O que é a blockchain? Como funciona a tecnologia?

Mesmo que não acompanhes o mundo das criptomoedas, certamente já ouviste falar em blockchain. Tem sido descrita como um dos avanços tecnológicos mais significativos da História moderna, possivelmente a par da internet.

Apesar do seu extraordinário potencial, ainda existe um conhecimento limitado do que é, de como funciona e da aplicabilidade da blockchain.

É importante salientar que existe uma grande diferença entre a blockchain e a Bitcoin, sendo que a existência da criptomoeda não seria possível sem esta tecnologia.

Neste artigo pretendemos responder a estas questões duma forma simples e de fácil compreensão ao leitor.

O que é a blockchain?

A blockchain é um registo público de informação coletada e mantida por uma rede de utilizadores, através da internet. É a forma descentralizada como a informação é armazenada e atualizada que atribui à blockchain todo o seu potencial.

A tecnologia blockchain não é uma empresa nem uma app, mas sim uma forma de documentação de dados dentro da internet. Pode ser usada para desenvolver aplicações, tais como redes sociais, jogos, sistemas de votação, lojas online, entre outras.

Rede descentralizada
A rede descentralizada não depende de um elemento central

A informação armazenada na blockchain pode assumir qualquer formato (criptomoedas, smart contracts, etc). Mas para que essa informação seja introduzida na rede, é necessária uma confirmação por parte de vários utilizadores – os nós da rede.

Para isso, é preciso existir um consenso quanto à validade da informação que é introduzida na rede. Assim que um consenso entre estes dispositivos é estabelecido, a informação passa a pertencer à blockchain de forma permanente.

  • Nota: “nós” (do inglês: nodes) e “consenso” são dois termos específicos da blockchain que vamos abordar melhor neste artigo.

Segurança da blockchain

Uma vez adicionada à blockchain, a informação armazenada jamais poderá ser alterada ou removida sem o conhecimento e permissão do resto da comunidade.

Ao invés de manter a informação num ponto central, como é o caso dos métodos tradicionais de armazenamento de dados, múltiplas cópias dos mesmos dados são armazenados em diferentes locais e dispositivos na rede!

Isto é conhecido como rede peer to peer – P2P (em português: pessoa para pessoa). Deste modo, se uma parcela de informação for alterada sem o consentimento dos proprietários, existem centenas de outros exemplos da mesma informação na comunidade que tornam o registo falso obsoleto.

Na blockchain, a segurança dos dados é atingida pela descentralização! Não há uma entidade central que possa sofrer um ataque e comprometer milhares de dados sensíveis.

Já são centenas de casos polémicos em que empresas como o Facebook, LinkedIn, JPMorgan, Yahoo são hackeadas e os dados sensíveis dos seus clientes são roubados.

Quem criou a blockchain?

A tecnologia blockchain é mencionada pela primeira vez em 2008 no whitepaper da Bitcoin, pelo seu criador Satoshi Nakamoto.

Apesar da sua genialidade, Nakamoto nunca revelou a sua identidade até aos dias de hoje. Porém, graças à transparência da blockchain, é sabido que Satoshi detém aproximadamente 1 milhão de Bitcoins.

Comparação entre os principais detentores de BTC no mundo
Comparação entre os principais detentores de BTC no mundo. Fonte: Reddit

Blockchain explicada a uma criança de 5 anos

“Blockchain é a tecnologia. Bitcoin é meramente a primeira manifestação mainstream do seu potencial.” — Marc Kenigsberg, fundador da Bitcoin Chaser

A blockchain fundamenta-se nos valores de justiça e segurança!

É uma extensa base de dados que permite o registo de informação de forma segura e acessível a toda a gente. Sem necessidade de confiança nessas pessoas, nem estando dependente duma grande empresa.

Todos nós interagimos uns com os outros, e cada vez mais pela internet. Comunicamos, compramos coisas e usamos serviços.

Mas como saber em quem confiar quando estamos online?

Blockchain Confiança Online

Algumas empresas fazem a verificação de quem é de confiança e quem não é. No entanto, estes negócios têm custos associados e, geralmente, grandes montantes.

Deveríamos ser capazes de lidar e transacionar uns com os outros de forma segura sem a necessidade de um intermediário que nos cobre pelo serviço.

O que é preciso para tornar esse cenário real?

Uma rede aberta que nos permita interagir, armazenar informação ou fazer transações de valor sem a preocupação associada à confiança entre as duas partes.

Tudo que partilhamos online está armazenado online nas empresas e websites a quem doamos as nossas informações. Os nossos nomes, e-mails, websites que visitamos, localização, estão todas guardadas algures.

Um dos grandes problemas associados a esta centralização de informação é o risco destes dados serem alvos de ataques informáticos e posterior uso indevido. Ninguém quer as suas informações nas mãos erradas!

Transações na blockchain

A blockchain é uma forma de armazenar informação em diversos dispositivos de uma vez só. Qualquer alteração feita à informação armazenada deve ser validada previamente pela rede de dispositivos.

Por exemplo:

O Bernardo tem 4 BTC e o João tem 1 BTC. Supõe que Bernardo transfere 1 BTC para João:

1 – é verificado se o Bernardo tem o saldo disponível para fazer a transação;

2 – o saldo do Bernardo é atualizado para 3 BTC e o do João para 2 BTC;

3 – a informação é atualizada em todos os dispositivos (os nós da rede).

Assim, a blockchain livra-se do problema da confiança em terceiros.

Não é necessária a intervenção de um banco para transferir dinheiro ou valor pela internet!

Concluímos então que as particularidades especiais da blockchain são:

  • o armazenamento de vários tipos de informação: como por exemplo dinheiro, identidades, música e contratos entre pessoas/entidades;
  • a descentralização: armazenamento da mesma informação em vários dispositivos que se confirmam e justificam uns aos outros.

Porquê o nome blockchain?

Qualquer informação adicionada à blockchain é empacotada em blocos – blocks – que estão interligados numa cadeia – chain. É daqui que advêm o nome blockchain; é literalmente uma cadeia de blocos.

blockchain cadeia de blocos
Existe uma cópia da blockchain em todos os nós da rede

Quando a informação é adicionada à blockchain, é criado um código encriptado visível para toda a comunidade. Este código é o que conecta os blocos uns com os outros e lhes dá o sentido de cadeia. Qualquer pessoa pode confirmar que a informação foi adicionada à cadeia e que a mesma está correta.

Sempre que novas informações são adicionadas à blockchain o código altera-se. Como tal, caso alguém tente alterar a informação existente, iria corromper o código e toda a comunidade seria alertada.

Isto reforça o facto da informação contida na blockchain ser verdadeira e correta.

Consenso explicado a crianças

blockchain consenso
O consenso permite validar a informação que se pretende inserir na blockchain.

Existir consenso significa existir um acordo!

Os protocolos de consenso são as regras que permitem aos dispositivos inseridos numa rede enorme de computadores, espalhados pelo mundo, entrarem em acordo sobre as informações que vão ser adicionadas à blockchain.

O que é um protocolo?

Um protocolo é uma série de regras, que descreve como é que a comunicação entre os dispositivos eletrónicos (como os nós) deve atuar.

Estas regras precisam de estar definidas antes de quaisquer dados serem enviados à blockchain e determinam:

  • como é que a informação deve estar estruturada;
  • como é que cada dispositivo vai enviar/receber essa informação.

Qualquer um pode tentar adicionar informação à blockchain. No entanto, os protocolos de consenso garantem qual é a informação que deve efetivamente ser aceite e armazenada.

Existem dezenas de protocolos de consenso, cada um deles utilizando uma determinada forma de garantir a segurança. De entre os principais destacam-se:

  • Delegated Proof of stake (DPoS)
    • sistema de votação interno que determina quais são os nós que mantêm a segurança da blockchain.
  • Proof of Stake (PoS)
    • sistema aleatório que seleciona os nós “seguranças da rede”, entre os maiores detentores da criptomoeda da blockchain (e que mais têm a perder com o detrimento da rede).
  • Proof of Work (PoW)
    • sistema que determina quem protege a rede através de quem “trabalha” mais e consegue solucionar um problema matemático bastante complexo (usado na Bitcoin).

Como funciona a blockchain?

Tendo agora um conhecimento dos fundamentos e bases, podemos explorar mais a fundo as componentes mais técnicas da tecnologia.

como funciona blockchain
Exemplo de uma transação na blockchain

Como vimos antes, a blockchain deriva o seu nome da forma como funciona – informação contida em blocos que em conjunto formam uma cadeia.

O método de ligação entre os blocos – a cadeia – é o que torna a informação armazenada tão fidedigna. Assim que a informação é gravada num bloco não pode ser alterada sem mudar cada bloco prévio a esse. É quase impossível fazê-lo sem o consentimento dos outros participantes da rede.

Rede Peer-to-peer (P2P)

Uma vez que não precisa de intermediários, as transações podem ser feitas diretamente entre duas pessoas ou entidades (peer-to-peer).

peer to peer blockchain

Uma vez que a rede blockchain é descentralizada, a responsabilidade da informação armazenada na rede reside em diversos dispositivos. São os peers da rede que a mantém ativa.

  • Nota: os nós da rede neste caso são os peers; para efeitos de compreensão ambos termos podem ser intercambiávieis.

Um peer da rede doa parte dos seus recursos computacionais (armazenamento do disco, poder de processamento, etc.) à rede. Desta forma, a blockchain acaba por ser um ecossistema onde os dispositivos – peers – trabalham em conjunto para que o sistema funcione.

Assinaturas digitais

Podes estar a questionar-te:

“Como consigo assegurar a minha informação e identidade na blockchain?”

Afinal de contas, de nada adianta ter Bitcoin ou qualquer outro ativo de valor na blockchain, se não conseguir ser o proprietário exclusivo desse bem…

As assinaturas digitais providenciam validação e autenticação da mesma forma que as assinaturas escritas o fazem.

As assinaturas digitais são essencialmente usadas para manter a segurança:

  • das transações;
  • de informações confidenciais;
  • da gestão de contratos.

Estas assinaturas são assimetricamente encriptadas o que facilita a partilha de informação na rede (através duma chave pública).

Quando usas a tecnologia blockchain, é-te atribuída uma chave pública e uma chave privada. Pensa na chave pública como se fosse um endereço de e-mail e na chave privada como se fosse a password.

A chave pública pode ser partilhada com outros utilizadores com que pretendas interagir na blockchain. Já a tua chave privada nunca deve ser partilhada!

Recomenda-se que faças sempre uma cópia de segurança da mesma (pedaço de papel num cofre), pois se a perderes ninguém a conseguirá repor; lembra-te que não há uma entidade central a controlar estes dados.

Nós da rede (nodes)

Pensa na blockchain como uma rede de vários dispositivos ligados entre si através da internet. Esses dispositivos chamam-se nodes (em português: nós).

Um nó pode ser qualquer dispositivo eletrónico, incluindo um computador, um telemóvel, uma impressora ou mesmo um frigorífico, desde que esteja de alguma maneira ligado à internet.

Todos os nós têm a mesma importância no que diz respeito à blockchain, mas podem ter diferentes papéis no seu funcionamento. Por exemplo, um nó pode:

  • armazenar partes da informação da rede;
  • guardar uma cópia completa da blockchain;
  • minerar, ou seja, processar transações, tranformá-las em blocos, acrescentá-las a uma blockchain, aprová-las e transmiti-las na referida rede.

No processo de mineração, é importante que os nós estejam sempre online. Um nó que não esteja online pode levar a uma falha na validação de um bloco de transações, o que leva a uma penalização desse nó.

Hashing

Hashing é o processo de transformar qualquer informação fornecida – input– em informação encriptada – output.

É um processo que envolve conhecimentos de computação, matemática e criptografia. No caso da rede da Bitcoin, é usado para conseguir encontrar o código do próximo bloco.

Quem encontra esse código consegue encaixar o próximo bloco e ser recompensado por isso (em Bitcoin)! No entanto, o poder de processamento computacional necessário para conseguir resolver o problema matemático que dá acesso a esse código é monstruoso.

Registo de blocos da blockchain da Bitcoin. Fonte

Na imagem acima podemos ver um exemplo dos blocos da blockchain da Bitcoin. A informação inclui:

  • altura (height): o nº do bloco encaixado, em ordem sequencial;
  • hora (time): a hora em que o bloco foi encaixado;
  • identidade (relayed by): o nome da entidade que encaixou o bloco;
  • hash: o código encriptado, que é único a cada bloco;
  • tamanho (size) em kB.

A confiança e integridade da blockchain assenta na grande (enorme) dificuldade de existir qualquer tipo de informações ou transações fraudulentas. Isto acontece graças ao hashing.

Como se encaixa a blockchain no nosso mundo?

Não estamos a brincar quando afirmarmos que esta tecnologia tem potencial para revolucionar e otimizar várias vertentes da nossa sociedade, tanto no mundo corporativo como em situações humanitárias.

Com o seu desenvolvimento, hoje em dia temos uma melhor percepção de onde a blockchain pode ser aplicada no “mundo real”.

Dois excelentes exemplos são:

Sistema Financeiro

Provavelmente não haverá indústria que consiga retirar mais benefícios da blockchain do que a indústria financeira. Não é descabido afirmar que com esta tecnologia, a nossa dependência em bancos pode diminuir consideravelmente.

Os bancos e instituições financeiras só operam durante o horário de expediente. Se tentares fazer um depósito numa 6ª feira às 18h, terás que aguardar até 2ª feira para o dinheiro entrar na tua conta.

Se forem bancos diferentes em países diferentes, com moeda diferente o processo é ainda mais caro e demorado.

Ao agir como intermediário entre transações monetárias, os bancos cobram comissões que resultam em valores astronómicos.

Por outro lado, a blockchain não dorme. Integrando esta tecnologia no mundo da banca, os clientes poderiam ver as suas transações processadas em 20 minutos ou menos (independentemente da hora e dia).

Um estudo feito pela Capgemini (consultora francesa) indica que os clientes poderiam poupar até $16.000 milhões por ano com a adoção de aplicações baseadas na blockchain.

Saúde

Medicina & Blockchain

Os registos médicos (análises, receitas, etc) são a base de trabalho dos médicos quando fazem um diagnóstico a um paciente. Esses registos remontam à primeira vez em que foste ao médico e que com o passar do tempo correm por várias mãos e sistemas informáticos.

Imagina que esses registos médicos ficavam todos num registo pessoal na blockchain, com uma password (chave-privada) associada. Só tu poderias escolher quem tem acesso a visualizar e atualizar esses dados!

Isto melhoraria consideravelmente a comunicação entre sistemas de saúde quanto às informações dos pacientes, poupando recursos a todos os envolvidos.

Pois bem, esta é exatamente uma das várias formas onde a blockchain pode apoiar a medicina.

Alimentação

blockchain desperdício alimentar

A iniciativa da IBM Food Trust é um exemplo de solução que pode ser atingida graças à tecnologia blockchain, para resolver um dos grandes problemas enfrentados pela nossa sociedade: o desperdício alimentar.

Recorrendo a esta tecnologia de rede distribuída, a IBM pretende conectar agricultores, distribuidores e vendedores numa blockchain. Este sistema permite um armazenamento e partilha eficaz de informação sobre os produtos, desde o momento em que são cultivados, até o momento em que saem das prateleiras.

Os benefícios disto?

  • segurança
    • ajuda a reforçar o cumprimento de medidas regulatórias de higiene e segurança no cultivo e transporte
  • eficácia de transporte
    • uma maior partilha de informação facilita a otimização das rotas de transporte
  • entre outros benefícios, que culminam na redução do desperdício de alimentos e numa melhor qualidade daqueles que são consumidos.

Leitura recomendada

Se ficaste interessado no tema e queres explorar ainda mais, deixamos-te aqui alguma bibliografia fidedigna:

Boas leituras 🙂