As redes Blockchain são protegidas por uma variedade de mecanismos que incluem técnicas criptográficas avançadas e
modelos matemáticos de comportamento e tomada de decisão. A tecnologia Blockchain é a estrutura fundamental da maioria dos sistemas de criptomoeda e é o que impede que esse tipo de dinheiro digital seja duplicado ou destruído.
O uso da tecnologia Blockchain também está sendo explorado em outros contextos onde a imutabilidade e a segurança dos dados são altamente valiosas. Alguns exemplos incluem o ato de registrar e rastrear doações à instituições de
caridade, bancos de dados médicos e gerenciamento da
supply chain (cadeia de suprimentos).
No entanto, a segurança Blockchain está longe de ser um assunto simples. Portanto, é importante entender os conceitos e mecanismos básicos que garantem proteção robusta a esses sistemas inovadores.
Conceitos de imutabilidade e consenso
Embora existam muitos recursos que atuam na segurança associada à Blockchain, dois dos mais importantes são os conceitos de imutabilidade e consenso. Consenso refere-se à capacidade dos nós, dentro de uma rede Blockchain distribuída, de concordar com o estado verdadeiro da rede e com a validade das transações. Normalmente, o processo de obtenção do consenso é dependente dos assim chamados
algoritmos de consenso.
Imutabilidade, por outro lado, refere-se à capacidade da Blockchain de impedir a alteração de transações que já foram confirmadas. Embora essas transações geralmente estejam relacionadas à transferência de criptomoedas, elas também podem se referir ao registro de outras formas não monetárias de dados digitais.
Combinados, o consenso e a imutabilidade fornecem a estrutura para segurança de dados em redes Blockchain. Embora os algoritmos de consenso garantam que as regras do sistema estejam sendo seguidas e que todas as partes envolvidas concordem com o estado atual da rede, a imutabilidade garante a integridade dos registros de dados e transações após cada novo bloco de dados ser confirmado como válido.
O papel da criptografia na segurança Blockchain
As redes Blockchain dependem muito da
criptografia para alcançar a segurança de seus dados. Uma função criptográfica que é extremamente importante em tal contexto é o hashing. Hashing é um processo pelo qual um algoritmo conhecido como função hash recebe uma entrada de dados (input) de qualquer tamanho e retorna uma saída (output) determinada que contém um valor de comprimento fixo.
Independentemente do tamanho da entrada, a saída sempre apresentará o mesmo tamanho. Se a entrada mudar, a saída será completamente diferente. No entanto, se a entrada não mudar, o hash resultante será sempre o mesmo - não importa quantas vezes você execute a função hash.
Dentro das redes Blockchain, esses valores de saída, conhecidos como hashes, são usados como identificadores exclusivos para blocos de dados. O hash de cada bloco é gerado em relação ao hash do bloco anterior, e é isso que faz a ligação dos blocos, formando uma cadeia de blocos. Além disso, o hash do bloco depende dos dados contidos nesse bloco, o que significa que qualquer alteração feita nos dados exigiria uma alteração no hash do bloco.
Portanto, o hash de cada bloco é gerado com base nos dados contidos nesse bloco e no hash do bloco anterior. Esses identificadores de hash desempenham um papel importante na garantia da
segurança e imutabilidade do blockchain.
O Hashing também é aproveitado nos algoritmos de consenso utilizados para validar transações. Na blockchain do Bitcoin, por exemplo, o algoritmo de Proof of Work (PoW) usado para obter consenso e para minerar novas moedas, utiliza uma função hash chamada SHA-256. Como o nome sugere, a função SHA-256 recebe a entrada de dados e retorna um hash de 256 bits ou 64 caracteres.
Além de fornecer proteção para registros de transações em ledgers, a criptografia também desempenha um papel importante na garantia da segurança das carteiras usadas para armazenar criptomoedas. As chaves públicas e privadas que permitem respectivamente que os usuários recebam e enviem pagamentos, são criadas por meio do uso de
criptografia de chave pública (também conhecida como criptografia assimétrica). Chaves privadas são usadas para gerar assinaturas digitais para transações, tornando possível autenticar a posse das moedas que estão sendo enviadas.
Embora os detalhes estejam além do escopo deste artigo, a natureza da criptografia assimétrica impede que qualquer pessoa, exceto o detentor da chave privada, acesse os fundos armazenados em uma carteira de criptomoedas, mantendo assim esses fundos seguros até que o proprietário decida gastá-los (desde que a chave privada não seja compartilhada ou comprometida).
Criptoeconomia
Além da criptografia, um conceito relativamente novo conhecido como criptoeconomia (cryptoeconomics), também desempenha um papel na manutenção da segurança das redes blockchain. Está relacionado a um campo de estudo conhecido como teoria dos jogos, que modela matematicamente a tomada de decisão por agentes racionais em situações com regras e recompensas predefinidas. Embora a tradicional
teoria dos jogos possa ser amplamente aplicada a uma variedade de casos, a criptoeconomia modela e descreve especificamente o comportamento de nós (nodes) em sistemas distribuídos da blockchain.
Em suma, a criptoeconomia é o estudo da economia dentro dos protocolos blockchain e dos possíveis resultados que seu design pode apresentar com base no comportamento de seus participantes. A segurança através da criptoeconomia baseia-se na noção de que os sistemas blockchain fornecem maiores incentivos para os nós (nodes) agirem de forma honesta ao invés de adotarem comportamentos maliciosos ou defeituosos. O algoritmo de consenso da Proof of Work usado na
mineração de Bitcoin oferece um bom exemplo dessa estrutura de incentivo.
Quando
Satoshi Nakamoto criou o framework para a mineração Bitcoin, foi intencionalmente projetado para ser um processo caro e de uso intensivo de recursos. Devido à sua complexidade e às demandas computacionais, a mineração de PoW envolve um investimento considerável de tempo e dinheiro - independentemente de onde está e de quem é o nó de mineração. Portanto, tal estrutura fornece um forte desincentivo à atividade maliciosa e incentivos significativos para atividades de mineração honestas. Nodes (nós) desonestos ou ineficientes serão rapidamente expulsos da rede blockchain, enquanto os mineradores honestos e eficientes terão o potencial de obter recompensas substanciais.
Da mesma forma, esse equilíbrio de riscos e recompensas também concede proteção contra possíveis ataques que poderiam enfraquecer o consenso ao colocar a maior parte da taxa de hash de uma rede blockchain nas mãos de um único grupo ou entidade. Tal ataque, conhecido como
ataque 51%, pode ser extremamente prejudicial se for executado com sucesso. Devido à competitividade da mineração de Proof of Work e à magnitude da rede Bitcoin, a probabilidade de um agente mal-intencionado tomar o controle da maioria dos nós é extremamente pequena.
Além disso, o custo em termos de poder de computação necessário para obter 51% de controle de uma enorme rede blockchain seria astronômico, proporcionando um desincentivo imediato para fazer um investimento tão grande para uma recompensa potencial relativamente pequena. Esse fato contribui para uma característica de blockchains conhecida como Byzantine Fault Tolerance (BFT) (Tolerância de Falha Bizantina), que é essencialmente a capacidade de um sistema distribuído continuar funcionando normalmente mesmo se alguns nós forem comprometidos ou agirem de forma maliciosa.
Enquanto o custo para estabelecer a maioria dos nós continuar sendo proibitivo e existirem melhores incentivos para atividades honestas, o sistema será capaz de prosperar sem interrupções significativas. Vale a pena notar, no entanto, que pequenas redes blockchain são certamente suscetíveis a esse tipo de ataque porque a taxa de hash total dedicada a esses sistemas é consideravelmente menor que a do sistema Bitcoin.
Considerações finais
Através do uso combinado da teoria dos jogos e da criptografia, as blockchains são capazes de atingir altos níveis de segurança como sistemas distribuídos. Como em quase todos os sistemas, no entanto, é fundamental que esses dois campos de conhecimento sejam aplicados adequadamente. Um equilíbrio cuidadoso entre a descentralização e a segurança é vital para a construção de uma rede confiável e eficaz de criptomoedas.
À medida que os usos da blockchain continuem evoluindo, seus sistemas de segurança também mudam para atender às necessidades de diferentes aplicações. As blockchains privadas que agora estão sendo desenvolvidas para empresas comerciais, por exemplo, dependem muito mais de segurança através do controle de acesso do que dos mecanismos de teoria dos jogos (ou criptoeconomia) que são indispensáveis para a segurança da maioria das blockchains públicas.
