O Blockchain alcança o fortalecimento da segurança por meio de uma variedade de mecanismos, incluindo criptografia avançada e modelos matemáticos de tomada de decisão e comportamento. A tecnologia Blockchain é a infraestrutura da maioria dos sistemas de moeda digital e evita que as moedas digitais sejam copiadas e destruídas.

Em outros ambientes onde os dados não podem ser adulterados e os requisitos de segurança são muito elevados, a aplicação da tecnologia blockchain também é particularmente importante. Os exemplos incluem registro e rastreamento de doações de caridade, bancos de dados médicos e gerenciamento da cadeia de suprimentos.

No entanto, a segurança do blockchain está longe de ser uma questão simples. Portanto, é fundamental compreender como os conceitos e mecanismos básicos destes sistemas inovadores fornecem uma forte proteção para o blockchain.


O conceito de imutabilidade e consenso

Embora muitos recursos de segurança estejam associados ao blockchain, dois dos mais importantes são o consenso e a imutabilidade. Consenso significa que os nós de uma rede blockchain distribuída podem chegar a um acordo sobre o verdadeiro status da rede e a validade das transações. O processo de obtenção de consenso muitas vezes depende do algoritmo de consenso utilizado pela rede.

A imutabilidade, por outro lado, significa que o blockchain impede que os registros de transações confirmadas sejam alterados. Embora estas transações estejam frequentemente associadas à conversão de moeda digital, por vezes também se referem ao processo de registo de outras formas não monetárias de dados eletrónicos.

No geral, o consenso e a imutabilidade fornecem a estrutura básica para a segurança de dados em redes blockchain. O algoritmo de consenso pode garantir que todos os nós sigam as regras do sistema e reconheçam o status atual da rede, e a não adulteração pode garantir a integridade de cada dado de bloco e registro de transação que foi verificado quanto à validade.


O papel da criptografia na segurança do blockchain

Blockchain depende principalmente da tecnologia de criptografia para garantir a segurança dos dados. A função hash criptográfica é a chave para esta tecnologia. Hashing é um processo computacional, e um algoritmo de hash é um algoritmo que pode inserir dados de qualquer tamanho e gerar um hash previsível e de tamanho fixo (ou seja, uma função hash).

Independentemente do tamanho dos dados de entrada, a saída é sempre os mesmos bytes. Mas se a entrada mudar, a saída será completamente diferente. Contanto que a entrada não mude, não importa quantas vezes você execute a função hash, o valor do hash de saída será sempre o mesmo.

Em uma blockchain, esses valores de saída (ou seja, hashes) são identificadores exclusivos para blocos de dados. O hash de cada bloco é gerado em relação ao hash do bloco anterior, que é o que une os blocos para formar um blockchain. Além disso, o hash do bloco é determinado pelos dados contidos no bloco, o que significa que qualquer alteração feita nos dados alterará o hash do bloco.

Portanto, os dados deste bloco e o hash do bloco anterior determinam juntos o hash de cada bloco. Esses identificadores de hash desempenham um papel importante para garantir que o blockchain seja seguro e não possa ser adulterado.

As funções hash também são usadas em algoritmos de consenso para verificar transações. Por exemplo, no blockchain Bitcoin, o algoritmo Prova de Trabalho (PoW) usa uma função hash chamada SHA-256. Como o nome sugere, SHA-256 pega dados de entrada e gera um valor hash de 256 bits ou 64 caracteres.

Além de fornecer proteção aos registros de transações em livros distribuídos, a criptografia também pode desempenhar um papel importante na segurança das carteiras que armazenam moedas digitais. Pares de chaves públicas e privadas permitem aos usuários receber e enviar moedas digitais usando criptografia assimétrica ou de chave pública, respectivamente. As chaves privadas são utilizadas para gerar as assinaturas eletrônicas necessárias às transações, verificando assim a propriedade da moeda enviada.

Embora os detalhes estejam além do escopo deste artigo, as propriedades da criptografia assimétrica podem impedir que qualquer pessoa que não seja o detentor da chave privada acesse fundos armazenados em uma carteira de moeda digital e, portanto, antes que o proprietário dos fundos decida usá-los . Mantenha esses fundos seguros (desde que as chaves privadas não sejam compartilhadas ou vazadas).


Criptoeconomia

Além da criptografia, um conceito mais recente chamado criptoeconomia também desempenha um papel importante na manutenção da segurança das redes blockchain. Está intimamente relacionado ao campo de estudo da teoria dos jogos, que utiliza princípios matemáticos para simular decisões tomadas por atores racionais em situações com regras e recompensas estabelecidas. Embora a teoria dos jogos tradicional possa ser amplamente aplicada a uma série de casos de negócios, a criptoeconomia também modela e descreve de forma independente o comportamento dos nós em sistemas blockchain distribuídos.

Simplificando, a criptoeconomia é o estudo da economia dentro dos protocolos blockchain, e seus princípios de design podem produzir resultados diferentes com base no comportamento de seus participantes. A segurança da criptoeconomia é baseada no modelo de que os sistemas blockchain fornecem maiores incentivos para que os nós atuem de forma autêntica, em vez de de forma maliciosa ou equivocada. Além disso, o algoritmo de consenso de prova de trabalho usado na mineração de Bitcoin é um excelente exemplo de fornecimento desse tipo de incentivo.

Quando Satoshi Nakamoto criou a estrutura para a mineração de Bitcoin, ela foi intencionalmente projetada para ser um empreendimento caro e que consumia muitos recursos. Devido à sua complexidade e requisitos computacionais, a mineração PoW envolve um investimento significativo de dinheiro e tempo — independentemente da localização do nó de mineração e de quem o utiliza. Portanto, esta estrutura oferece forte proteção contra atividades maliciosas e incentiva um comportamento honesto de mineração. Nós maliciosos ou ineficientes serão rapidamente eliminados da rede blockchain, enquanto mineradores genuínos e eficientes provavelmente receberão grandes recompensas em bloco.

Da mesma forma, o equilíbrio entre riscos e benefícios também pode ser alcançado colocando a maior parte do hashrate de uma rede blockchain nas mãos de uma única organização ou entidade para evitar potenciais ataques que possam minar o consenso. Assim como o conhecido ataque de 51%, uma vez bem-sucedido, pode causar grandes danos. Dado o mecanismo de competição de prova de trabalho e o tamanho da rede Bitcoin, a possibilidade de um usuário mal-intencionado obter o controle da maioria dos nós é muito pequena.

Além disso, em uma enorme rede blockchain, o poder computacional consumido para implementar um ataque de 51% será um número astronômico. Portanto, esse enorme investimento e a diferença de retorno potencial relativamente pequena também desempenham um papel na ocorrência do ataque direto. efeito inibitório. Isto também contribui para uma característica típica do blockchain, nomeadamente a Tolerância a Falhas Bizantinas (BFT), que explica que mesmo que alguns nós sejam comprometidos ou ocorram comportamentos maliciosos, o sistema distribuído ainda pode continuar a funcionar normalmente.

Enquanto o custo de geração de um grande número de nós maliciosos for demasiado elevado e as atividades reais de mineração puderem ser melhor incentivadas, o sistema poderá continuar a crescer sem resistência. No entanto, vale a pena notar que sistemas de rede blockchain relativamente pequenos seriam vulneráveis ​​a ataques porque a taxa total de hash usada para esses sistemas é muito menor do que a da rede Bitcoin.


Resumir

Através do uso combinado da teoria dos jogos e da criptografia, o blockchain pode alcançar maior segurança como um sistema distribuído. Contudo, como acontece com quase todos os sistemas, a correta aplicação destas duas áreas do conhecimento é crítica. O equilíbrio entre descentralização e segurança é crucial para a construção de uma rede de moeda digital confiável e eficiente.

À medida que o blockchain continua a se desenvolver e a ser promovido, seu sistema de segurança também mudará para atender às necessidades de diferentes aplicações. Por exemplo, as blockchains privadas desenvolvidas para empresas comerciais hoje dependem mais da segurança fornecida pelo controle de acesso, que é muito diferente dos mecanismos da teoria dos jogos (ou criptoeconomia) usados ​​pela maioria das blockchains públicas.