O conceito de Blockchain "Blocos em Cadeia" foi introduzido no "White Paper" da Bitcoin em 2008, com o objetivo de criar o dinheiro P2P sem bancos. O artigo publicado por Satoshi Nakamoto, propõe um sistema onde todos computadores da rede possuem uma cópia idêntica de uma ledger de transações, que atua como um ponto de referência para todos na rede. Dessa forma agora podemos interagir através da internet sem a necessidade de terceiros confiáveis, como bancos e plataformas de internet, ou outros tipos de instituições de pagamentos.
O Problema do Gasto Duplo
Esta nova forma de gestão de dados distribuídos veio resolver o “problema do gasto duplo”. Da forma como a Internet é concebida hoje, pode-se gastar o mesmo valor emitido como um arquivo digital várias vezes, porque a informação digital pode ser copiada e cópias do mesmo arquivo digital podem ser enviadas de um computador para vários outros computadores ao mesmo tempo. O protocolo Bitcoin introduziu um mecanismo de tornar absurdamente caro copiar valores digitais.
Cadeia de Blocos
Numa rede Blockchain, as transações são registradas em lotes de dados chamados “blocos”, que por sua vez são sujeitos a um processo criptográfico chamado “hash”. Este hash criptográfico cria uma impressão digital do bloco. Cada bloco inclui o hash do bloco anterior, ligando assim os blocos entre si numa cadeia de blocos. Este processo garante a integridade e imutabilidade histórica de todos os blocos até ao primeiro bloco criado, também referido como o bloco génesis. Se os dados num bloco são alterados, o valor de hash do bloco e todos os blocos subsequentes mudará, e cada nó na rede saberá que os dados foram adulterados. Esta crescente lista de blocos acorrentados entre si é também referida como ledger ou livro-razão.
Ledger (ou Livro-Razão) é um arquivo que mantém uma lista incremental de registos de transações, em blocos “acorrentados” criptograficamente e protegidos de adulteração e revisão. Se tentativas de manipulação fossem feitas, o valor do hash do livro-razão manipulado não coincidiria com o valor do hash gravado nas cópias do livro-razão em todos os outros nós. O valor do hash de um bloco serve, portanto, como uma proteção que pode ser usada para verificar a autenticidade de uma transação num livro-razão.
Ledger Distribuída
Uma cópia do livro-razão é armazenada em múltiplos nós de uma rede P2P de segurança criptográfica. A fim de alterar os registos em todas as cópias do livro-razão presentes na rede, os nós de rede precisam chegar a um acordo mútuo sobre essa alteração. Um livro-razão distribuído é um livro de transações partilhado, de confiança e público, que todos podem inspecionar/auditar, mas que nenhum utilizador controla. Cada nó independente tem a última versão do livro-razão, que contém todas as transações que já foram feitas, e pode verificar as transações. Este processo é referido como "consenso", e torna-se particularmente útil em configurações interorganizacionais onde nenhuma instituição quer confiar a outra instituição a gestão dos seus dados.
Token
O termo “token” é, em termos simples, uma metáfora. Ao contrário do que a metáfora poderia sugerir, um token não representa um arquivo digital que é enviado de um dispositivo para o outro. Em vez disso, manifesta-se como uma entrada no livro-razão que pertence a um endereço blockchain. Apenas a pessoa que tem a chave privada para esse endereço pode aceder aos respectivos tokens, usando um software chamado de carteira (“wallet”), que atua como um cliente na rede blockchain
Transações Bitcoin
Ao usar a rede Bitcoin, em vez de termos uma unidade central (como um banco) a validar as transações financeiras, todos os computadores na rede (nós) verificam as suas cópias do livro-razão para a validade da transação, e confirmam coletivamente as transações por maioria de consenso. Nenhum utilizador é mais confiável do que qualquer outro. Em vez de haver um único terceiro confiável a validar as transações através de seus servidores (voto único), uma rede P2P de computadores executando o protocolo blockchain, valida as transações por consenso (votação por maioria).
O protocolo é um conjunto de regras e processos que definem como todos os nós (anônimos) da rede podem chegar a um acordo sobre o verdadeiro estado da rede. O protocolo define como os participantes na rede interagem entre si: (i) em que condições o envio de tokens de A para B é válido; (ii) as recompensas económicas para a validação de transações com um token criptográfico; (iii) como referenciar identidades e assinar transações; e (iv) quem decide sobre atualizações da rede.
Criptoeconomia
A criptografia transfere segurança à rede e proporciona total transparência para todos os participantes, mantendo ao mesmo tempo a privacidade de cada ator individual. Ela garante também que as transações passadas são, de fato, válidas e verdadeiras. A teoria dos jogos é aplicada para garantir que as transações futuras serão conduzidas de uma forma verdadeira por consenso majoritário de todos os atores de rede, assumindo que todos os atores de rede poderiam potencialmente ser corruptos. Em termos práticos, significa que o custo de manipulação de registos passados em proveito próprio é incomensuravelmente superior ao ganho da não manipulação. O mecanismo de consenso é assim concebido para dificultar a manipulação do livro-razão.
Consenso: “Proof-of-Work” (prova-de-trabalho)
O mecanismo de consenso usado pela rede Bitcoin que orienta a ação coletiva de um conjunto desconhecido de atores anônimos. Baseia-se em princípios cripto econômicos. A teoria retroativa dos jogos é usada para recompensar os atores de rede com um token de rede nativo. No caso da rede Bitcoin, este seria o token bitcoin. Este mecanismo de recompensa é projetado para tornar economicamente inviável enganar a rede, devido à quantidade proibitivamente grande de poder de computação que seria necessário para fazê-lo, e tendo em conta cenários de ataque extremos. As regras de consenso são projetadas de forma a tornar a rede resistente a ataques, apesar da falta de partes centralizadas para governar a veracidade das atividades da rede.
Identidades
Um endereço blockchain, que é derivado da chave privada, representa uma identidade digital pseudônima do proprietário do token. Os tokens são vistos como pertencentes a um determinado endereço no livro-razão público. Só o proprietário desse endereço pode pedir para enviar esses tokens para outro endereço. A fim de provar a sua propriedade a outros participantes da rede, os titulares de token precisam assinar as transações com a sua chave privada. Esta forma de gestão de identidade é puramente baseada em funções matemáticas, permitindo que outros computadores na rede confirmem a validade de uma transação sem precisar conhecer a pessoa real ou sua chave privada secreta.
Prestação de contas & Governança
As redes Blockchain também podem ser descritas como sistemas de contabilidade distribuídos, ou sistemas de governança públicos e transparentes. À falta de uma entidade central, eles fornecem uma camada de governança para a Internet. Todos os participantes da rede têm acesso igual aos mesmos dados em (quase) tempo real. As transações são geridas coletivamente, transparentes para todos os atores e podem ser rastreadas até à sua origem.
Decentralized & Autonomous Organization (DAO)
Todos os registos são geridos de forma coletiva por nós autónomos da rede, sendo por isso também anunciada uma nova forma de infraestrutura organizacional, muitas vezes referida como Organização Autônoma Descentralizada
Tokens Orientados a um Propósito) Block-Explorer
Devido à natureza pública das redes blockchain, todos podem executar operações de pesquisa na rede, como rastrear todas as transações de tokens, taxa de hash total da rede, balanço corrente de tokens, crescimento das transações, etc. No entanto, pese embora todos os registos na rede Blockchain serem públicos, poucas pessoas têm os conhecimentos necessários para executar análises de dados avançadas na blockchain.
Os exploradores de blocos são aplicações de terceiros que permitem a qualquer um explorar publicamente todas as transações de uma determinada rede, como Bitcoin ou outras redes públicas de blockchain. Os exploradores de blocos são como um motor de busca dedicado para dados relacionados à blockchain. No entanto, este nível de transparência também levanta questões relacionadas com a privacidade. Estas questões relacionadas com a privacidade têm vindo a ser abordadas com novos protocolos blockchain que usam métodos criptográficos de maior preservação da privacidade.