Pontos-chave

• Blockchain é um livro-razão digital que registra com segurança dados de transações em uma rede de computadores distribuída.

• Blockchain garante a integridade dos dados através de sua natureza imutável por meio de criptografia e mecanismos de consenso. Isso significa que as informações registradas não podem ser alteradas retroativamente.

• O Blockchain constitui a espinha dorsal das redes de criptomoedas, como Bitcoin e Ethereum, e desempenha um papel importante na promoção da transparência, segurança e confiança em vários setores além do financeiro.

Introdução

A tecnologia Blockchain transformou as indústrias, especialmente as financeiras, ao fornecer uma forma de gerir dados e transações de forma descentralizada, transparente e segura. Embora tenha começado como a base para criptomoedas como o Bitcoin, suas aplicações cresceram para incluir gerenciamento da cadeia de suprimentos, saúde, sistemas de votação e muito mais.

O que é Blockchain?

Blockchain é um tipo especial de banco de dados. Blockchain é um livro-razão digital descentralizado gerenciado por uma rede de computadores distribuída. Os dados do Blockchain são organizados em blocos organizados cronologicamente e protegidos por criptografia.

Essa estrutura garante que os dados sejam transparentes, seguros e imutáveis. É quase impossível alterar os dados armazenados em um bloco após o bloco ter sido confirmado e adicionado à cadeia. Uma estrutura descentralizada também elimina a necessidade de uma autoridade central. As transações Blockchain podem ocorrer entre usuários sem a necessidade de intermediários.

Existem vários tipos de blockchain com vários graus de descentralização. No entanto, o termo blockchain geralmente se refere a um livro-razão digital descentralizado usado para registrar transações de criptomoedas.

Uma breve história do blockchain

Os primeiros modelos de blockchain foram criados no início da década de 1990, quando o cientista da computação Stuart Haber e o físico W. Scott Stornetta aplicaram técnicas criptográficas a uma blockchain como forma de proteger documentos digitais contra adulteração de dados.

Haber e Stornetta inspiraram o trabalho de muitos outros cientistas da computação e entusiastas da criptografia que levaram à criação do Bitcoin como a primeira criptomoeda alimentada pela tecnologia blockchain. Desde então, a adoção do blockchain cresceu significativamente e as criptomoedas são agora um fenômeno global.

Embora frequentemente usada para registrar transações de criptomoedas, a tecnologia blockchain é adequada para registrar muitos outros tipos de dados digitais e pode ser aplicada para muitos usos.

Principais recursos e benefícios do blockchain

• Descentralização: As informações são armazenadas em uma rede de computadores (nós), em vez de em um único servidor central. Grandes redes descentralizadas como o Bitcoin são altamente resistentes a ataques.

• Transparência: A maioria dos blockchains são públicos, o que significa que todos os participantes têm acesso ao mesmo banco de dados. As transações são visíveis para todos os participantes.

• Imutabilidade: Uma vez adicionados ao blockchain, os dados não podem ser alterados sem o consenso da rede.

• Segurança de dados: A criptografia e os mecanismos de consenso garantem uma forte proteção contra a adulteração de dados.

• Eficiência: O Blockchain pode permitir 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 refere-se à ideia de que o controle e o poder de tomada de decisão de uma rede são distribuídos aos seus usuários, em vez de serem controlados por uma única entidade, como um banco, governo ou corporação.

Numa rede blockchain descentralizada, não existe uma autoridade central ou intermediário que controle 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 o Blockchain?

Em essência, um blockchain é um livro-razão digital que registra transações entre duas partes de maneira segura e à prova de falsificação. Esses dados de transação são registrados por uma rede de computadores distribuída globalmente (nó).

Quando Alice envia alguns bitcoins para Bob, a transação é transmitida para a rede. Cada nó autentica transações verificando assinaturas digitais e outros dados de transação. Depois de verificada, a transação é adicionada ao bloco junto com outras transações. Cada bloco pode ser pensado como uma página de um livro-razão digital.

Os blocos são encadeados usando métodos criptográficos, formando assim um blockchain. O processo de verificação das transações e adicioná-las ao blockchain é realizado por meio de um mecanismo de consenso, que é um conjunto de regras que regem como os nós da rede chegam a um acordo sobre o estado do blockchain e a validade das transações.

Você Blockchain

1. Registro de transações

Quando uma transação é iniciada (por exemplo, transferência de criptomoeda), a transação é transmitida para a rede de nós. Cada nó valida a transação usando regras predefinidas.

2. Formação de blocos

As transações validadas são agrupadas em um bloco. Cada bloco contém:

• Dados (por exemplo, detalhes da transação)

• Carimbo de data e hora

• Hash criptográfico: um identificador exclusivo criado pela execução de dados de bloco por meio de um algoritmo de hash.

• Hash do bloco anterior: Componente que conecta os blocos, formando assim uma cadeia.

3. Consenso do mecanismo

Para adicionar um bloco à cadeia, os participantes da rede devem concordar com a sua validade. Isto é conseguido usando algoritmos de consenso, como Prova de Trabalho (PoW) e Prova de Participação (PoS). Abordaremos ambos com mais detalhes em breve, mas aqui está um resumo:

• Prova de Trabalho (PoW): Usada pelo Bitcoin. PoW exige que validadores de bloco usem o poder da computação para resolver problemas complexos.

• Prova de participação (PoS): Usado por blockchains mais recentes, como Ethereum. Este mecanismo permite que validadores de blocos sejam selecionados com base em seu staking na rede.

4. Ligação em cadeia

Uma vez validado, o bloco é adicionado ao blockchain. Cada bloco subsequente faz referência ao bloco anterior, garantindo assim uma estrutura à prova de violação. Ou seja, para que um novo bloco seja validado, ele deverá utilizar o identificador do bloco anterior.

5. Transparência

Outra característica do blockchain é a sua transparência. Geralmente, qualquer pessoa pode examinar os dados do blockchain, incluindo todos os dados de transações e dados de bloco, em um site público conhecido como blockchain explorer.  

Por exemplo, você pode visualizar todas as transações já registradas na rede Bitcoin, incluindo envio e recebimento de endereços de carteira, valores de transferência e muito mais. Você também pode rastrear todos os blocos Bitcoin até o primeiro bloco conhecido como bloco gênese.

Criptografia Blockchain

A criptografia é fundamental para que os blockchains mantenham registros de transações seguros, transparentes e à prova de falsificação. Por exemplo, hashing é um importante método criptográfico usado em blockchain. Este processo criptográfico converte entradas de qualquer tamanho em uma sequência de caracteres de tamanho fixo.

As funções hash usadas em blockchains geralmente são resistentes a falhas. Isso significa que a chance de encontrar dois dados que produzam a mesma saída é muito pequena. Outra característica chamada efeito avalanche refere-se ao fenômeno de que qualquer pequena alteração nos dados de entrada resultará em uma saída drasticamente diferente. 

Vamos ilustrar isso com SHA256, uma função usada no Bitcoin. Como você pode ver, alterar a capitalização das letras faz com que a saída seja muito diferente. A função hash também é uma função unidirecional porque é computacionalmente impossível chegar aos dados de entrada por meio de engenharia reversa da saída hash.

Cada bloco em uma blockchain contém com segurança o hash do bloco anterior, formando assim uma cadeia de blocos forte. Qualquer pessoa que queira alterar um bloco deverá modificar todos os blocos subsequentes. Esta tarefa não é apenas tecnicamente desafiadora, mas também muito cara.

Outro método criptográfico amplamente utilizado em blockchain é a criptografia de chave pública. Também chamada de criptografia assimétrica, esse método ajuda a garantir transações seguras e verificáveis ​​entre usuários.

Veja como funciona. Cada participante possui um par único de chaves: uma chave privada secreta e uma chave pública compartilhada abertamente. Quando um usuário inicia uma transação, ele a assina utilizando sua chave privada, gerando assim uma assinatura digital.

Então, outros usuários da rede podem verificar a autenticidade da transação aplicando a chave pública do remetente à assinatura digital. Esta abordagem garante transações seguras, porque apenas o proprietário legítimo da chave privada pode autorizar a transação e qualquer pessoa pode verificar a assinatura utilizando a chave pública.

O que é um mecanismo de consenso?

Um algoritmo de consenso é um mecanismo que permite que usuários ou máquinas se coordenem em um ambiente distribuído. Este mecanismo deve garantir que todos os agentes do sistema possam chegar a acordo sobre uma única fonte de verdade, mesmo que alguns agentes falhem. 

O mecanismo de consenso garante que todos os nós da rede tenham a mesma cópia do livro-razão que contém um registro de todas as transações.

Quando dezenas de milhares de nós armazenam cópias de dados de blockchain, vários desafios podem surgir rapidamente, incluindo consistência de dados e nós maliciosos. Para garantir a integridade da blockchain, existem vários mecanismos de consenso que governam como os nós da rede chegam a um acordo. Vamos entrar no principal mecanismo de consenso.

Tipos de mecanismos de consenso

O que é prova de trabalho?

Prova de Trabalho (PoW) é um mecanismo de consenso usado em muitas redes blockchain para verificar transações e manter a integridade da blockchain. PoW é o mecanismo de consenso inicial usado pelo Bitcoin.

No PoW, os mineradores competem para resolver problemas matemáticos complexos para adicionar o próximo bloco ao blockchain. Em um processo conhecido como mineração, o primeiro minerador a resolver o problema será recompensado com criptomoedas.

Os mineiros devem usar computadores poderosos para resolver problemas matemáticos, extrair novas moedas e proteger a rede. É por isso que o processo de mineração requer uma grande quantidade de recursos (poder computacional e energia). 

O que é Prova de Participação?

Prova de Participação (PoS) é um mecanismo de consenso projetado para superar alguns dos pontos fracos da Prova de Trabalho (PoW). Em um sistema PoS, em vez de mineradores competirem para resolver problemas matemáticos complexos para validar transações e adicionar novos blocos ao blockchain, os validadores são selecionados com base na quantidade de criptomoeda apostada na rede.

O staking representa a quantidade de criptografia mantida por um validador como garantia. Normalmente, os validadores PoS são selecionados aleatoriamente para criar novos blocos e validar transações com base no tamanho da aposta. Eles são recompensados ​​na forma de taxas de transação pela criação de novos blocos e como incentivo para agir em nome da rede. Se agirem de forma maliciosa, correm o risco de perder a criptomoeda apostada.

Outro mecanismo de consenso popular

Prova de Trabalho e Prova de Participação são os algoritmos de consenso mais comuns, mas existem muitos outros tipos. Alguns são híbridos que combinam elementos de ambos os sistemas, enquanto outros são métodos completamente diferentes.

Por exemplo, a Prova de Participação Delegada (DPoS) é semelhante ao PoS, mas em vez de todos os validadores serem elegíveis para criar novos blocos, os proprietários de tokens elegem um pequeno grupo de delegados para fazê-lo. em seu nome.

Por outro lado, na Prova de Autoridade (PoA), os validadores são identificados com base em sua reputação ou identidade, e não na quantidade de criptomoeda mantida. Os validadores são selecionados com base na sua confiabilidade e podem ser removidos da rede se agirem de forma maliciosa.

Que tipos de redes Blockchain existem?

Blockchain público

Blockchains públicos são redes descentralizadas abertas a qualquer pessoa que queira participar. Essas redes geralmente têm código aberto, transparência e não têm permissão. Isso significa que qualquer pessoa pode acessá-lo e usá-lo. Bitcoin e Ethereum são exemplos de blockchains públicos.

Blockchain privado

Como o nome sugere, uma blockchain privada é uma rede blockchain que não está aberta ao público. Blockchains privados geralmente são administrados por uma única entidade, como uma empresa, usada para fins e usos internos.

Um blockchain privado é um ambiente permitido com regras estabelecidas que determinam quais usuários podem visualizar e escrever na cadeia. Este sistema blockchain não é descentralizado, pois existe uma hierarquia de controle clara. No entanto, esta blockchain pode ser distribuída porque muitos nós armazenam cópias da cadeia em suas máquinas.

Blockchain do consórcio

O blockchain do consórcio é um híbrido de blockchain público e privado. Em um blockchain de consórcio, várias organizações se unem para criar uma rede blockchain compartilhada que é gerenciada e governada em conjunto. Esta rede pode ser aberta ou fechada, dependendo das necessidades dos consorciados.

Em vez de um sistema aberto que permite a qualquer pessoa validar blocos ou de um sistema fechado que permite que apenas uma entidade designe um produtor de blocos, as cadeias de consórcios têm múltiplas partes igualmente poderosas atuando como validadores. 

As regras do sistema são flexíveis: a visibilidade da cadeia pode ser limitada aos validadores, visível para indivíduos autorizados ou visível para todos. Se os validadores conseguirem chegar a um consenso, as mudanças poderão ser implementadas facilmente. Em relação ao funcionamento do blockchain, se um certo limite de partes se comportar honestamente, o sistema não terá problemas.

Qual é o uso do Blockchain?

Embora ainda esteja em seus estágios iniciais, a tecnologia blockchain já tem uso em diversos setores. Algumas das aplicações mais comuns da tecnologia blockchain hoje incluem:

1. Criptomoeda

A tecnologia Blockchain foi desenvolvida para apoiar a criação de criptomoedas que usam blockchain como um livro-razão seguro e descentralizado para registrar transações.

As transações transfronteiriças envolvem geralmente intermediários e taxas elevadas, enquanto a blockchain permite transferências internacionais mais rápidas, mais baratas e mais transparentes. Além de ser uma reserva de valor, muitas pessoas usam Bitcoin e outras criptomoedas para remessas globais.

2. Contrato inteligente

Contratos inteligentes são contratos autoexecutáveis ​​que podem ser programados para serem executados automaticamente quando determinadas condições forem atendidas. A tecnologia Blockchain permite a criação e execução de contratos inteligentes de forma segura e descentralizada.

Uma das aplicações mais populares de contratos inteligentes é para aplicações descentralizadas (DApp) e organizações (DAOs) que constituem uma grande parte das plataformas financeiras descentralizadas (DeFi). As plataformas DeFi utilizam blockchain para fornecer serviços financeiros, como empréstimos, captação de empréstimos e negociação sem instituições tradicionais. Essa tecnologia democratiza o acesso a ferramentas financeiras.

3. Tokenização

Ativos do mundo real (RWA), como imóveis, ações ou arte, podem ser tokenizados (convertidos em tokens digitais no blockchain). Isto pode aumentar a liquidez e expandir o acesso a oportunidades de investimento.

4. Identidade digital

Blockchain pode ser usado para criar identidades digitais seguras e à prova de falsificação que podem ser usadas para verificar informações pessoais e outros dados confidenciais. A identidade digital pode tornar-se cada vez mais importante à medida que mais informações e ativos pessoais se tornam disponíveis online.

5. Votação

Ao fornecer um livro-razão descentralizado e à prova de falsificação de todos os votos expressos, a tecnologia blockchain pode ser usada para criar um sistema de votação seguro e transparente que elimina a possibilidade de fraude eleitoral e garante a integridade do processo de votação.

6. Gestão da cadeia de abastecimento

A tecnologia Blockchain pode ser usada para criar um livro-razão de todas as transações em uma cadeia de suprimentos. Cada transação (ou grupo de transações) pode ser registrada como um bloco no blockchain, criando assim um registro imutável e transparente de todo o processo da cadeia de abastecimento.

Cobrir

A tecnologia Blockchain oferece uma maneira segura e transparente de registrar transações e armazenar dados. Esta tecnologia está revolucionando a indústria ao trazer maior confiança e segurança ao mundo digital.

A tecnologia Blockchain abre um grande número de possibilidades, seja permitindo transações peer-to-peer, criando novas formas de ativos digitais ou facilitando aplicações descentralizadas. À medida que a tecnologia continua a desenvolver-se e a ser mais amplamente adotada, podemos esperar que surjam utilizações mais inovadoras e transformadoras nos próximos anos.

Leitura adicional

• O que é criptomoeda e como funciona?

• O que são stablecoins?

• O que é mineração de criptomoedas e como funciona?

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