Blockchains são protegidos por meio de uma variedade de mecanismos que incluem técnicas criptográficas avançadas e modelos matemáticos de comportamento e tomada de decisão. A tecnologia Blockchain é a estrutura subjacente da maioria dos sistemas de criptomoeda e evita que esse tipo de dinheiro digital seja duplicado ou destruído.

O uso da tecnologia blockchain também está sendo explorado em outras áreas onde a imutabilidade e a segurança dos dados são muito importantes. Alguns exemplos incluem atos de registro e rastreamento de doações de caridade, bancos de dados médicos e gerenciamento da cadeia de suprimentos.

No entanto, a segurança da tecnologia blockchain está longe de ser um tema simples. Portanto, é importante compreender os conceitos e mecanismos básicos que garantem uma proteção confiável destes sistemas inovadores.


Conceito de imutabilidade e consenso

Embora muitos recursos desempenhem um papel importante na segurança associada ao blockchain, dois dos mais importantes são os conceitos de consenso e imutabilidade. Consenso refere-se à capacidade dos nós em uma rede blockchain distribuída de concordar sobre o verdadeiro estado da rede e a validade das transações. Normalmente, o processo de obtenção de consenso depende dos chamados algoritmos de consenso.

Por outro lado, a imutabilidade refere-se à capacidade do blockchain de impedir que transações já confirmadas sejam alteradas. E embora estas transações envolvam frequentemente a transferência de criptomoedas, também podem referir-se ao registo de outras formas menos seguras de dados digitais.

A combinação de consenso e imutabilidade fornece a base para a segurança dos dados no blockchain. Embora os algoritmos de consenso garantam que as regras do sistema sejam seguidas e que todas as partes participantes concordem com o estado atual da rede, a imutabilidade garante a integridade dos dados e das transações registradas após cada novo bloco ter sido confirmado como válido.


O papel da criptografia na segurança do blockchain

Blockchains dependem muito da criptografia para manter seus dados seguros. Uma função criptográfica extremamente importante nesse contexto é o hash. Hashing é um processo no qual um algoritmo conhecido como função hash recebe uma entrada (de qualquer tamanho) e retorna uma saída específica contendo um valor de comprimento fixo.

Independentemente do tamanho da entrada de dados, a saída sempre terá o mesmo comprimento. Se a entrada mudar, a saída será completamente diferente. No entanto, se os dados de entrada não mudarem, o hash resultante será sempre o mesmo, não importa quantas vezes você execute a função hash.

Em blockchains, o valor de saída é conhecido como hash e é usado como identificador exclusivo para um bloco de dados. O hash de cada bloco é gerado em relação ao hash do bloco anterior, e é isso que os une para formar uma cadeia de blocos. Além disso, o hash de um bloco depende dos dados contidos nesse bloco, o que significa que qualquer alteração nos dados exigirá uma alteração no hash desse bloco.

Portanto, o hash de cada bloco é gerado com base nos dados contidos naquele bloco e no hash do anterior. Esses identificadores de hash desempenham um papel importante 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 a função hash SHA-256. Como o nome sugere, o SHA-256 aceita e retorna dados como um hash de 256 bits ou 64 caracteres.

Além de fornecer segurança e registrar transações em livros contábeis, a criptografia também desempenha um papel na garantia da segurança das carteiras usadas para armazenar unidades de criptomoeda. As chaves públicas e privadas emparelhadas, que permitem aos usuários receber e enviar pagamentos, respectivamente, são criadas usando criptografia assimétrica ou criptografia de chave pública. As chaves públicas são utilizadas para gerar assinaturas digitais para transações, permitindo a autenticação da propriedade das moedas enviadas.

Embora os detalhes estejam além do escopo deste artigo, a natureza da criptografia assimétrica impede que qualquer pessoa que não seja o proprietário da chave privada acesse os fundos armazenados na carteira de criptomoeda, mantendo assim esses fundos seguros até que o proprietário decida gastá-los (como contanto que a chave privada não tenha sido compartilhada).


Economia criptográfica

Além da criptografia, um conceito relativamente novo conhecido como criptoeconomia também desempenha um papel importante na manutenção da segurança das redes blockchain. Isso decorre de um campo de estudo conhecido como teoria dos jogos, que modela matematicamente a tomada de decisões racionais pelos participantes em diversas situações com regras e recompensas predeterminadas. Embora a teoria dos jogos tradicional possa ser amplamente aplicada a uma variedade de casos, a criptoeconomia modela e descreve especificamente o comportamento dos nós em sistemas de blockchain distribuídos.

Em suma, a criptoeconomia é o estudo da economia dos protocolos blockchain e dos possíveis resultados que o seu design pode fornecer com base no comportamento dos seus participantes. A segurança da criptoeconomia baseia-se na ideia de que os sistemas blockchain fornecem mais incentivos para que os nós atuem honestamente do que para comportamentos maliciosos ou errôneos. O algoritmo de consenso de Prova de Trabalho usado na mineração de Bitcoin é um bom exemplo dessa estrutura de incentivos.

Quando Satoshi Nakamoto criou a estrutura de mineração de Bitcoin, ela foi projetada especificamente para ser um processo caro e que consome muitos recursos. Devido à sua complexidade e requisitos computacionais, a mineração PoW requer um investimento significativo de dinheiro e tempo, independentemente de onde e como o nó de mineração está localizado. Assim, tal estrutura é um forte impedimento para atividades maliciosas e um incentivo significativo para a mineração honesta. Nós desonestos ou ineficientes serão rapidamente removidos da rede blockchain, enquanto mineradores honestos e eficientes podem receber recompensas de bloco significativas.

Da mesma forma, este equilíbrio de riscos e recompensas também proporciona proteção contra potenciais ataques que possam minar todo o consenso, colocando a maior parte da taxa de hash da rede blockchain nas mãos de um único grupo ou entidade. Este tipo de ataque também é conhecido como ataque de 51% e pode ser extremamente destrutivo quando executado com sucesso. Devido à competitividade da mineração Proof of Work e à escala da rede Bitcoin, a probabilidade de um invasor obter o controle da maioria dos nós é extremamente baixa.

Além disso, o custo do poder computacional necessário para alcançar 51% de controle de uma enorme rede blockchain seria astronômico, proporcionando um desincentivo imediato a um investimento tão grande com uma recompensa potencial relativamente pequena. Esse fato contribui para uma das características da tecnologia blockchain conhecida como Tolerância a Falhas Bizantinas (BFT), que é essencialmente a capacidade de um sistema distribuído continuar a operar normalmente mesmo se alguns nós estiverem comprometidos ou agindo de forma maliciosa.

Enquanto o custo de criação da maioria dos nós maliciosos permanecer proibitivo e existirem melhores incentivos para atividades honestas, o sistema poderá florescer sem perturbações significativas. No entanto, é importante notar que pequenas redes blockchain são certamente suscetíveis à maioria dos ataques porque a taxa geral de hash desses sistemas é significativamente menor que a do Bitcoin.


Conclusão

Através do uso combinado da teoria dos jogos e da criptografia, os blockchains podem atingir altos níveis de segurança para sistemas distribuídos. Contudo, como acontece com a maioria dos sistemas, é muito importante que estas duas áreas do conhecimento sejam aplicadas adequadamente. Um equilíbrio cuidadoso entre descentralização e segurança é vital para construir uma rede de criptomoedas confiável e eficiente.

À medida que o uso da tecnologia blockchain continua a evoluir, os sistemas de segurança também mudam para atender às necessidades de diferentes aplicações. Por exemplo, as blockchains privadas atualmente em desenvolvimento para empresas comerciais dependem mais da segurança através do controlo de acesso do que dos mecanismos da teoria dos jogos (ou criptoeconomia) que são necessários para a segurança da maioria das blockchains públicas.