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Bitcoin e o impacto da tecnologia de cadeia de blocos na investigação

O final de 2017 ficará, para sempre, associado ao “aparecimento” das moedas virtuais e, em particular, do Bitcoin. Porém, o valor especulativo destas moedas tem eclipsado o alcance da tecnologia por detrás das mesmas – as cadeias de blocos descentralizadas – que, para muitos, irá levar a uma nova revolução social e económica, e que, para outros, não passa de uma curiosidade tecnológica.

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Paulo Mateus e Ricardo Loura

Mas, em que consiste a tecnologia de cadeia de blocos? Esta não é mais do que uma maneira de guardar dados de forma distribuída e descentralizada por uma rede de nós, com várias garantias de qualidade e segurança. Estes dados podem tratar-se simplesmente de informação acerca de transferências de moedas virtuais, como no caso do Bitcoin, mas podem ser, também, dados financeiros, médicos ou burocráticos, ou, ainda, programas de computador executáveis, chamados smart contracts. Estes últimos merecem especial atenção, já que permitem que certas sequências de transações sejam feitas no futuro, independentemente de os intermediários mudarem entretanto de opinião ou não (daí se considerarem contratos).

Em cada rede, um grupo de nós voluntários, chamados mineiros, constrói novos blocos e guarda religiosamente toda a cadeia que contém todo o historial dos dados (quem os alterou, quando, por que ordem, etc.). Sempre que um utilizador deseje realizar uma alteração a estes dados, ou uma execução de um smart contract, este solicita-o aos mineiros, fazendo um pedido assinado digitalmente com uma chave criptográfica em sua posse, que tratam de a incluir num próximo bloco. No caso concreto do Bitcoin, as alterações possíveis de colocar na cadeia correspondem a transações de Bitcoins de um utilizador para outro. De seguida, os mineiros confirmam a alteração por intermédio de um algoritmo de consenso chamado processo de mineração. Este é pensado de forma a satisfazer uma série de garantias de segurança. Em particular, o processo é construído de forma a manter a integridade dos dados e a ordem cronológica das alterações.

O processo de mineração tradicional exige que o mineiro resolva um determinado problema matemático, chamado prova de trabalho, baseado em funções de dispersão, e cuja dificuldade é proporcional ao número de mineiros na rede. Os mineiros são, ainda, recompensados pelo seu trabalho, recebendo, por cada bloco que adicionem à cadeia (ou seja, por cada prova de trabalho finalizada), um pagamento em moedas virtuais. Desta forma, garante-se que existe na rede uma maioria de mineiros bem-intencionados, incentivados pela recompensa monetária, que pretendem construir e manter intacta a cadeia de blocos. Consequentemente, garante-se, também, que um mineiro solitário, ou um pequeno grupo de mineiros mal-intencionados, tenha um custo computacional insustentável para adicionar ou modificar blocos na cadeia. Note-se, ainda, que qualquer pessoa pode comprar (usando euros) algumas moedas virtuais a um mineiro ou a outro utilizador que as queira vender. Pode, ainda, tornar-se ela própria um mineiro, com o objetivo de ser recompensada pelo seu trabalho. Não existe nenhuma entidade central ou singular que possa controlar valor destas moedas.

É esta garantia de imutabilidade e descentralização da história que torna o Bitcoin, e mais geralmente a tecnologia de cadeia de blocos, tão atrativo. A robustez desta solução levou muitos investidores a comprar Bitcoins, mas as transações monetárias são apenas a ponta do icebergue das cadeias de blocos. Ao permitir guardar qualquer tipo de registos em cadeias de blocos, e até mesmo programas, as aplicações desta tecnologia são inúmeras e podem revolucionar muitos modelos de negócio.

Considerem-se como exemplos de aplicação os seguintes tópicos, muitos dos quais já com soluções comerciais disponíveis: simplificação e automatização de processos burocráticos, controlo de acesso a dados privados (e.g. dados médicos), partilha de espaço em disco e de recursos computacionais, proteção de propriedade intelectual, gestão de identificação, sistemas de proteção contra lavagem de dinheiro, trading sem intermediários, financiamento conjunto, entre outros. O estudo das aplicações da tecnologia de cadeia de blocos é claramente uma área de investigação atual em Engenharia.

Do ponto de vista criptográfico, as cadeias de blocos trazem também problemas muito interessantes. As funções de dispersão devem ter certas características próprias: não devem, em particular, correr facilmente em hardware dedicado para que as cadeias não sejam dominadas por mineiros com esse mesmo equipamento. As assinaturas digitais são outro ponto crítico: o protocolo de assinatura usado na cadeia Bitcoin, por exemplo, não é resistente a ataques quânticos, o que permite que potenciais computadores quânticos façam transações de Bitcoins em nome de outrem, sem autorização. Finalmente, a própria geração de chaves para as assinaturas é muitas vezes negligenciada, causando padrões que podem ser explorados maliciosamente. Abrem-se, então e aqui, novas portas para a investigação científica.

Em conclusão, as cadeias de blocos são uma tecnologia recente e inovadora, que já revolucionaram o setor financeiro – nem que seja pela introdução da primeira moeda virtual nos mercados – e têm potencial para modificar seriamente outras áreas. Prometem, em particular, reduzir custos de intermediários, levando a um diferente panorama no mundo de negócios, permitem distribuir e partilhar dados e conferir poder total sobre os mesmos unicamente aos seus donos, culminando em soluções tecnológicas nunca antes exploradas, e oferecem, ainda, tópicos aliciantes para a investigação científica.

Sobre os autores:
Paulo Mateus
Coordenador do Grupo de Segurança e Informação Quântica
Instituto de Telecomunicações

Ricardo Loura
Head of Cybersecurity
Tekever

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