O Blockchain é protegido por meio de uma variedade de mecanismos que incluem técnicas criptográficas avançadas, teorias matemáticas de mudança comportamental e mecanismos de tomada de decisão. A tecnologia Blockchain é a estrutura básica da maioria dos sistemas de moeda digital e é o que impede que este tipo de dinheiro digital seja duplicado/copiado ou destruído.

Também estão sendo exploradas formas de usar a tecnologia blockchain em outros contextos onde a imutabilidade e a segurança dos dados são de alto valor. Alguns exemplos disso incluem registro e rastreamento de doações de caridade, bancos de dados médicos e gerenciamento da cadeia de suprimentos.

No entanto, a segurança do blockchain não é um tópico simples. Portanto, é importante compreender os conceitos e mecanismos básicos que conferem forte proteção a estes sistemas inovadores.


Conceitos de imutabilidade (imutabilidade) e compatibilidade

Embora muitos recursos estejam associados à segurança do blockchain, os dois mais importantes são o consenso (consenso) e a imutabilidade (imutabilidade). Consenso refere-se à capacidade dos nós dentro de uma rede blockchain distribuída de concordar sobre o verdadeiro estado da rede e sobre a validade das transações. O processo de obtenção de consenso geralmente depende dos chamados algoritmos de consenso.

Por outro lado, a palavra imutabilidade refere-se à capacidade do blockchain de impedir a alteração de transações que já foram confirmadas. Embora estas transações se refiram principalmente à transferência de moedas digitais, também podem referir-se a registos de outras formas não monetárias de dados digitais.

Consenso e imutabilidade juntos fornecem uma estrutura para segurança de dados em redes blockchain. Embora os algoritmos de consenso garantam que as regras do sistema sejam seguidas e que todas as partes envolvidas concordem com o estado atual da rede, a imutabilidade garante a integridade dos dados e dos registros de transações após a validação de cada novo conjunto de dados.


O papel da criptografia na segurança do blockchain

As redes Blockchain dependem fortemente da criptografia para alcançar a segurança dos seus dados. Uma função criptográfica importante neste contexto é a função hashing. Hashing é um processo pelo qual um algoritmo conhecido como função hash recebe dados de entrada (de qualquer tamanho) e retorna uma saída especificada contendo um valor de comprimento fixo.

Não importa o tamanho da entrada, a saída sempre terá o mesmo comprimento. Se as entradas mudarem, a saída mudará completamente, mas se as entradas não mudarem, o hash resultante sempre permanecerá constante, não importa quantas vezes você execute a função hash.

No blockchain, esses valores de saída conhecidos como hashes são usados ​​como identificadores exclusivos para blocos de dados. Um hash de cada bloco é criado vinculado ao hash do bloco que o precedeu. É isso que une os blocos e forma uma cadeia de blocos (blockchain). Além disso, o hash de um bloco depende dos dados contidos nesse bloco, o que significa que qualquer alteração feita nos dados requer uma alteração no hash do bloco.

Portanto, o hash de cada bloco é gerado com base nos dados desse bloco e no hash do bloco anterior. Esses identificadores de hash desempenham um papel fundamental para garantir a segurança e a imutabilidade do blockchain.

Hashing também é usado em algoritmos de consenso usados ​​para validar transações. Por exemplo, no blockchain Bitcoin, o algoritmo Proof of Work (PoW) usado para alcançar consenso e extrair novas moedas usa uma função hash chamada SHA-256. SHA-256 recebe a entrada de dados e retorna um hash de 256 bits ou 64 caracteres, como o nome sugere. Além de fornecer proteção para registros de transações em Ledgers. A criptografia também desempenha um papel na garantia da segurança das carteiras utilizadas para armazenar unidades de moedas digitais. As chaves públicas e privadas emparelhadas que permitem aos usuários receber e enviar pagamentos são geradas respectivamente através do uso de criptografia assimétrica ou criptografia de chave pública. As chaves privadas são utilizadas para criar assinaturas digitais para transações, possibilitando autenticar a propriedade das moedas enviadas.

Embora os detalhes estejam além do escopo deste artigo, a natureza da criptografia assimétrica impede que qualquer pessoa, exceto o proprietário da chave privada, acesse fundos armazenados em uma carteira de criptomoeda, mantendo assim esses fundos seguros até que o proprietário decida gastá-los (desde que a chave privada não é compartilhada ou hackeada).


Criptoeconomia

Além da criptografia, um conceito relativamente novo conhecido como criptoeconomia desempenha um papel na manutenção da segurança das redes blockchain. Está associada a um campo de estudo conhecido como teoria dos jogos, que modela matematicamente a tomada de decisões por agentes racionais em situações com regras e recompensas predeterminadas. Embora a teoria dos jogos tradicional possa ser amplamente aplicada em diversas situações, a criptoeconomia define e descreve o comportamento dos nós em sistemas de blockchain distribuídos.

Em suma, a criptoeconomia é o estudo da economia dentro dos protocolos de rede blockchain e dos resultados potenciais que o seu design pode fornecer com base no comportamento dos seus participantes. A segurança através da criptoeconomia baseia-se na ideia de que os sistemas blockchain fornecem maiores incentivos para que os nós atuem honestamente, em vez de tentarem se envolver em comportamentos maliciosos ou errôneos.

Mais uma vez, o algoritmo de consenso Proof of Work/PoW usado na mineração de Bitcoin fornece um bom exemplo dessa estrutura de incentivos.

Quando Satoshi Nakamoto criou uma estrutura de mineração de Bitcoin, ela foi intencionalmente projetada para ser um processo caro e que consome muitos recursos. Devido à sua complexidade e às exigências computacionais, a mineração utilizada num algoritmo de prova de trabalho envolve um investimento significativo de dinheiro e tempo, independentemente de onde e por quem os nós são minerados. Portanto, tal estrutura proporciona uma forte barreira à actividade maliciosa e incentivos significativos à actividade mineira honesta. Nós insuficientes ou ineficazes são rapidamente expulsos da rede blockchain, enquanto um minerador ativo e eficiente tem o potencial de obter grandes recompensas por bloco.

Da mesma forma, este equilíbrio entre risco e recompensa também protege contra ataques potenciais que o consenso pode enfrentar quando a taxa de hash majoritária de uma rede blockchain é colocada nas mãos de um único grupo ou entidade. Tais ataques, conhecidos como ataques de 51%, podem ser extremamente destrutivos se realizados com sucesso. Dada a competitividade do sistema de mineração PoW e o tamanho da rede Bitcoin, a possibilidade de um ator malicioso controlar a maioria dos nós é altamente improvável.

Além disso, o custo de computação necessário para realizar um ataque bem-sucedido de 51% em uma rede do tamanho do Bitcoin seria astronômico. Isto torna o incentivo para tal ataque muito pequeno, dado o grande investimento que seria necessário.

Este fato, conhecido como Falha Bizantina (BFT), contribui para as propriedades do blockchain. Que é basicamente a capacidade de um sistema distribuído continuar operando normalmente mesmo que alguns nós estejam expostos a perigos ou ações maliciosas.

Enquanto o custo de criação da maioria dos nós maliciosos permanecer proibitivo e houver melhores incentivos para atividades honestas, o sistema será capaz de prosperar sem grandes perturbações. ataque majoritário (o ataque de 51%) porque a taxa total de hash alocada nesses sistemas é muito menor que a do Bitcoin.


Pensamentos finais

Os sistemas Blockchain podem atingir altos níveis de segurança como sistemas distribuídos através do uso combinado da teoria dos jogos e da criptografia. Tal como acontece com quase todos os sistemas, é importante aplicar corretamente estas duas áreas do conhecimento. O delicado equilíbrio entre descentralização e segurança é vital para a construção de uma rede de criptomoedas confiável e eficiente.

À medida que o uso do blockchain continua a evoluir, seus sistemas de segurança também mudarão para atender às necessidades de diferentes aplicações. Por exemplo, os sistemas de blockchain privados atualmente em desenvolvimento para empresas dependem mais da segurança através do controle de acesso do que dos mecanismos teóricos dos jogos (ou criptoeconomia) que são indispensáveis ​​para a integridade da maioria dos blockchains públicos.