Pontos-chave
Blockchain é um ledger (livro-razão) digital que registra com segurança os dados de transações em uma rede distribuída de computadores.
A blockchain garante a integridade dos dados através de sua natureza imutável por meio de criptografia e mecanismos de consenso, o que significa que, uma vez que as informações são registradas, elas não podem ser alteradas posteriormente.
A tecnologia blockchain é a base de criptomoedas como Bitcoin e Ethereum e é fundamental para promover transparência, segurança e confiança em vários setores além das finanças.
Introdução
A tecnologia blockchain transformou as indústrias, especialmente o setor financeiro, introduzindo uma maneira descentralizada, transparente e segura de gerenciar dados e transações. Embora tenha começado como a base para criptomoedas como o Bitcoin, seu número de aplicações aumentou, atualmente incluindo as áreas de gerenciamento da cadeia de suprimentos, saúde, sistemas de votação, entre outras.
O que é Blockchain?
Uma blockchain é um tipo especial de banco de dados. É um ledger (livro-razão) digital descentralizado mantido por uma rede distribuída de computadores. Os dados de uma blockchain são armazenados em blocos, que são organizados cronologicamente e protegidos por criptografia.
Essa estrutura garante que os dados sejam transparentes, seguros e imutáveis. É praticamente impossível alterar os dados armazenados em um bloco após a sua confirmação e adição à blockchain. Além disso, a estrutura descentralizada elimina a necessidade de uma autoridade central. Os usuários podem realizar transações em uma blockchain sem a necessidade de intermediários.
Existem diferentes tipos de blockchains com diferentes graus de descentralização. Ainda assim, o termo blockchain geralmente se refere a um ledger digital descentralizado usado para registrar transações de criptomoedas.
Uma breve história da blockchain
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 computação e entusiastas da criptografia, levando à criação da primeira criptomoeda impulsionada pela tecnologia blockchain, o Bitcoin. Desde então, a adoção da tecnologia blockchain cresceu significativamente e as criptomoedas agora são um fenômeno global.
Embora a tecnologia blockchain seja frequentemente usada para registrar transações de criptomoedas, ela é adequada para registrar muitos outros tipos de dados digitais e pode ser aplicada a uma ampla variedade de casos de uso.
Principais recursos e benefícios da blockchain
Descentralização: as informações são armazenadas em uma rede de computadores (nodes), e não em um único servidor central. Grandes redes descentralizadas como o Bitcoin são altamente resistentes a ataques.
Transparência: a maioria das blockchains é pública, o que significa que todos os participantes da rede têm acesso ao mesmo banco de dados. As transações são visíveis para todos os participantes.
Imutabilidade: uma vez que os dados são adicionados à blockchain, eles não podem ser alterados sem o consenso da rede.
Segurança de dados: a criptografia e os mecanismos de consenso garantem uma proteção robusta contra a adulteração de dados.
Eficiência: a blockchain permite transações mais rápidas e baratas, eliminando a necessidade de intermediários. As transações são processadas quase em tempo real.
O que é descentralização em blockchain?
A descentralização em blockchain se refere à ideia de que o controle e o poder de tomada de decisão de uma rede são distribuídos entre seus usuários, em vez de serem controlados por uma única entidade, como um banco, governo ou empresa.
Em uma rede blockchain descentralizada, não há uma autoridade central ou um intermediário que controla o fluxo de dados ou transações. Em vez disso, as transações são verificadas e registradas por uma rede distribuída de computadores que trabalham juntos para manter a integridade da rede.
Como Funciona a Blockchain?
Essencialmente, uma blockchain é um ledger digital que registra de forma segura as transações entre duas partes de maneira inviolável. Esses dados de transação são registrados por uma rede de computadores distribuída globalmente (nodes).
Quando Alice envia bitcoins para Bob, a transação é transmitida para a rede. Cada node autentica a transação verificando as assinaturas digitais e outros dados da transação. Após a verificação da transação, ela é adicionada a um bloco junto com outras transações. Podemos pensar em cada bloco como uma página do ledger digital.
Os blocos são conectados usando métodos criptográficos, formando a blockchain. O processo de verificação de transações e sua adição à blockchain é 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 transações.
Resumindo a blockchain
1. Registro de transações
Quando uma transação é iniciada (por exemplo, transferência de criptomoedas), ela é transmitida para uma rede de nodes. Cada node valida a transação usando regras predefinidas.
2. Formação de blocos
As transações validadas são agrupadas em um bloco. Cada bloco contém:
Dados (como detalhes da transação)
Um timestamp (registro de data e hora)
Um hash criptográfico: um identificador exclusivo criado ao submeter os dados do bloco a um algoritmo de hashing.
Hash do bloco anterior: é o que une os blocos, formando a blockchain.
3. Mecanismo de consenso
Para adicionar um bloco à blockchain, os participantes da rede devem concordar com sua validade. Isso é possível através de um algoritmo de consenso, como o Proof of Work (PoW) e o Proof of Stake (PoS). Discutiremos mais detalhes sobre os dois mecanismos em breve, mas aqui está um breve resumo:
Proof of Work (PoW): usado pelo Bitcoin, o PoW requer que os validadores de bloco usem poder computacional para resolver problemas complexos.
Proof of Stake (PoS): usado por blockchains como a Ethereum, onde os validadores de blocos são escolhidos com base em seu valor de staking na rede.
4. Vinculação da blockchain
Depois de validado, o bloco é adicionado à blockchain. Cada bloco subsequente faz referência ao anterior, garantindo uma estrutura à prova de adulteração. Em outras palavras, para que um novo bloco seja validado, ele deve usar o identificador do bloco anterior.
5. Transparência
Outra característica da blockchain é sua transparência. Geralmente, qualquer pessoa pode verificar os dados de uma blockchain, incluindo todos os dados de transações e dados de bloco, em sites públicos conhecidos como explorers de blockchain.
Por exemplo, você pode ver todas as transações já registradas na rede Bitcoin, incluindo os endereços de carteira dos remetentes e dos destinatários, o valor das transferências, entre outras informações. Você também pode rastrear todos os blocos do Bitcoin até o primeiro bloco, conhecido como genesis block.
Criptografia blockchain
A criptografia é essencial para que a blockchain mantenha um registro de transações seguro, transparente e inviolável. Por exemplo, o hashing é um método criptográfico crucial usado em blockchains. É um processo criptográfico que converte uma entrada (input) de qualquer tamanho em uma sequência de caracteres de tamanho fixo.
Geralmente, as funções de hash usadas em blockchains são resistentes a colisões, o que significa que as chances de encontrar dois dados que produzem a mesma saída (output) são extremamente pequenas. Outra característica é conhecida como efeito avalanche, que se refere ao fenômeno em que qualquer pequena alteração nos dados de entrada (input) produziria uma saída (output) totalmente diferente.
Vamos ilustrar isso com o SHA256, uma função usada na rede Bitcoin. Como podemos ver, a alteração da capitalização das letras fez com que a saída (output) fosse totalmente diferente. As funções de hash também são funções unidirecionais, já que é computacionalmente inviável chegar aos dados de entrada (input) por meio de engenharia reversa do hash de saída (output).
Cada bloco dentro de uma blockchain armazena de forma segura o hash do bloco anterior, estabelecendo uma robusta cadeia de blocos. Para alterar um bloco, seria preciso modificar todos os blocos subsequentes, uma tarefa tecnicamente desafiadora e extremamente cara.
Outro método criptográfico amplamente utilizado em blockchains é a criptografia de chave pública. Também conhecida como criptografia assimétrica, ela ajuda a estabelecer transações seguras e verificáveis entre os usuários.
Funciona da seguinte forma. Cada usuário possui um par exclusivo de chaves: uma chave privada, que é mantida em segredo, e uma chave pública, que é compartilhada abertamente. Quando um usuário inicia uma transação, ele a assina usando sua chave privada, criando uma assinatura digital.
Outros usuários na rede podem verificar a autenticidade da transação aplicando a chave pública do remetente à assinatura digital. Essa abordagem garante transações seguras pois somente o proprietário legítimo da chave privada pode autorizar uma transação, e todos podem verificar as assinaturas usando a chave pública.
O que é um mecanismo de consenso?
Um algoritmo de consenso é um mecanismo que permite o trabalho coordenado de usuários ou máquinas em um ambiente distribuído. Ele deve garantir que todos os participantes do sistema possam concordar com uma única fonte da verdade, mesmo que alguns deles não concordem.
Os mecanismos de consenso garantem que todos os nodes da rede tenham a mesma cópia do ledger, que contém o registro de todas as transações.
Quando milhares de nodes mantêm uma cópia dos dados da blockchain, alguns desafios podem surgir, incluindo os relacionados à consistência dos 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. Vejamos alguns dos principais mecanismos de consenso.
Tipos de mecanismos de consenso
O que é Proof of Work (PoW)?
O Proof of Work (PoW) é um mecanismo de consenso usado em muitas redes blockchain para verificar transações e manter a integridade da blockchain. Esse é 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 matemáticos, minerar novas moedas e garantir a segurança da rede. É por isso que o processo de mineração requer quantidades significativas de recursos (poder computacional e energia).
O que é Proof of Stake?
O Proof of Stake (PoS) é 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 matemáticos complexos, validar transações e adicionar novos blocos à blockchain, os validadores são escolhidos com base na quantidade de criptomoedas que eles possuem na rede, ou seja, criptomoedas em "staking".
O valor em staking representa a quantidade de criptomoedas mantidas pelos validadores como garantia. Normalmente, os validadores de PoS são selecionados aleatoriamente para criar novos blocos e validar transações com base em seu valor de staking. Eles são recompensados com taxas de transação pela criação de novos blocos e como um incentivo para agir em prol da rede. Se agirem de forma maliciosa, eles correm o risco de perder suas criptomoedas em staking.
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 totalmente 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 delegadores que os representam nessa tarefa.
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.
Quais são os diferentes tipos de redes blockchain?
Blockchains públicas
Uma blockchain pública é uma rede descentralizada aberta a qualquer pessoa que queira participar. Essas redes são normalmente de código aberto, transparentes e permissionless, o que significa que qualquer pessoa pode acessá-las e usá-las. Bitcoin e Ethereum são exemplos de blockchains públicas.
Blockchains privadas
Uma blockchain privada, como o nome sugere, é uma rede blockchain que não é aberta ao público. Blockchains privadas são normalmente executadas por uma única entidade, como uma empresa, e são usadas para fins internos e casos de uso específicos.
As blockchains privadas têm ambientes permissioned, ou seja, existem condições e regras estabelecidas que determinam quem pode ver e registrar dados na blockchain. Elas não são sistemas descentralizados porque há uma clara hierarquia de controle. No entanto, elas podem ser distribuídas de forma que muitos nodes mantenham uma cópia da blockchain em suas máquinas.
Blockchains de consórcios
Uma blockchain de consórcio é uma forma híbrida que combina características de blockchains públicas e privadas. Em uma blockchain de consórcio, várias organizações se reúnem para criar uma rede blockchain compartilhada que é gerenciada e governada em conjunto. Essas redes podem ser abertas ou fechadas, dependendo das necessidades dos membros do consórcio.
Em vez de um sistema aberto no qual qualquer pessoa pode validar blocos ou um sistema fechado onde apenas uma única entidade é responsável por designar os produtores de blocos, uma blockchain de consórcio envolve um grupo de participantes com poderes iguais, que atuam como validadores.
As regras do sistema são flexíveis: a visibilidade da blockchain pode ser limitada a validadores, visível a indivíduos autorizados ou visível a todos. Se os validadores chegarem a um consenso, as mudanças podem ser facilmente implementadas. Quanto ao funcionamento da blockchain, se um determinado número de participantes se comportar honestamente, o sistema não terá problemas.
Para que se utiliza a blockchain?
Embora a tecnologia blockchain ainda esteja evoluindo, ela já possui aplicações importantes em diversos setores. Algumas das aplicações atuais mais comuns da tecnologia blockchain incluem:
1. Criptomoedas
A tecnologia blockchain foi desenvolvida para dar suporte à criação das criptomoedas, que usam a blockchain como um ledger seguro e descentralizado para registro de transações.
Enquanto as transações internacionais tradicionais envolvem intermediários e altas taxas, a blockchain permite transferências internacionais mais rápidas, baratas e transparentes. Além de sua propriedade de reserva de valor, muitos usam Bitcoin e outras criptomoedas para remessas.
2. Contratos inteligentes
Contratos inteligentes são contratos que podem ser programados para executar automaticamente quando determinadas condições são atendidas. A tecnologia blockchain permite a criação e execução de contratos inteligentes de forma segura e descentralizada.
Algumas das aplicações mais populares dos contratos inteligentes são aplicativos descentralizados (DApps) e organizações autônomas descentralizadas (DAOs), que são uma grande parte das plataformas de finanças descentralizadas (DeFi). As plataformas DeFi utilizam a tecnologia blockchain para fornecer serviços financeiros como empréstimos e trading, sem depender de instituições tradicionais. Isso democratiza o acesso a ferramentas financeiras.
3. Tokenização
Ativos do mundo real (RWA) como imóveis, ações ou arte, podem ser tokenizados (ou seja, convertidos em tokens digitais em uma blockchain). Isso pode melhorar a liquidez e ampliar o acesso a oportunidades de investimento.
4. Identidade digital
A tecnologia blockchain permite a criação de identidades digitais seguras e à prova de adulteração, que podem ser usadas para verificar informações pessoais e outros dados confidenciais. Isso pode se tornar cada vez mais importante à medida que mais ativos e informações pessoais são transferidos para o ambiente on-line.
5. 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.
6. Gestão da cadeia de suprimentos
A tecnologia blockchain pode ser usada para criar um ledger de todas as transações dentro de uma cadeia de suprimentos. É possível registrar cada transação (ou grupo de transações) como um bloco na blockchain, criando um registro imutável e transparente de todo o processo da cadeia de suprimentos.
Considerações finais
A tecnologia blockchain oferece uma maneira segura e transparente de registrar transações e armazenar dados. É uma tecnologia que está revolucionando as indústrias, trazendo um novo nível de confiança e segurança para o mundo digital.
Seja permitindo transações peer-to-peer (P2P), criando novas formas de ativos digitais ou facilitando aplicações descentralizadas, a tecnologia blockchain oferece um mundo de novas possibilidades. À medida que a tecnologia continua evoluindo e ganhando uma adoção mais ampla, podemos esperar que surjam casos de uso cada vez mais inovadores e transformadores nos próximos anos.
Leituras adicionais
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