O que é uma Blockchain?

Como funciona uma Blockchain?

No seu White Paper original, Satoshi Nakamoto definiu uma moeda electrónica – a Bitcoin – como sendo “uma cadeia de assinaturas digitais” conhecida como ‘a Blockchain’.
A Blockchain permite a cada detentor da moeda transferir um montante desta directamente para terceiros dentro da mesma rede sem ter a necessidade de haver uma instituição financeira a mediar a troca.

A Bitcoin como as outras Blockchain usa a criptografia para validar as transações, daí muitas vezes as moedas digitais serem referidas como Cripto-moedas. Os utilizadores da Bitcoin ganham acesso ao seu montante através de uma palavra-chave privada. As transações são validadas através de uma rede de utilizadores chamados ‘Miners’, que por sua vez doam o seu poder computacional em troca de uma oportunidade para ganhar Bitcoins adicionais utilizando uma base de dados partilhada e processamento distribuído.
Para dar uma ideia, podemos explicar como a Blockchain funciona usando a Bitcoin como um exemplo:

– O Miguel deve à Ângela dinheiro pelo almoço.
Ele instala uma aplicação no seu telemóvel para criar a sua nova ‘Wallet’ (carteira) de Bitcoin.
Esta aplicação funciona como sendo uma aplicação bancária móvel e a Wallet funciona exactamente como uma conta bancária.

– Para lhe pagar, é necessário dois requerimentos: a sua própria palavra-chave privada, e a chave pública dela.

– O Miguel obtém a chave pública da Ângela digitalizando um código QR através do seu telemóvel, ou então fazendo com que a Ângela lhe envie o seu endereço de pagamento por E-mail, sendo este endereço uma série de números e letras completamente aleatórios.*

– De seguida a aplicação alerta os ‘Miners’ de Bitcoin espalhados pelo mundo da iminente transação efectuada. Providenciando estes depois os serviços de transação e verificação.

– Os ‘Miners’ verificam que o Miguel tem Bitcoins suficientes para efectuar o pagamento.

– Inúmeras transações ocorrem pela rede a todo tempo. Todas as transações pendentes dentro de um determinado período de tempo são agrupadas (em bloco) para verificação. Cada bloco possui um número de identificação único, data de criação e referência ao bloco anterior.

*Qualquer pessoa que tenha uma chave pública pode enviar dinheiro para um endereço de Bitcoin, mas apenas através de uma assinatura gerada pela chave privada é que se torna possível levantar o dinheiro desta.

Em que consiste uma Blockchain?

Apesar da sua aparente complexidade, a Blockchain é simplesmente outra base de dados para registar transações – uma que é copiada para todos os computadores dentro de uma rede participativa. Daí por vezes a Blockchain ser referida como ‘um Ledger’ (livro de registos). Os dados dentro de uma Blockchain são armazenados em estruturas fixas chamadas de ‘blocos’.
As partes importantes de cada bloco são:

O cabeçalho, que inclui dados como o número de referência único de cada bloco, a data de criação do bloco e uma hiperligação revertente para o bloco anterior.

O conteúdo, sendo este uma lista de activos digitais validados e declarações de instrução, tais como as transações efectuadas, os seus montantes, e endereços referentes aos grupos dessas mesmas.

Dado o último bloco, é possível depois aceder a todos os blocos anteriormente acoplados dentro da cadeia, daí a Blockchain conseguir reter todo o histórico de activos e instruções executadas desde do primeiro bloco presente na sua base de dados – fazendo com que estes blocos sejam transparentes e independentemente auditáveis. À medida que o número de participantes cresce, fica cada vez mais difícil para que agentes maliciosos consigam superar as actividades de comprovação por parte da maioria. Assim sendo a rede por sua vez vai ficando mais robusta e segura.
De facto, soluções baseadas em Blockchain estão de momento a ser discutidas no Reino Unido como potenciais meios de protecção de dados dentro de centrais nucleares, em mecanismos de defesa anti inundações, e em outras infraestruturas críticas.

Um novo bloco é introduzido dentro da rede para que os ‘Miners’ possam então verificar se as suas transações são legítimas.
A verificação é executada pela conclusão de complexas computações criptográficas.
Assim que um ‘Miner’ solucionar uma equação criptográfica, esta descoberta é anunciada ao resto da rede.
O algoritmo procede depois a recompensar o ‘Miner’ vencedor com 25 Bitcoins (valor actual), e um novo bloco é então adicionado na secção frontal da Blockchain. Cada bloco depois junta-se ao bloco anterior, fazendo por sua vez uma cadeia – a Blockchain.
Passados 10 minutos depois do Miguel ter efectuado a transação, ele e a Ângela recebem cada um a primeira confirmação de que a Bitcoin foi transferida para ela.
Todas as transações dentro do bloco estão agora completas e a Ângela recebe o pagamento.

Quais as diferenças entre uma Blockchain privada e pública?

Como muitos tipos de base de dados, a Blockchain tem a capacidade de ser pública ou privada. A rede da Bitcoin é pública (ou por vezes descrita como “sem-permissões”) porque dá a possibilidade para qualquer pessoa ler ou escrever dados no ‘Ledger’ uma vez que estejam a utilizar o software apropriado.
Por sua vez as Blockchain privadas são redes onde os participantes estão designados como ‘priori’ e têm permissões para editar o ‘Ledger’.
Estes participantes podem vir da mesma ou de diferentes organizações em que os seus relacionamentos são governados por acordos informais, contactos formais, ou acordos confidenciais dentro do mesmo sector industrial.

Na ausência de confiança, as Blockchain públicas normalmente requerem mecanismos adicionais para proteger a integridade da base de dados e também arbitrar possíveis disputas entre os participantes. Isto implica a existência de uma complexidade adicional devido ao facto de não haver nenhuma autoridade central que sirva de mediador na rede descentralizada. Na Blockchain da Bitcoin por exemplo, quaisquer novas transações só podem ser adicionadas depois de um participante dentro da rede resolver uma equação matemática complexa, também conhecida como ‘proof-of-work’. A este processo é-lhe dado o nome de ‘Mining’. O esforço que os ‘Miners’, embora não se conhecendo um ao outro, efectuam ao encontrar a solução para a equação matemática actua como sendo um sinal de que as transações são válidas.

Que alternativas existem para além da Blockchain da Bitcoin?

Existem inúmeros tipos de diferentes Blockchain. Juntamente com a Blockchain da Bitcoin, muitas outras Blockchain independentes têm vindo a emergir nos últimos anos. Embora ainda nenhuma tenha alcançado a mesma escala da Bitcoin, estas oferecem outros benefícios como, uma maior rapidez, maior capacitação de dados, métodos de consenso alternativos ou mesmo uma maior funcionalidade em geral. A Litecoin por exemplo, mesmo sendo uma corrente mais pequena que a Bitcoin, por sua vez oferece um tempo de transação mais rápido. O protocolo de transação da Ripple é uma variante de uma ‘distribuded Ledger’ que providência pagamentos internacionais instantâneos, validados e a baixo custo direcionados a Bancos ou empresas de serviços não-bancários.
As transações dentro do ‘distribuded Ledger’ da Ripple são validadas através de consenso em vez de ‘proof-of-work’ como na Bitcoin devido ao nível de confiança que é assumido entre todas as partes envolvidas.

A Ethereum por sua vez é um projecto ‘crowd-funded’ e ‘open-source’ cuja Blockchain é semelhante à da Bitcoin, mas que possibilita com que uma rede de pares administre os seus próprios ‘smart-contracts’ – pequenos programas computacionais realizados dentro da Blockchain que executam determinadas instruções uma vez que certos critérios sejam atingidos. É dentro destes ‘smart-contracts’ que reside um potencial capaz de transformar inúmeros processos de negócio nos sectores industriais. Por exemplo, como ‘smart-contracts’ baseados na Bitcoin podem aumentar a transparência dentro do investimento bancário:

Um contracto-opção entre duas partes é escrito em código dentro da Blockchain. Os individuais envolvidos são anónimos, mas o contracto está escrito na ‘public Ledger’.
O desencadeamento de eventos como a data de validade ou o preço de compra são atingidos e o contracto auto executa-se sozinho de acordo com os parâmetros definidos.
Os reguladores podem utilizar a Blockchain de forma a perceber qual a actividade no mercado mantendo sempre as posições dos actores individuais em privado.

Para além disso, empresas tecnológicas como a Microsoft já se encontram de momento a fornecer um serviço designado como ‘Blockchain-as-a-Service’ (BaaS) nas suas plataformas de ‘Cloud’. O ‘BaaS’ dá a possibilidade para que programadores de qualquer organização possam implantar Blockchains privadas ou semi-públicas utilizando a Bitcoin, Ripple, Ethereum ou outros protocolos, executando experiências com aplicações descentralizadas sem incorrer a custos de capitais relacionados com a montagem das suas próprias redes.

Quais os elementos comuns a todas as Blockchain?

Uma Blockchain é distribuída digitalmente por um número de computadores em quase tempo real: A Blockchain é descentralizada, e uma cópia do registo completo estará sempre disponível dentro de uma rede ‘peer-to-peer’ (par-a-par) para todos os utilizadores e participantes. Isto elimina a necessidade de haver autoridades centrais como bancos, ou até mesmo outros intermediários como empresas de correctores.
A Blockchain utiliza um número elevado de participantes dentro da rede para chegar a consenso: Estes participantes utilizam os seus computadores de forma a autenticar e validar cada novo bloco – como por exemplo, ao garantir que a mesma transação não seja executada mais que uma vez. Caso a maioridade dos participantes determinem que estes são válidos, só depois novos blocos serão adicionados à rede.
A Blockchain utiliza a criptografia e assinaturas digitais para comprovar identidades: Todas as transações podem ser conectadas de volta às suas identidades digitais, que embora teoricamente anónimas, através de engenharia reversa podem ser interligadas às suas identidades na vida real.
A Blockchain contém mecanismos que dificultam (mas não impossibilitam) a alteração de registos históricos: Todos os dados podem ser lidos e novos dados podem ser igualmente introduzidos, porém dados anteriormente existentes dentro da Blockchain não podem, em teoria, ser alterados à excepção de quando certas regras embutidas no protocolo o permitam.
– Por exemplo, havendo mais de 50% da rede chegar a acordo para fazer alguma mudança.
A Blockchain tem “data-carimbada”: Todas as transações dentro da Blockchain contêm sempre a sua data de criação “carimbada”, facilitando desta forma o seu rastreamento e verificação de informação.
A Blockchain é programável: Certas instruções embutidas dentro do bloco como “se tal acontecer”, “fazer isto”, ou então “fazer aquilo”, permitem que quando tais condições sejam atingidas, as transações ou outras acções sejam executadas incluindo dados digitais adicionais.