O que é uma blockchain e como ela funciona?

O que é uma blockchain?

Uma blockchain é um banco de dados digital (também chamado de “registro público”) no qual as transações são armazenadas. A maioria das blockchains é pública (open source) e funciona por meio de uma rede de computadores espalhados globalmente. Isso as torna descentralizadas: nenhuma entidade única exerce controle sobre elas.

A blockchain consiste em blocos contendo transações. Cada novo bloco é conectado ao anterior, formando uma cadeia – a blockchain. Um novo bloco contém as transações mais recentes e faz referência ao bloco anterior. Depois que a rede confirma que tudo está em ordem, o bloco é adicionado.

Após ser registrada na blockchain, a informação não pode mais ser alterada ou excluída.

Exemplo: imagine uma blockchain como uma corrente de âncora. Cada bloco é um elo contendo dados de transação. Ao seguir a corrente para trás, é possível ver cada transação que ocorreu. Tudo é totalmente transparente. E se alguém tentar manipular as informações, a rede detecta a alteração e a rejeita. É isso que torna as blockchains tão confiáveis e seguras.

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Pontos principais

• Uma blockchain é um registro digital descentralizado e imutável, no qual as transações são armazenadas em blocos conectados criptograficamente.
• Criptomoedas funcionam graças a blockchains e utilizam essa tecnologia para processar transações e garantir segurança.
• As transações são validadas por meio de mecanismos de consenso como Proof of Work (PoW) ou Proof of Stake (PoS).
• A tecnologia é altamente segura graças à criptografia, descentralização, transparência e imutabilidade.
• Vantagens: segura, transparente, aberta. Desvantagens: alto consumo de energia, desafios de escalabilidade.

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As criptomoedas são o mesmo que blockchains?

Não exatamente. Criptomoedas como BTC ou Ether são moedas digitais que dependem de uma blockchain – como a rede Bitcoin ou Ethereum. A blockchain administra essas moedas, mas representa a infraestrutura subjacente, não a moeda em si.

Por exemplo: se você enviar BTC, a rede valida a transação e a registra permanentemente na blockchain.

Como funciona uma blockchain?

A blockchain é, essencialmente, um registro compartilhado armazenado em diversos computadores (chamados de nodes). Cada transação é registrada de forma segura, transparente e permanente. Veja como funciona, passo a passo:

1. Uma transação é criada

Suponha que você deseje enviar Bitcoin. Você abre sua carteira, insere o endereço do destinatário, o valor, e talvez uma mensagem ou observação. Também paga uma taxa de transação, que é destinada aos nodes que processam as transações.

2. A transação entra na rede

Sua transação é transmitida para toda a rede peer-to-peer. Todos os nodes recebem as mesmas informações.

3. A transação é verificada

Os nodes verificam se a transação é válida. O método de validação depende do mecanismo de consenso utilizado. Os dois mais comuns são:

• Proof of Work (PoW): computadores resolvem problemas matemáticos complexos (utilizado pelo Bitcoin).
• Proof of Stake (PoS): validadores bloqueiam uma certa quantidade de criptomoeda como garantia para validar transações (utilizado por Ethereum e Cardano). Esse método consome menos energia que o PoW.

4. As transações são agrupadas em um bloco

Uma vez validadas, as transações são agrupadas em um novo bloco. Um node (minerador no PoW ou validador no PoS) compila esse bloco.

5. O bloco é adicionado à cadeia

O novo bloco contém uma referência ao hash do bloco anterior, conectando-os. Após ser adicionado, o bloco é selado permanentemente. Ele não pode mais ser modificado.

6. A rede confirma

Depois que o bloco é adicionado, a versão atualizada da blockchain é compartilhada com todos os nodes. Cada um atualiza sua cópia. Assim que sua transação estiver em um bloco validado, ela é considerada definitiva.

Exemplo: imagine que você esteja enviando uma carta para um amigo. Você escreve a carta, a coloca em um envelope e adiciona seu endereço (sua carteira) e o do destinatário. Em seguida, você leva a carta ao correio (a rede). Os funcionários (os nodes) verificam se está tudo em ordem. Se estiver, a carta é aceita.

Sua carta é então colocada em um saco com outras (um bloco de transações). Esse saco recebe uma etiqueta como Bloco #840.000, para que seja possível verificar mais tarde o que foi enviado e quando.

Depois de entregue, está feito: a carta foi oficialmente enviada. Ninguém pode contestar ou alterar seu conteúdo.

Qual é a principal vantagem de uma blockchain?

Uma das maiores vantagens é que ela elimina a necessidade de intermediários: não é necessário banco ou autoridade central. Você pode interagir diretamente com outras pessoas.

Por que a blockchain é tão segura?

As blockchains são conhecidas por seu alto nível de segurança, devido a vários fatores:

1. Criptografia

Todos os dados são criptografados. Técnicas criptográficas garantem que apenas pessoas com as chaves corretas possam visualizar ou enviar informações. Cada transação precisa ser assinada digitalmente. Cada bloco também possui um “hash” exclusivo que protege seu conteúdo.

Se alguém tentar modificar qualquer elemento, o hash muda, sendo imediatamente detectado pela rede. Isso torna quase impossível qualquer tipo de falsificação.

2. Cadeia de blocos interligados

Se um invasor quiser alterar um bloco, precisaria modificar também todos os blocos subsequentes. Em grandes blockchains com milhares de nodes, isso é praticamente inviável.

3. Descentralização

Não há ponto único de controle. Os dados são armazenados em diversos nodes espalhados globalmente. Todos possuem a mesma versão da blockchain. Para que uma transação seja válida, vários nodes precisam concordar.

4. Mecanismos de consenso

Um novo bloco só pode ser adicionado quando a rede alcança consenso, ou seja, quando mais de 50% dos nodes concordam. Isso impede que blocos falsos ou maliciosos sejam inseridos. Para enganar o sistema, seria necessário controlar mais de 50% dos nodes (um “ataque de 51%”), o que é extremamente difícil de realizar.

5. Transparência

A maioria das blockchains públicas é open source. Todos podem consultar o código e as transações. Com exploradores de blockchain, é possível acompanhar todas as operações em detalhes.

6. Imutabilidade

Uma vez que uma informação é registrada na blockchain, ela não pode ser alterada nem excluída. A única forma de fazer alterações é com o consenso de toda a rede, como acontece em um hard fork. Isso ocorreu com o Ethereum após o hack da The DAO: a rede foi dividida entre Ethereum (a nova cadeia) e Ethereum Classic (a cadeia original).

Quais são os tipos de blockchain existentes?

Existem diferentes tipos de blockchains que os desenvolvedores podem utilizar: blockchains públicas, semi-privadas, privadas e blockchains de consórcio.

1. Blockchains públicas
   Este é o tipo de blockchain mais conhecido. Todas as blockchains públicas, como o Bitcoin e o Ethereum, seguem esse modelo. Qualquer pessoa pode visualizar os dados registrados na blockchain e participar da rede sem a necessidade de aprovação de terceiros, preservando seu anonimato. As blockchains públicas são totalmente abertas e descentralizadas, o que significa que não há uma autoridade central controlando a rede.

2. Blockchains semi-privadas
   Em uma blockchain semi-privada, o controle pertence a uma empresa ou organização específica. Isso torna o sistema mais centralizado do que uma blockchain pública. A organização tem o poder de autorizar ou recusar o acesso de usuários à rede. Essa blockchain não é completamente descentralizada, mas oferece acesso controlado a participantes específicos. São especialmente adequadas para aplicações empresariais ou governamentais que exigem certo nível de controle.

3. Blockchains privadas
   As blockchains privadas são totalmente centralizadas. Somente uma entidade pode acessar os dados, realizar transações e participar da rede. Isso as torna inadequadas para aplicações que exigem transparência e descentralização, mas bastante úteis para empresas que necessitam de um ambiente fechado e controlado para suas transações.

4. Blockchains de consórcio
   O modelo de consórcio é atualmente uma das soluções de blockchain mais populares entre as empresas. Neste tipo de rede, o processo de consenso é gerenciado por um grupo pré-determinado de participantes, como uma aliança de empresas ou instituições. Dependendo da estrutura, apenas essas partes podem validar transações e visualizar os dados. Esse tipo de blockchain é especialmente adequado para ambientes empresariais e institucionais que exigem colaboração, controle e privacidade.

Consumo de energia da tecnologia blockchain

O consumo de energia da tecnologia blockchain é um tema amplamente debatido. As criptomoedas, especialmente o Bitcoin, são frequentemente associadas a um alto consumo energético e vistas como prejudiciais ao meio ambiente. Isso se deve ao uso do mecanismo de consenso chamado Proof-of-Work, utilizado pelo Bitcoin e por outras blockchains como a Dogecoin. Nesse modelo, milhares de computadores ao redor do mundo resolvem complexos problemas criptográficos, o que exige grande poder computacional e, consequentemente, muita energia elétrica. Esse processo é conhecido como mineração. De acordo com diversas fontes, o consumo de energia do Bitcoin seria comparável ao de países como a Polônia.

Como resposta a essas preocupações, surgiram outras blockchains que utilizam mecanismos alternativos como o Proof-of-Stake. Nesse modelo, os validadores não precisam resolver enigmas computacionais. Em vez disso, eles bloqueiam temporariamente suas criptomoedas como garantia para validar transações. Esse processo exige muito menos energia. As blockchains mais conhecidas que utilizam Proof-of-Stake são o Ethereum e o Cardano.

Escalabilidade das blockchains

Escalabilidade refere-se à capacidade de uma blockchain de processar um grande número de transações de forma segura e eficiente. Quanto maior a atividade na rede, mais ela pode ficar congestionada. Isso levou a críticas em relação a blockchains populares como o Bitcoin e o Ethereum durante períodos de alta demanda. Ambas requerem que cada transação seja validada por toda a rede, limitando o número de transações por segundo. Em momentos de pico, isso pode causar atrasos e aumentar as taxas.

Como o Bitcoin foi desenvolvido como uma alternativa ao sistema monetário tradicional, os problemas de escalabilidade representam um desafio. A rede Bitcoin processa cerca de 7 transações por segundo, enquanto sistemas como o Visa processam milhares.

Diversas soluções foram criadas para enfrentar esse problema, incluindo mecanismos que aumentam a escalabilidade do Bitcoin e do Ethereum, bem como novas blockchains que já são projetadas com melhor escalabilidade:

• Soluções de Camada 2 (como a Lightning Network do Bitcoin): permitem que as transações sejam realizadas fora da cadeia principal e depois agrupadas para validação.
• Sharding: técnica que divide a rede blockchain em cadeias paralelas que funcionam simultaneamente, aumentando significativamente a eficiência e a velocidade.
• Novos mecanismos de consenso: como o Proof of History da Solana e os algoritmos inovadores de Proof-of-Stake do Avalanche.

Vantagens e desvantagens da tecnologia blockchain

A tecnologia blockchain apresenta tanto benefícios quanto desafios. A tabela abaixo resume os principais pontos:

Vantagens	Desvantagens
Descentralização: nenhuma entidade tem controle exclusivo sobre a rede, que é gerida por milhares de nodes ao redor do mundo.	Alto consumo de energia: redes como a do Bitcoin consomem muita eletricidade devido ao uso do Proof-of-Work.
Transparência: todas as transações são públicas e podem ser consultadas através de exploradores de blocos, dificultando fraudes.	Problemas de escalabilidade: quanto maior a adoção da blockchain, mais lentas e caras podem se tornar as transações.
Segurança: os dados são protegidos por criptografia e difíceis de alterar ou falsificar.	Irreversibilidade: transações não podem ser desfeitas facilmente em casos de erro ou fraude. Em situações extremas, pode-se considerar um hard fork.
Acessibilidade: qualquer pessoa com acesso à internet pode participar da rede.	–

Quem inventou a blockchain?

Muitas pessoas acreditam que a tecnologia blockchain foi criada durante o desenvolvimento do Bitcoin por Satoshi Nakamoto. Embora Nakamoto tenha tido um papel fundamental na aplicação da blockchain, as origens da tecnologia remontam a períodos anteriores.

Em 1983, o cientista da computação David Chaum propôs o conceito de "assinaturas cegas", uma técnica para assinar dados sem revelar seu conteúdo. Esse conceito serviu como base para transações digitais com foco na privacidade.

Em 1991, os matemáticos Stuart Haber e W. Scott Stornetta desenvolveram um método para adicionar carimbos de tempo confiáveis a documentos digitais, evitando alterações não autorizadas posteriores. No ano seguinte, eles criaram uma estrutura de dados em cadeia, uma versão inicial do que hoje chamamos de blockchain.

Somente em 2008 a blockchain ganhou projeção internacional, quando Satoshi Nakamoto publicou o whitepaper do Bitcoin. Foi a primeira aplicação bem-sucedida de uma blockchain pública e descentralizada para transferências de valor sem intermediários. Essa aplicação foi revolucionária por combinar criptografia, incentivos econômicos e um sistema funcional.

Portanto, Satoshi Nakamoto não inventou o conceito de blockchain, mas é amplamente reconhecido como o criador da tecnologia blockchain moderna utilizada em criptomoedas.

Considerações finais

A tecnologia blockchain é uma forma inovadora de registrar dados de maneira segura, transparente e imutável, sem depender de entidades centrais. Ela utiliza criptografia, descentralização e mecanismos de consenso para criar confiança em redes distribuídas. Apesar dos desafios relacionados ao consumo energético e à escalabilidade, as blockchains oferecem aplicações promissoras tanto para o setor financeiro quanto para outros setores. Com o desenvolvimento contínuo de métodos de validação mais eficientes, a tecnologia está em constante evolução.