TL;DR
A blockchain é um ledger (livro razão) digital descentralizado que registra com segurança dados de transações executadas em vários computadores especializados na rede.
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.
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 computação e entusiastas da criptografia, levando à criação da primeira criptomoeda impulsionada pela tecnologia blockchain, o Bitcoin. Desde então, a adoção da tecnologia blockchain aumentou gradualmente e as criptomoedas são usadas por um número cada vez maior de pessoas ao redor do mundo.
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.
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 governo ou uma empresa. Isso pode ser útil em situações em que as pessoas precisam negociar com desconhecidos ou quando desejam garantir a segurança e integridade de seus dados.
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.
Quando as pessoas falam sobre tecnologia blockchain, muitas vezes não se referem apenas ao banco de dados. A tecnologia blockchain impulsiona aplicações como criptomoedas e tokens não fungíveis (NFTs), possibilitando que as pessoas colaborem e façam transações entre si sem depender de uma autoridade central.
Como Funciona a Blockchain?
Em sua essência, uma blockchain é um ledger digital que registra de forma segura as transações entre duas partes de maneira inviolável. Esses dados de transações são registrados por uma rede global distribuída 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.
Após a verificação da transação, ela é adicionada a um bloco junto com outras transações já verificadas. 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.
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 de que qualquer pequena alteração nos dados de entrada (input) produziria um resultado (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 drasticamente 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. Qualquer pessoa que queira alterar um bloco precisaria 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 apenas o proprietário legítimo da chave privada pode autorizar uma transação, mas todos podem verificar as assinaturas usando a chave pública.
Outra característica da blockchain é sua transparência. Geralmente, qualquer pessoa pode verificar os dados de uma blockchain em sites públicos, incluindo todos os dados de transações e dados dos blocos. Por exemplo, podemos consultar todas as transações já registradas na rede Bitcoin em sites de exploradores de blockchain (explorers), incluindo o identificador do remetente e do destinatário, o valor da transferência e uma lista de proprietários de qualquer bitcoin. Você também pode rastrear os blocos a partir de hoje (bloco 788.995 às 18:52:21 GMT do dia 29 de maio de 2023) até o primeiro bloco, conhecido como bloco gênesis.
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 falhem. Eles garantem que todos os nodes da rede tenham a mesma cópia do ledger, que contém o registro de todas as transações. Mecanismos de consenso são necessários para blockchains porque não há uma autoridade central para verificar transações 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) é um mecanismo de consenso usado em muitas redes blockchain para verificar transações e manter a integridade da blockchain. 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 e minerar novas moedas e para garantir a segurança da rede. É por isso que o processo de mineração requer quantidades significativas de poder computacional e, consequentemente, de energia elétrica.
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".
Os validadores mantêm uma certa quantidade de criptomoedas como garantia, ou "staking", para participar do processo de consenso. Eles são selecionados aleatoriamente para criar novos blocos e validar transações com base em seu valor de staking. Os validadores são recompensados com taxas de transação pela criação 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 não há um ponto único de controle ou de falha, o que pode torná-la mais segura e resistente a ataques ou violações de dados.
2. Transparência
As transações em uma blockchain são visíveis para todos os participantes, o que facilita o rastreamento e a verificação das transações e garante a precisão das informações.
3. Imutabilidade
Depois que uma transação é registrada em uma blockchain, ela não pode ser alterada ou excluída. Isso cria um registro permanente de todas as transações, que podem ser verificadas por qualquer pessoa com acesso à rede blockchain. Essa característica representa um afastamento significativo dos sistemas tradicionais, onde as transações são reversíveis.
4. Eficiência
A tecnologia blockchain permite transações mais rápidas e eficientes porque não requer intermediários, como bancos.
5. Taxas mais baixas
Ao eliminar intermediários e automatizar processos, a blockchain pode reduzir os custos de transação e melhorar a eficiência de operações comerciais.
6. Trustlessness
A tecnologia blockchain permite transações transparentes, verificadas e validadas pelos próprios participantes da rede, sem a necessidade de intermediários confiáveis.
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.
2. 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.
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. 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. Cada transação pode ser registrada como um bloco na blockchain, criando um registro imutável e transparente de todo o processo da cadeia de suprimentos.
5. 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. Uma das aplicações mais promissoras de contratos inteligentes é para aplicativos descentralizados (dApps) e organizações autônomas descentralizadas (DAOs).
Considerações finais
A tecnologia blockchain oferece uma maneira segura e transparente de registrar transações e armazenar dados. Ela tem o potencial de revolucionar indústrias, trazendo um novo patamar 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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