornarem membros do comitê na próxima época. Cada época é dividida em slots e para cada slot, o líder de slot é selecionado dos líderes acima para criar o próximo bloco com base em sua aposta sendo o Ouroboros adotado na Cardano e Sp8de. O Algorand usa mecanismo de classificação criptográfica para selecionar o líder e os membros do comitê com base na distribuição da estaca, sendo a chance do nó de ser selecionado como proponente do bloco diretamente proporcional ao valor da aposta. O comitê responde pelos blocos de votação agregados à cadeia a cada turno fazendo com que o bloco seja finalizado, sendo adotado na Algorand e Arcblock. O Tendermint emprega o protocolo de votação BFT para confirmação de bloco sendo que os validadores ganham o direito de voto fazendo depósito, aí, o proponente é selecionado entre validadores com base no direito de voto para propor um bloco e incluir transações em cada rodada através de esquema de seleção de rodízio determinístico. Os validadores votam confirmando blocos propostos no Tendermint e os blocos e transações são finalizados imediatamente. O Tendermint possui aplicativos como BigchainDB, banco de dados blockchain, Ethermint, rede de criptomoedas, e Cosmos. As Cadeias de atividade são combinação de Prova de Trabalho e Prova de Participação, envolvendo mineiros competindo para criar um bloco como PoW e reivindicar recompensa, sendo que o bloco não contém transação apenas informações do cabeçalho e endereço do prêmio de mineração, usadas para selecionar grupo aleatório de validadores, sendo que os selecionados devem fazer um depósito antes de criar um bloco. Por fim, o Casper emprega comitê dinâmico, que vota através de um protocolo de tolerância a falhas bizantinas, BFT, e para ingressar no comitê o validador deve depositar para obter o direito de voto proporcional a esse depósito, reduzido por comportamentos maliciosos. O Casper é seguro desde que 2/3 do poder de voto seja controlado por validadores honestos em rede parcialmente síncrona, sendo a sincronia da rede um dos pontos cruciais para garantir a segurança do protocolo com o PoS de potencial real e só se desenvolvendo com Eth2.0.