Tecnologia de razão distribuída: suas promessas e potencial

Você provavelmente sabe que blockchain é a tecnologia por trás do Bitcoin, Ethereum e outras criptomoedas. Mas já pensou qual é a tecnologia por trás do blockchain? É chamada de tecnologia de contabilidade distribuída (DLT).

Ao contrário de um banco de dados tradicional, no DLT os dados são distribuídos por vários nós ou computadores, em vez de armazenados em um banco de dados central. Cada nó registra e verifica cada transação, sejam dados estáticos, como um registro, ou dados dinâmicos, como transações financeiras.

Como resultado, o DLT não tem um único ponto de controle ou um único ponto de falha. Essa natureza descentralizada permite a manutenção de registros seguros, transparentes e à prova de falsificação.

Hoje, o DLT está reescrevendo a noção convencional de quaisquer transações comerciais e é usado nos setores bancário, financeiro, gerenciamento da cadeia de suprimentos e saúde. É o alicerce para inovações futurísticas, como soluções de identidade descentralizadas e plataformas blockchain.

História do DLT

As pessoas costumam considerar o lançamento do Bitcoin em 2009 como o ponto de partida do DLT. No entanto, a ideia e as tecnologias que suportam o DLT existiam muito antes da introdução do Bitcoin.

De livros-razão a livros-razão distribuídos descentralizados

Desde os tempos antigos, os livros-razão estão no centro do comércio. As pessoas faziam anotações de seu dinheiro e bens, desde tabuletas de argila e papiro até pergaminho e papel. A informatização transferiu esse processo de manutenção de registros do papel para bits e bytes como livros digitais.

Avançando rapidamente, os avanços nos sistemas de gerenciamento de banco de dados e na computação distribuída ofereceram conveniência e velocidade. Permitiu que bancos de dados fossem compartilhados entre regiões geográficas.

Os livros contábeis exigem uma autoridade central para validar a autenticidade de todos os dados que registram, sejam eles digitais ou em papel. Por exemplo, os bancos verificam e validam todas as transações entre entidades relacionadas. As empresas geralmente têm administradores de sistema para gerenciar seus bancos de dados.

Tais bases de dados centralizadas, mesmo quando distribuídas em diferentes locais, são suscetíveis a pontos únicos de falha, violações de dados e potencial manipulação por parte da autoridade central. Introduziu ineficiências e acrescentou custos às transações. O conceito de DLT surgiu como uma solução para esses problemas.

Avanços conceituais e tecnológicos que impulsionaram a ascensão do DLT

A partir da década de 1970, vários avanços tecnológicos no campo da criptografia e da computação tornaram o DLT uma possibilidade.

Em 1976, Whitfield Diffie e Martin Hellman lançaram as bases para a criptografia de chave pública – a tecnologia básica por trás da criptografia e descriptografia de dados usada atualmente no DLT.

Em 1982, os estudiosos Leslie Lamport, Robert Shostak e Marshall Pease escreveram um artigo inovador chamado The Byzantine Generals Problem, que forneceu a base conceitual para o DLT. Lamport et ai. ilustrou os desafios de alcançar consenso em um sistema distribuído quando alguns participantes podem ser maliciosos ou não confiáveis. Eles detalharam algoritmos simples para superar componentes com defeito em uma rede de computadores; dispositivos defeituosos podem enviar informações conflitantes para diferentes partes do sistema.

Posteriormente, vários estudiosos propuseram diferentes soluções para o problema de como os sistemas de computador devem lidar com informações conflitantes em um ambiente adversário. Isto resultou no desenvolvimento de diferentes mecanismos de consenso que são agora utilizados para sistemas de contabilidade distribuídos sem uma autoridade central.

Outro grande impulso ao DLT aconteceu em 1991. Stuart Haber e W. Scott Stornetta propuseram um sistema para registrar a data e hora de documentos digitais com uma cadeia de blocos criptograficamente segura. A solução deles serviu como precursora do conceito blockchain.

No entanto, estes conceitos e algoritmos ganharam pouca atenção antes do lançamento do Bitcoin e da sua tecnologia blockchain subjacente. A demonstração prática de como o DLT pode ser usado via Bitcoin trouxe a tecnologia para o primeiro plano. Atraiu investimentos significativos, resultando na rápida evolução dos tipos e aplicações de sistemas DLT.

Hoje, as aplicações do DLT se expandiram muito além das criptomoedas, desde o gerenciamento da cadeia de suprimentos, saúde e identidade digital até finanças descentralizadas (DeFi) e tokens não fungíveis (NFT).

Como funciona o DLT

Conforme mencionado anteriormente, o DLT funciona por meio de uma rede de computadores chamados nós. Esses nós, localizados em vários locais, mantêm coletivamente um banco de dados digital compartilhado e sincronizado de transações ou dados.

A estrutura de dados para armazenar essas transações normalmente é organizada em blocos (no caso do blockchain) ou algum outro formato adequado. Aqui está uma visão geral de como o DLT funciona.

Iniciando transação

Um nó participante cria uma nova transação a ser adicionada ao ledger. Os novos detalhes da transação são protegidos usando criptografia de chave pública para criar a assinatura criptográfica digital exclusiva da transação. Esta assinatura digital inclui uma chave pública (compartilhada com outros nós para verificar os dados) e uma chave privada. À medida que a nova transação é criada, uma solicitação é enviada a outros nós da rede P2P distribuída para verificá-la.

Verificando os dados da transação

Depois que os nós recebem a solicitação, cada nó trabalha de forma independente para verificar a validade de uma transação. Eles usam a chave pública compartilhada pelo iniciador da transação para descriptografar a assinatura digital da transação e verificá-la em relação às regras predefinidas.

Chegar a um consenso sobre a validade da transação

Uma vez verificados, os nós trabalham juntos para chegar a um consenso sobre a validade da transação. Eles empregam o algoritmo de consenso com o qual concordaram. Isso garante que todas as cópias da transação no registro sejam idênticas.

Por exemplo, pegue a mineração de Bitcoin. Os nós empregam o mecanismo PoW, popularmente conhecido como mineração, que inclui a resolução de quebra-cabeças matemáticos complexos para validar e adicionar novos blocos Bitcoin ao livro-razão da blockchain Bitcoin.

Adicionando a transação verificada ao banco de dados

Depois que a transação é validada, ela é anexada ao ledger e distribuída por todos os nós, atualizando o estado do ledger. Os nós na rede de contabilidade distribuída não podem alterar ou atualizar os detalhes da transação sem seguir o mesmo mecanismo de consenso novamente. Isso garante a imutabilidade e a integridade do livro-razão.

Aqui está uma representação visual de como funciona um livro razão blockchain.

Tipos de DLT

Existem diferentes tipos de DLTs com base nas tecnologias subjacentes usadas e no acesso fornecido a um registro distribuído. Cada um oferece vantagens distintas e atende a casos de uso específicos. Vamos ver em detalhes esses tipos de DLT.

3 tipos de DLT baseados em controle de acesso

Os três tipos de DLTs com base em quem pode participar de uma rede de razão distribuída são:

• DLT com permissão
• DLT sem permissão
• Híbrido DLT

1. DLT permitido ou privado

Um livro-razão autorizado exige que os participantes sejam aprovados antes de ingressar na rede. Os nós autorizados mantêm o razão. As plataformas permitidas permitem uma validação mais rápida das transações e oferecem maior privacidade.

Por exemplo, o projeto de moeda estável Diem do Facebook (anteriormente conhecido como Libra) era um DLT autorizado. Apenas os membros da Associação Diem receberam autoridade de validação. Outro exemplo seria o hyperledger fabric, um blockchain de código aberto da Linux Foundation projetado para uso empresarial.

2. DLT público ou sem permissão

Em um livro-razão distribuído sem permissão, qualquer pessoa pode ingressar na rede sem aprovação, ou seja, é pública. O livro-razão é mantido por ação colaborativa entre nós da rede pública e é acessível a todos. Os blockchains Bitcoin, Ethereum e Litecoin são exemplos de DLTs públicos.

3. DLT híbrido

Este tipo de DLT combina os benefícios de privacidade de um sistema de contabilidade distribuída com permissão com a transparência de um sistema de contabilidade distribuída sem permissão. O DLT híbrido oferece às empresas flexibilidade significativa para escolher quais dados desejam tornar públicos e quais dados desejam manter privados.

6 tipos principais de DLT baseados em tecnologias subjacentes

Os seis tipos de DLT, dependendo do tipo de mecanismos de consenso e estrutura de dados utilizados, são:

• Blockchain
• Gráfico acíclico direcionado (DAG)
• Emaranhado
• Cadeia lateral
• Holochain
• Hashgráfico

1. Blockchain

Blockchain é o tipo DLT mais conhecido. Os dados neste tipo de DLT são estruturados como uma lista de blocos. Cada bloco representa uma coleção de dados. Depende dos mineradores para selecionar e agregar os dados em uma cadeia sequencial de blocos.

Todos os blocos são vinculados criptograficamente ao anterior, formando um ledger imutável e transparente. As blockchains podem ser públicas ou privadas, dependendo do design da rede. Os aplicativos Blockchain variam de criptomoedas a contratos inteligentes.

2. Gráfico acíclico direcionado (DAG)

Ao contrário da estrutura de lista sequencial seguida pelo blockchain, o DAG adiciona transações como um gráfico direcionado ou uma estrutura semelhante a uma árvore. Cada transação confirma múltiplas transações anteriores, criando uma teia de transações interconectadas sem formar uma cadeia estrita. À medida que várias transações são processadas simultaneamente, o DAG fornece maior taxa de transferência de transação e tempo de confirmação mais rápido do que o blockchain. Isso permite uma rede descentralizada mais escalável e eficiente.

3. Emaranhado

O Tangle é um DLT baseado em DAG de código aberto projetado para a Internet das Coisas (IOT) pela organização Internet of Things Applications (IOTA). Um nó que emite qualquer nova adição ao livro-razão deve aprovar duas transações enviadas anteriormente, tornando a adição e validação de dados mais fácil do que o blockchain.

Isso também elimina a necessidade dos mineradores ou do processo de mineração aprovarem as transações no registro, ao contrário do Blockchain. Esse processo torna a tecnologia Tangle de baixo consumo de energia.

4. Cadeia lateral

Sidechain é um sistema de contabilidade distribuído secundário conectado a um sistema principal por meio de uma peg bidirecional. A peg bidirecional permite a transferência bidirecional de dados de transação. Sidechains podem ter seu próprio mecanismo de consenso, separado da cadeia principal. É usado principalmente em blockchain para dimensionar o livro-razão principal.

5. Holocadeia

Holochain é um DLT exclusivo projetado para facilitar aplicativos descentralizados. Ele usa uma abordagem centrada no agente inspirada no GitHub e no BitTorrent. Não há consenso global. Em vez disso, cada nó da rede é considerado um agente autónomo responsável pelos seus dados e interações, proporcionando um forte controlo sobre os seus dados.

6. Hashgráfico

Hashgraph é outro DLT baseado em DAG. Ele usa um algoritmo de votação virtual e um protocolo de fofoca como parte de seu mecanismo de consenso. Com o protocolo gossip, os nós comunicam continuamente todos os dados da transação para outros nós aleatoriamente, permitindo que as informações da transação proliferem rapidamente por toda a rede.

Prós e contras do DLT

Os proponentes da DLT destacam várias vantagens potenciais em relação aos livros-razão centralizados tradicionais e outros tipos de livros-razão compartilhados. Dito isto, a tecnologia ainda está em evolução e pode representar novos riscos e desafios. Vejamos as vantagens e desvantagens do DLT para ter uma ideia de seu potencial e limitações.

Principais vantagens do DLT

Abaixo estão as vantagens mais importantes da DLT, embora generalizações sejam difíceis devido ao desenvolvimento de diferentes tipos de DLT.

• A descentralização elimina a necessidade de intermediários e promove a confiança e a transparência entre os participantes. Para as empresas, isso pode se traduzir em custos mais baixos, melhor escalabilidade e tempo de lançamento no mercado mais rápido.
• Maior transparência, uma vez que todos os membros da rede possuem uma cópia totalmente idêntica do livro-razão distribuído.
• Auditoria fácil , pois o registro sequencial de dados cria uma trilha de auditoria permanente. Isto reduz potencialmente a fraude e elimina os custos de reconciliação.
• Automação com contratos inteligentes que executam códigos automaticamente quando determinadas condições são atendidas, como pagamento de faturas.
• Segurança cibernética aprimorada com seus mecanismos de segurança criptográfica e natureza distribuída, que elimina o ponto único de ataque.

Desvantagens do DLT

Como a DLT ainda está em evolução, muitas questões regulatórias e legais ainda precisam ser resolvidas. Aqui estão os desafios tecnológicos, legais e regulatórios mais comuns relacionados ao DLT:

• Falta de maturidade e de padrões da indústria , pois a tecnologia ainda está nos estágios iniciais de desenvolvimento. Isto levanta dúvidas sobre a resiliência e robustez do sistema.
• A interoperabilidade entre diferentes sistemas DLT e sistemas legados é difícil de alcançar sem os padrões da indústria.
• Surgem questões sobre escalabilidade se o DLT for amplamente adotado, aumentando o volume de transações.
• Incerteza regulatória , pois diferentes estados podem ter regras diferentes. Isto pode criar desafios de conformidade para empresas que utilizam DLT.
• Vulnerabilidades desconhecidas e ameaças à segurança cibernética não resolvidas, como ataques Sybil.
• Preocupações ambientais ao usar mecanismos de consenso que consomem muita energia, como PoW para mineração de Bitcoin.

Use casos de DLT com exemplos

Conforme mencionado anteriormente, o DLT tem uma ampla gama de aplicações potenciais em vários setores. Vamos nos aprofundar em alguns dos casos de uso de DLT em diferentes setores.

Setor financeiro e bancário

DLT, particularmente blockchain, é parte integrante da revolução fintech. As aplicações do DLT vão desde serviços bancários e pagamentos até seguros e compliance.

As aplicações potenciais da DLT incluem contratos inteligentes, moedas digitais, pagamentos transfronteiriços, negociação e liquidação de títulos, registos de ativos, etc. Muitos bancos e instituições financeiras estão a executar provas de conceito para explorar a viabilidade e avaliar o impacto de diferentes Tecnologia DLT para esses casos de uso.

Os bancos dos EUA, por exemplo, estão a executar um projeto piloto para um projeto de liquidação de ativos digitais utilizando um livro-razão distribuído. Os bancos centrais de muitos países também estão explorando moedas digitais de bancos centrais (CBDCs) baseadas na tecnologia blockchain.

Gestão da cadeia de abastecimento

Um dos casos de uso mais promissores do DLT é o gerenciamento da cadeia de suprimentos. As primeiras iniciativas mostraram como a DLT torna os produtos mais rastreáveis, agiliza a faturação, permite entregas mais rápidas e económicas e melhora a coordenação entre fornecedores, compradores e instituições financeiras.

O Walmart Canadá, por exemplo, empregou a tecnologia blockchain e criou um sistema automatizado para gerenciar faturas e pagamentos a suas 70 transportadoras terceirizadas. Este sistema reduziu as disputas relacionadas a discrepâncias nas faturas de mais de 70% para menos de 1%.

Assistência médica

Manter os registros de saúde seguros é uma das aplicações mais populares do DLT no setor de saúde, visto que a indústria relatou 707 violações de dados somente em 2022. O DLT facilita o armazenamento e o compartilhamento seguro de registros eletrônicos de saúde com suas técnicas de criptografia. Rastrear sua cadeia de suprimentos ajuda a rastrear e verificar os medicamentos e dispositivos farmacêuticos. O DLT também suporta o registro de dados de ensaios clínicos.

Por exemplo, a Mayo Clinic está experimentando uma plataforma blockchain para registrar e gerenciar dados de seu ensaio clínico para hipertensão.

Imobiliária

As aplicações potenciais do DLT no setor imobiliário vão desde facilitar a busca de propriedades e simplificar o gerenciamento de títulos de propriedade até transferências de propriedade. Isto reduz a burocracia e os custos administrativos, ao mesmo tempo que proporciona proteção de dados e um registo imutável da propriedade.

Outro caso de uso que está sendo explorado simultaneamente pelos setores financeiro e imobiliário é como os ativos do mundo real podem ser convertidos em tokens digitais para negociação. Essa tokenização promove a liquidez dos ativos, a propriedade fracionada e reduz os custos de transação.

Governo e setor público

O DLT tem a oportunidade de fornecer serviços governamentais melhores e mais rápidos. Ele é útil na manutenção segura de vários bancos de dados governamentais, no fornecimento de certificados governamentais digitais e na facilitação de registros de ativos.

A Estônia, por exemplo, usa blockchain para manter seu registro de saúde, propriedade e negócios. Também fornece identificações digitais aos seus cidadãos, que podem utilizá-las para usufruir de serviços governamentais.

O futuro é distribuído

Houve anos de hype em torno de DLT, blockchain e seus recursos. Mas o entusiasmo está dando lugar a casos de uso práticos.

À medida que as organizações passam de pilotos e provas de conceito para iniciativas mais práticas e do mundo real, a adoção da DLT deverá acelerar. Além disso, à medida que a tecnologia amadurece, surgirão soluções escaláveis, abordando as limitações que impedem a adoção generalizada. Portanto, abrace o futuro distribuído com possibilidades ilimitadas.

Explore mais sobre o mecanismo de consenso de prova de participação que deverá desempenhar um papel fundamental no futuro das tecnologias descentralizadas.