O que é blockchain? Conceitos, princípios e tecnologia

Uma blockchain é um banco de dados descentralizado que contém informações sobre todas as transações realizadas pelos membros da sua rede. A tecnologia se baseia em métodos criptográficos de segurança da informação. Os dados são armazenados como uma cadeia de blocos, cada um contendo um determinado número de transações. A blockchain é mantida por muitos computadores ou nodes espalhados pelo mundo. Eles processam as transações, criam novos blocos, trocam essas informações e armazenam cópias da blockchain.

Um breve histórico da tecnologia blockchain

A história da tecnologia blockchain começa no final dos anos 1970, quando o criptógrafo americano Ralph Merkle patenteou sua invenção da árvore de hash, também conhecida como Merkle tree.

A Merkle tree consiste em organizar e armazenar dados de forma segura em um sistema de blocos conectados entre si por meio da criptografia de função hash.

Em 1991, Stuart Haber e W. Scott Stornetta publicaram o primeiro esboço do conceito de blockchain. Os cientistas da computação utilizaram as Merkle trees como base para sua criação, estabelecendo as bases para o surgimento e desenvolvimento da tecnologia blockchain como conhecemos hoje, a criptografia e a indústria Web3. 

Sua pesquisa tinha como objetivo criar um banco de dados de dados públicos imutáveis criptografados. A tecnologia chegou a ser patenteada (a patente expirou em 2004), mas parece ter sido avançada demais para sua época e não recebeu financiamento.

No que diz respeito às aplicações práticas, a história da blockchain começou de fato em 2008 com Satoshi Nakamoto e o whitepaper do Bitcoin, a primeira criptomoeda do mundo. Haber e Stornetta são os dois especialistas mais citados no documento fundador.

Princípios básicos de funcionamento da blockchain

Independentemente de ser usada no setor financeiro ou em outros segmentos, uma blockchain deve atender aos seguintes critérios:

• Descentralizada. Os dados não ficam armazenados em um servidor central, mas em múltiplos computadores espalhados pelo mundo.
• Transparente. Qualquer pessoa pode visualizar qualquer transação de interesse na blockchain e acompanhar o movimento das moedas, até mesmo desde o momento em que são emitidas.
• Imutável. Blocos já adicionados à blockchain não podem ser editados, excluídos ou movidos. Só é possível adicionar novos blocos. A arquitetura de rede distribuída e o uso da função hash garantem a imutabilidade e a irreversibilidade da blockchain.
• Segura. A criptografia, os mecanismos de consenso, a imutabilidade dos dados e os métodos de armazenamento descentralizado tornam as blockchains mais seguras.

Como a blockchain é estruturada e como funciona

• Processamento de transações. As partes de uma transação trocam dados criptografados por meio de um algoritmo criptográfico. Esses dados podem representar criptomoedas ou qualquer outro ativo ou informação digital.
• Confirmação. A transação é colocada no Mempool, uma fila de transações aguardando confirmação. Os nodes da rede agrupam as transações em blocos, verificam e confirmam sua legitimidade.
   
• Estrutura da blockchain. Cada bloco é identificado por um hash, que contém o cabeçalho do bloco, o hash do bloco anterior e as transações 
  in the block. A sequence of interconnected hashes creates an interdependent chain of blocks.
   
• Verificação do bloco. Antes de um bloco ser adicionado à cadeia, ele é verificado quanto à consistência dos dados. As regras de verificação são conhecidas como mecanismo de consenso. Os mecanismos mais populares são o proof-of-work (PoW) e o proof-of-stake (PoS), mas existem outros, como proof-of-burn, proof-of-history e proof-of-authority. O algoritmo adotado por cada blockchain é escolhido conforme as necessidades do projeto. Saiba mais no nosso artigo “How a blockchain transaction is validated.”
   
• Mining. O funcionamento contínuo das redes baseadas em PoW é garantido pelos mineradores, que verificam as transações e criam novos blocos por meio de cálculos matemáticos complexos. Em troca, recebem recompensas em tokens nativos da rede e/ou comissões pelo processamento das transações. Em redes com outros algoritmos de consenso, o processo é um pouco diferente, mas a essência é a mesma: verificar transações, criar novos blocos e garantir a segurança e descentralização da rede.
   
• Data security. Se um fraudador tentar alterar até mesmo uma transação de um bloco, o hash desse bloco será modificado e os outros nodes da rede detectarão a interferência maliciosa, garantindo que o bloco seja excluído da cadeia principal.

Como as blockchains funcionam

Uma blockchain é um banco de dados que armazena registros de transaction de criptomoedas. As blockchains públicas são descentralizadas, pois ficam armazenadas em milhares de computadores ao mesmo tempo e são gerenciadas automaticamente conforme seus protocolos. Uma rede blockchain descentralizada tem nodes que armazenam cópias da blockchain. Os nodes processam transações, mineram novos blocos e os trocam dentro da blockchain. Dependendo da blockchain, os nodes que criam novos blocos são chamados de mineradores ou validadores.

Você vai precisar de uma crypto wallet t para interagir com criptomoedas. Trata-se de um aplicativo ou dispositivo que gera transações e as envia para uma blockchain. No primeiro uso, a carteira gera uma private key  para assinar transações e uma public key  para verificar transações. A public key é convertida em um address para receber transações.

To put it simply: a crypto wallet doesn't store currency, it stores keys required to sign a crypto payment or transfer.

1. Ao digitar o address do destinatário e o valor na sua carteira, ela gera a transação e usa sua private key para criar uma assinatura eletrônica. A carteira envia a transação assinada digitalmente para um node da blockchain.

2. O node da blockchain verifica a assinatura eletrônica. A transação é legítima se corresponder ao seu address e houver saldo suficiente. Depois disso, os nodes transferem para outros nodes.

3. Mineradores ou validadores incluem a transação em um novo bloco. O node que minerou o novo bloco primeiro o envia para os outros nodes. Blocos com sua transação criados por outros mineradores ou validadores são rejeitados.

4. Os nodes que receberam o novo bloco com sua transação começam a verificá-lo. Cada bloco da blockchain depende do bloco anterior e, se for detectado que o novo bloco não corresponde ao anterior, ele será rejeitado. Se estiver tudo certo, os nodes adicionam o bloco às suas cópias da blockchain.

5. Assim que muitas cópias da blockchain mantêm o bloco com sua transação, ela será considerada concluída. O destinatário pode ver os fundos recebidos no address, enquanto o saldo do seu address será reduzido.

To put it simply: to send crypto, the transaction has to be signed with the sender's private key, verified by a special validating blockchain node, and added to the blockchain later.

Onde as blockchains são usadas?

A principal aplicação das blockchains está na indústria cripto, mas esse não é o único setor em que a tecnologia se mostrou útil. Um dos grandes diferenciais das blockchains é serem bancos de dados extremamente confiáveis, já que as informações não podem ser alteradas ou excluídas. Isso amplia o uso da tecnologia para além das finanças descentralizadas, com projetos de blockchain sendo implementados em serviços bancários e de seguros, setor público, logística, saúde, energia e muitos outros segmentos.

• A indústria cripto. A primeira e mais famosa aplicação da tecnologia blockchain é a indústria cripto, especialmente a rede Bitcoin, que deu origem a uma onda de redes descentralizadas e criptomoedas. A blockchain tornou possível transferir ativos de uma pessoa para outra sem intermediários, de forma acessível, rápida, segura e transparente.
   
• O setor bancário. O uso da blockchain no setor financeiro e de crédito aumenta a segurança, confiabilidade e transparência em transferências de dinheiro, empréstimos, operações com valores mobiliários e outros processos.
   
• Cybersecurity. Cópias de todo o banco de dados ficam armazenadas em diversos nodes da blockchain ao mesmo tempo, o que garante que a infraestrutura permaneça funcional mesmo após um ataque bem-sucedido a um ou mais nodes.
   
• Logistics. A tecnologia blockchain ajuda a processar rapidamente grandes volumes de dados sobre transporte, rotas de cargas, fornecedores, clientes e muito mais.
   
• Decentralized identifiers (DIDs). Os dados pessoais de um indivíduo podem ser armazenados na blockchain em vez de um banco de dados centralizado de uma organização.

Conclusão

A blockchain é uma tecnologia inovadora com potencial para revolucionar a forma como fazemos negócios, gerimos a sociedade e nos comunicamos. Ela oferece altos níveis de eficiência, transparência e segurança na transmissão, armazenamento e realização de transações. Já está sendo adotada em diversos setores, da cripto ao crédito, seguros, logística e muito mais.

Trata-se de uma tecnologia nova e em constante evolução, então certamente veremos mais aplicações baseadas em blockchain no futuro e alguns casos de uso inesperados.