Tal como os sucessos das finanças descentralizadas (DeFi) nos recordam os primeiros tempos da governação em blockchain, também os seus desafios o fazem. As taxas elevadas no Ethereum, que estão a empurrar os utilizadores de DeFi para soluções de Layer 2 (L2), estão a ter um efeito semelhante na governação descentralizada (dGov), onde votar on-chain se tornou proibitivamente caro. Em alternativa, estão a ser feitas várias tentativas de «agrupar» (roll up) transações ou votos em contratos inteligentes (smart contracts) fora da cadeia, que depois são reunidos com a cadeia principal numa única execução, ou de utilizar sidechains com pontes seguras para acrescentar capacidade extra. Além disso, com esta transição para L2 com o objetivo de reduzir custos, surge também a oportunidade de explorar modelos novos e estimulantes de dGov.

Governação otimista off-chain¶

A governação otimista é o modelo L2 com a menor barreira de entrada. A contrapartida é que este modelo é o que exige mais confiança. Um processo deste tipo decorre off-chain, num ou mais ambientes de confiança.

Exemplos básicos incluem, no caso mais extremo, um processo de votação numa folha de cálculo partilhada ou, mais habitualmente, uma aplicação centralizada que regista os votos no IPFS. A segurança do método para determinar se um voto é válido depende do proprietário da folha de cálculo ou do sistema centralizado. Não há mecanismos de consenso automáticos envolvidos.

Aplicada à governação em blockchain, a governação otimista off-chain poderia incorporar um serviço centralizado a correr um nó Ethereum sincronizado para validar a elegibilidade de um eleitor, chamando a função balanceOf(holderAddr) para verificar que este detém o token de governação (no caso de um token ERC20). Todos os participantes, porém, teriam de confiar na integridade e no bom comportamento do nó que efetua essa verificação.

Uma vez concluído um processo de governação deste tipo, os resultados podem ser enviados de volta para o Ethereum num contrato inteligente de tipo optimistic rollup (como o ERC3000). Se os resultados não forem contestados dentro de uma janela de tempo especificada, são considerados válidos. Se forem contestados, um processo separado, gerido por uma ou mais partes de confiança, poderia determinar a validade dos resultados.

Esta abordagem levanta várias preocupações, sobretudo o potencial de censura ou de manipulação de votos devido à sua natureza centralizada, bem como a falta de reprodutibilidade: não existe uma fonte única de verdade, pelo que os dados podem ser alterados, perdidos ou corrompidos.

Governação determinista off-chain¶

A governação determinista off-chain é um modelo que permite uma votação totalmente aberta (permissionless) e sem confiança em terceiros (trustless). Um processo de votação determinista gera um censo de votação e conta os votos de uma forma verificável e reproduzível por qualquer observador externo.

Este esquema pode utilizar uma sidechain determinista de estado partilhado para permitir que qualquer parte participe num processo de votação e o valide. Nessa cadeia de estado partilhado, todos os validadores manteriam uma cópia completa do censo e dos dados de votação e chegariam a consenso sobre a validade de cada voto e, por conseguinte, sobre o resultado final da eleição.

Este modelo escala proporcionalmente ao número de transações por segundo do mecanismo de consenso, já que cada transação pode conter um único voto. A resistência a ataques de censura resulta do facto de qualquer pessoa, em qualquer parte do mundo, poder adicionar os seus próprios nós à rede peer-to-peer e fazer valer um consenso distribuído. A governação determinista também permite a reprodutibilidade, porque o estado pode ser reconstruído deterministicamente reproduzindo o conjunto de transações, publicamente disponível na rede p2p.

Neste modelo, são necessárias provas verificáveis off-chain para demonstrar a elegibilidade de cada eleitor. Para esse efeito, um sistema pode calcular provas de Merkle sobre as tries de armazenamento do Ethereum para demonstrar, perante a blockchain de votação L2, a posse de dados específicos no Ethereum. Assim, os eleitores podem provar que detêm tokens num contrato ERC20 específico, permitindo censos de votação ponderada off-chain determinados de forma trustless por provas de tokens on-chain.

Embora o estado da L2 tenha um nível elevado de integridade garantida, ainda não existe forma de assegurar a execução vinculativa dos resultados no Ethereum sem confiar em algum ou alguns atores. Para esta interoperabilidade entre cadeias, é necessária uma rede de oráculos que valide e publique os resultados.

Governação on-chain verificada e vinculativa¶

O terceiro e mais avançado modelo pode ser implementado como uma extensão do modelo anterior de governação determinista off-chain baseada em consenso - para favorecer a descentralização - ou como um serviço centralizado com os mecanismos adequados para evitar a censura. A inovação fundamental é que a execução off-chain verificada/determinista pode ser provada matematicamente por um contrato inteligente.

Para a próxima geração de governação on-chain, poderia utilizar-se um circuito zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-interactive Argument of Knowledge) especializado para implementar este modelo de governação num protocolo de governação determinista off-chain. Esse circuito poderia calcular uma prova de conhecimento zero (ZKP) sobre lotes de transações de voto válidas ou processos de votação, uma vez terminada uma eleição. Uma ZKP contendo a raiz de Merkle do censo (um resumo em hash do censo de eleitores), o número de eleitores elegíveis e os resultados numéricos da eleição pode ser validada por um contrato inteligente no Ethereum. A partir daí, quaisquer ações vinculativas podem ser executadas on-chain.

Pedra angular da governação L2, este modelo representa o estado da arte. A governação off-chain verificada com resultados vinculativos on-chain oferece votação em escala determinista, permissionless, universalmente verificável e trustless, sem perder nenhuma das funcionalidades da votação on-chain. Mais importante ainda, este modelo pode ser implementado de forma totalmente gratuita para os eleitores.

O caminho a seguir

A Vocdoni é uma organização orientada por um propósito, o que significa que a nossa visão é nada menos do que a governação on-chain verificada e vinculativa. A equipa da Vocdoni está atualmente a trabalhar numa prova de conceito deste modelo, com tecnologia zkRollup, sobre a qual esperamos revelar mais nas próximas semanas. Entretanto, continuaremos a lançar cada iteração que melhore o status quo e nos aproxime desse objetivo. Nas versões atuais da Vocdoni, 90 % do modelo de governação determinista off-chain já foi implementado com validadores de confiança (prova de autoridade), mas estamos já a trabalhar para converter a nossa blockchain de contagem de votos para prova de participação (proof of stake) a médio prazo.