O que é uma blockchain e como ela funciona?
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O que é uma blockchain e como ela funciona?

O que é uma blockchain e como ela funciona?

Iniciante
Publicado em May 15, 2023Atualizado em Dec 11, 2023
11m

TL;DR

  • A blockchain √© um ledger (livro raz√£o) digital descentralizado que registra com seguran√ßa dados de transa√ß√Ķes executadas em v√°rios computadores especializados na rede.

  • A blockchain garante a integridade dos dados atrav√©s de sua natureza imut√°vel por meio de criptografia e mecanismos de consenso, o que significa que, uma vez que as informa√ß√Ķes s√£o registradas, elas n√£o podem ser alteradas posteriormente.

  • A tecnologia blockchain √© a base de criptomoedas como Bitcoin e Ethereum e √© fundamental para promover transpar√™ncia, seguran√ßa e confian√ßa em v√°rios setores al√©m das finan√ßas.¬†

O que é Blockchain?

Uma blockchain é um tipo especial de banco de dados, também chamado de ledger digital descentralizado, que é mantido por vários computadores distribuídos ao redor do mundo. Os dados de uma blockchain são armazenados em blocos, que são organizados cronologicamente e protegidos por criptografia.

O primeiro modelo de blockchain foi criado no início dos anos 1990, quando o cientista da computação Stuart Haber e o físico W. Scott Stornetta empregaram técnicas criptográficas em uma série de blocos como uma forma de proteger documentos digitais contra a adulteração de dados.

Haber e Stornetta inspiraram o trabalho de muitos outros cientistas da computa√ß√£o e entusiastas da criptografia, levando √† cria√ß√£o da primeira criptomoeda impulsionada pela tecnologia blockchain, o Bitcoin. Desde ent√£o, a ado√ß√£o da tecnologia blockchain aumentou gradualmente e as criptomoedas s√£o usadas por um n√ļmero cada vez maior de pessoas ao redor do mundo.

Embora a tecnologia blockchain seja frequentemente usada para registrar transa√ß√Ķes de criptomoedas, ela √© adequada para registrar muitos outros tipos de dados digitais e pode ser aplicada a uma ampla variedade de casos de uso.

O que é descentralização em blockchain?

A descentraliza√ß√£o em blockchain se refere √† ideia de que o controle e o poder de tomada de decis√£o de uma rede s√£o distribu√≠dos entre seus usu√°rios, em vez de serem controlados por uma √ļnica entidade, como um governo ou uma empresa. Isso pode ser √ļtil em situa√ß√Ķes em que as pessoas precisam negociar com desconhecidos ou quando desejam garantir a seguran√ßa e integridade de seus dados.

Em uma rede blockchain descentralizada, n√£o h√° uma autoridade central ou um intermedi√°rio que controla o fluxo de dados ou transa√ß√Ķes. Em vez disso, as transa√ß√Ķes s√£o verificadas e registradas por uma rede distribu√≠da de computadores que trabalham juntos para manter a integridade da rede.

Quando as pessoas falam sobre tecnologia blockchain, muitas vezes n√£o se referem apenas ao banco de dados. A tecnologia blockchain impulsiona aplica√ß√Ķes como criptomoedas e tokens n√£o fung√≠veis (NFTs), possibilitando que as pessoas colaborem e fa√ßam transa√ß√Ķes entre si sem depender de uma autoridade central.

Como Funciona a Blockchain?

Em sua ess√™ncia, uma blockchain √© um ledger digital que registra de forma segura as transa√ß√Ķes entre duas partes de maneira inviol√°vel. Esses dados de transa√ß√Ķes s√£o registrados por uma rede global distribu√≠da de computadores especiais chamados nodes.

Quando um usuário inicia uma transação, como enviar uma certa quantidade de criptomoedas para outro usuário, essa transação é transmitida para a rede. Cada node autentica a transação verificando as assinaturas digitais e outros dados da transação.

Ap√≥s a verifica√ß√£o da transa√ß√£o, ela √© adicionada a um bloco junto com outras transa√ß√Ķes j√° verificadas. Os blocos s√£o conectados usando m√©todos criptogr√°ficos, formando a blockchain. O processo de verifica√ß√£o de transa√ß√Ķes e sua adi√ß√£o √† blockchain √© realizado por meio de um mecanismo de consenso, um conjunto de regras que regem como os nodes da rede chegam a um acordo sobre o estado da blockchain e a validade das transa√ß√Ķes.

A criptografia √© essencial para que a blockchain mantenha um registro de transa√ß√Ķes seguro, transparente e inviol√°vel. Por exemplo, o Hashing √© um m√©todo criptogr√°fico crucial usado em blockchains. √Č um processo criptogr√°fico que converte uma entrada (input) de qualquer tamanho em uma sequ√™ncia de caracteres de tamanho fixo.

Geralmente, as fun√ß√Ķes de hash usadas em blockchains s√£o resistentes a colis√Ķes, o que significa que as chances de encontrar dois dados que produzem a mesma sa√≠da (output) s√£o extremamente pequenas. Outra caracter√≠stica √© conhecida como efeito avalanche, que se refere ao fen√īmeno de que qualquer pequena altera√ß√£o nos dados de entrada (input) produziria um resultado (output) totalmente diferente.¬†

Vamos ilustrar isso com o SHA256, uma fun√ß√£o usada na rede Bitcoin. Como podemos ver, a altera√ß√£o da capitaliza√ß√£o das letras fez com que a sa√≠da (output) fosse drasticamente diferente. As fun√ß√Ķes de hash tamb√©m s√£o fun√ß√Ķes unidirecionais, j√° que √© computacionalmente invi√°vel chegar aos dados de entrada (input) por meio de engenharia reversa do hash de sa√≠da (output).¬†

Dados de input

Output do SHA256

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Cada bloco dentro de uma blockchain armazena de forma segura o hash do bloco anterior, estabelecendo uma robusta cadeia de blocos. Qualquer pessoa que queira alterar um bloco precisaria modificar todos os blocos subsequentes, uma tarefa tecnicamente desafiadora e extremamente cara. 

Outro m√©todo criptogr√°fico amplamente utilizado em blockchains √© a criptografia de chave p√ļblica. Tamb√©m conhecida como criptografia assim√©trica, ela ajuda a estabelecer transa√ß√Ķes seguras e verific√°veis entre os usu√°rios.

Funciona da seguinte forma. Cada usu√°rio possui um par exclusivo de chaves: uma chave privada, que √© mantida em segredo, e uma chave p√ļblica, que √© compartilhada abertamente. Quando um usu√°rio inicia uma transa√ß√£o, ele a assina usando sua chave privada, criando uma assinatura digital.

Outros usu√°rios na rede podem verificar a autenticidade da transa√ß√£o aplicando a chave p√ļblica do remetente √† assinatura digital. Essa abordagem garante transa√ß√Ķes seguras pois apenas o propriet√°rio leg√≠timo da chave privada pode autorizar uma transa√ß√£o, mas todos podem verificar as assinaturas usando a chave p√ļblica.¬†

Outra caracter√≠stica da blockchain √© sua transpar√™ncia. Geralmente, qualquer pessoa pode verificar os dados de uma blockchain em sites p√ļblicos, incluindo todos os dados de transa√ß√Ķes e dados dos blocos.¬† Por exemplo, podemos consultar todas as transa√ß√Ķes j√° registradas na rede Bitcoin em sites de exploradores de blockchain (explorers), incluindo o identificador do remetente e do destinat√°rio, o valor da transfer√™ncia e uma lista de propriet√°rios de qualquer bitcoin. Voc√™ tamb√©m pode rastrear os blocos a partir de hoje (bloco 788.995 √†s 18:52:21 GMT do dia 29 de maio de 2023) at√© o primeiro bloco, conhecido como bloco g√™nesis.

O que é um mecanismo de consenso?

Um algoritmo de consenso √© um mecanismo que permite o trabalho coordenado de usu√°rios ou m√°quinas em um ambiente distribu√≠do. Ele deve garantir que todos os participantes do sistema possam concordar com uma √ļnica fonte da verdade, mesmo que alguns deles falhem. Eles garantem que todos os nodes da rede tenham a mesma c√≥pia do ledger, que cont√©m o registro de todas as transa√ß√Ķes. Mecanismos de consenso s√£o necess√°rios para blockchains porque n√£o h√° uma autoridade central para verificar transa√ß√Ķes e manter a integridade da rede.

Quando milhares de nodes mantêm uma cópia dos dados da blockchain, alguns desafios podem surgir rapidamente, incluindo a consistência de dados e nodes maliciosos. Para garantir a integridade da blockchain, existem vários mecanismos de consenso que gerenciam como os nodes da rede devem chegar a um acordo. A seguir, veremos alguns dos principais mecanismos.

Tipos de mecanismos de consenso

O que é Proof of Work (PoW)?

O Proof of Work (PoW) √© um mecanismo de consenso usado em muitas redes blockchain para verificar transa√ß√Ķes e manter a integridade da blockchain. √Č o mecanismo de consenso original usado pelo Bitcoin.

No PoW, os mineradores competem para solucionar um problema matemático complexo e adicionar o próximo bloco à blockchain. Nesse processo conhecido como mineração, o primeiro minerador a solucionar o problema é recompensado com criptomoedas. 

Os mineradores usam potentes computadores para resolver problemas matem√°ticos e minerar novas moedas e para garantir a seguran√ßa da rede. √Č por isso que o processo de minera√ß√£o requer quantidades significativas de poder computacional e, consequentemente, de energia el√©trica.¬†

O que é Proof of Stake?

O Proof of Stake (PoS) √© um mecanismo de consenso projetado para lidar com algumas das desvantagens do Proof of Work (PoW). Em um sistema PoS, em vez de mineradores competirem para resolver problemas matem√°ticos complexos, validar transa√ß√Ķes e adicionar novos blocos √† blockchain, os validadores s√£o escolhidos com base na quantidade de criptomoedas que eles possuem na rede, ou seja, criptomoedas em "staking".

Os validadores mant√™m uma certa quantidade de criptomoedas como garantia, ou "staking", para participar do processo de consenso. Eles s√£o selecionados aleatoriamente para criar novos blocos e validar transa√ß√Ķes com base em seu valor de staking. Os validadores s√£o recompensados com taxas de transa√ß√£o pela cria√ß√£o de novos blocos e como um incentivo para agir em prol da rede.

Outros mecanismos de consenso populares

O Proof of Work e o Proof of Stake são os algoritmos de consenso mais comuns, mas também existem outros. Alguns são modelos híbridos que combinam elementos de ambos os sistemas, enquanto outros usam métodos completamente diferentes.

Por exemplo, o Delegated Proof of Stake (DPoS) é semelhante ao PoS, mas em vez de todos os validadores serem elegíveis para criar novos blocos, os holders de tokens elegem um conjunto menor de delegados para fazer isso em seu nome.

Por outro lado, no Proof of Authority (PoA), os validadores são identificados por sua reputação ou identidade, e não pela quantidade de criptomoedas que possuem. Os validadores são selecionados com base em sua confiabilidade e podem ser removidos da rede se agirem de forma maliciosa.

Benefícios da blockchain

1. Descentralização

A blockchain possui uma natureza descentralizada, isso significa que n√£o h√° um ponto √ļnico de controle ou de falha, o que pode torn√°-la mais segura e resistente a ataques ou viola√ß√Ķes de dados.

2. Transparência

As transa√ß√Ķes em uma blockchain s√£o vis√≠veis para todos os participantes, o que facilita o rastreamento e a verifica√ß√£o das transa√ß√Ķes e garante a precis√£o das informa√ß√Ķes.

3. Imutabilidade

Depois que uma transa√ß√£o √© registrada em uma blockchain, ela n√£o pode ser alterada ou exclu√≠da. Isso cria um registro permanente de todas as transa√ß√Ķes, que podem ser verificadas por qualquer pessoa com acesso √† rede blockchain. Essa caracter√≠stica representa um afastamento significativo dos sistemas tradicionais, onde as transa√ß√Ķes s√£o revers√≠veis.

4. Eficiência

A tecnologia blockchain permite transa√ß√Ķes mais r√°pidas e eficientes porque n√£o requer intermedi√°rios, como bancos.

5. Taxas mais baixas

Ao eliminar intermedi√°rios e automatizar processos, a blockchain pode reduzir os custos de transa√ß√£o e melhorar a efici√™ncia de opera√ß√Ķes comerciais.

6. Trustlessness

A tecnologia blockchain permite transa√ß√Ķes transparentes, verificadas e validadas pelos pr√≥prios participantes da rede, sem a necessidade de intermedi√°rios confi√°veis.

Quais s√£o os diferentes tipos de redes blockchain?

Blockchains p√ļblicas

Uma blockchain p√ļblica √© uma rede descentralizada aberta a qualquer pessoa que queira participar. Essas redes s√£o normalmente de c√≥digo aberto, transparentes e permissionless, o que significa que qualquer pessoa pode acess√°-las e us√°-las. Bitcoin e Ethereum s√£o exemplos de blockchains p√ļblicas.

Blockchains privadas

Uma blockchain privada, como o nome sugere, √© uma rede blockchain que n√£o √© aberta ao p√ļblico. Blockchains privadas s√£o normalmente executadas por uma √ļnica entidade, como uma empresa, e s√£o usadas para fins internos e casos de uso espec√≠ficos.

As blockchains privadas t√™m ambientes permissioned, ou seja, existem condi√ß√Ķes e regras estabelecidas que determinam quem pode ver e registrar dados na blockchain. Elas n√£o s√£o sistemas descentralizados porque h√° uma clara hierarquia de controle. No entanto, elas podem ser distribu√≠das de forma que muitos nodes mantenham uma c√≥pia da blockchain em suas m√°quinas.

Blockchains de consórcios

Uma blockchain de cons√≥rcio √© uma forma h√≠brida que combina caracter√≠sticas de blockchains p√ļblicas e privadas. Em uma blockchain de cons√≥rcio, v√°rias organiza√ß√Ķes se re√ļnem para criar uma rede blockchain compartilhada que √© gerenciada e governada em conjunto. Essas redes podem ser abertas ou fechadas, dependendo das necessidades dos membros do cons√≥rcio.

Em vez de um sistema aberto no qual qualquer pessoa pode validar blocos, ou um sistema fechado onde apenas uma √ļnica entidade √© respons√°vel por designar os produtores de blocos, uma blockchain de cons√≥rcio envolve um grupo de participantes com poderes iguais, que atuam como validadores.¬†

As regras do sistema s√£o flex√≠veis: a visibilidade da blockchain pode ser limitada a validadores, vis√≠vel a indiv√≠duos autorizados ou vis√≠vel a todos. Se os validadores chegarem a um consenso, as mudan√ßas podem ser facilmente implementadas. Quanto ao funcionamento da blockchain, se um determinado n√ļmero de participantes se comportar honestamente, o sistema n√£o ter√° problemas.

Para que se utiliza a blockchain?

Embora a tecnologia blockchain ainda esteja evoluindo, ela j√° possui aplica√ß√Ķes importantes em diversos setores. Algumas das aplica√ß√Ķes atuais mais comuns da tecnologia blockchain incluem:

1. Criptomoedas

A tecnologia blockchain foi desenvolvida para dar suporte √† cria√ß√£o das criptomoedas, que usam a blockchain como um ledger seguro e descentralizado para registro de transa√ß√Ķes.

2. Identidade digital

A tecnologia blockchain permite a cria√ß√£o de identidades digitais seguras e √† prova de adultera√ß√£o, que podem ser usadas para verificar informa√ß√Ķes pessoais e outros dados confidenciais. Isso pode se tornar cada vez mais importante √† medida que mais ativos e informa√ß√Ķes pessoais s√£o transferidos para o ambiente on-line.

3. Votação

Ao oferecer um registro descentralizado e imutável de todos os votos realizados, a tecnologia blockchain pode ser usada para criar um sistema de votação seguro e transparente que elimina a possibilidade de fraudes eleitorais e garante a integridade do processo de votação.

4. Gest√£o da cadeia de suprimentos

A tecnologia blockchain pode ser usada para criar um ledger de todas as transa√ß√Ķes dentro de uma cadeia de suprimentos. Cada transa√ß√£o pode ser registrada como um bloco na blockchain, criando um registro imut√°vel e transparente de todo o processo da cadeia de suprimentos.

5. Contratos Inteligentes

Contratos inteligentes s√£o contratos que podem ser programados para executar automaticamente quando determinadas condi√ß√Ķes s√£o atendidas. A tecnologia blockchain permite a cria√ß√£o e execu√ß√£o de contratos inteligentes de forma segura e descentralizada. Uma das aplica√ß√Ķes mais promissoras de contratos inteligentes √© para aplicativos descentralizados (dApps) e organiza√ß√Ķes aut√īnomas descentralizadas (DAOs).

Considera√ß√Ķes finais

A tecnologia blockchain oferece uma maneira segura e transparente de registrar transa√ß√Ķes e armazenar dados. Ela tem o potencial de revolucionar ind√ļstrias, trazendo um novo patamar de confian√ßa e seguran√ßa para o mundo digital.

Seja permitindo transa√ß√Ķes peer-to-peer (P2P), criando novas formas de ativos digitais ou facilitando aplica√ß√Ķes descentralizadas, a tecnologia blockchain oferece um mundo de novas possibilidades. √Ä medida que a tecnologia continua evoluindo e ganhando uma ado√ß√£o mais ampla, podemos esperar que surjam casos de uso cada vez mais inovadores e transformadores nos pr√≥ximos anos.

Leituras adicionais


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