UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
JULIE MACIEL GONÇALVES
UM ESTUDO A CERCA DO BITCOIN
Niterói
2018
JULIE MACIEL GONÇALVES
UM ESTUDO A CERCA DO BITCOIN
Trabalho de Conclusão de Curso subme-tido ao Curso de Tecnologia em Sistemas de Computação da Universidade Federal Fluminense como requisito parcial para obtenção do título de Tecnólogo em Sis-temas de Computação.
Orientadora:
Julliany Sales Brandão
NITERÓI
2018
JULIE MACIEL GONÇALVES
UM ESTUDO A CERCA DO BITCOIN
Trabalho de Conclusão de Curso subme-tido ao Curso de Tecnologia em Sistemas de Computação da Universidade Federal Fluminense como requisito parcial para obtenção do título de Tecnólogo em Sis-temas de Computação.
Niterói, 18 de junho de 2018. Banca Examinadora:
_________________________________________ Profa. Julliany Sales Brandão, DSc. – Orientadora
CEFET/RJ – Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca
_________________________________________ Prof. Leandro Soares de Sousa, DSc. – Avaliador
Dedico este trabalho a Deus, a mi-nha família, ao Iago e a Maria pelo apoio ao decorrer desse caminho.
AGRADECIMENTOS
A Deus, que sempre iluminou a minha cami-nhada.
A minha Orientadora Julliany pelo estímulo e atenção que me concedeu durante a elabora-ção do trabalho.
Aos Colegas de curso pelo incentivo e troca de experiências.
E a todos os meus familiares e amigos pelo apoio e colaboração.
“Tente uma, duas, três vezes e se possível tente a quarta, a quinta e quantas vezes for necessário. Só não desista nas primeiras ten-tativas, a persistência é amiga da conquista. Se você quer chegar aonde a maioria não chega, faça o que a maioria não faz.”.
RESUMO
Este trabalho é o resultado de um estudo feito sobre o Bitcoin, a moeda virtual mais conhecida atualmente. O objetivo do trabalho é demonstrar a importância da moeda virtual totalmente nova e descentralizada, o porque ela se tornou uma das formas mais usadas para se fazer transferências eletrônicas. Será abordada a história de como foi criada, a sua definição e conceitos básicos necessários para o entendi-mento, além de explicar detalhes de sua estrutura, também será descrita a estrutura da blockchain e como é feita a mineração e transações de Bitcoins e o funcionamento das carteiras.
Palavras-chaves: Bitcoin; blockchain; mineração; descentralização.
ABSTRACT
This work is the result of a study done on Bitcoin, the most well-known virtual currency. The purpose of the paper is to demonstrate the importance of a totally new and decentralized virtual currency, why it has become one of the most widely used ways to make electronic transfers. It will be approach the history of how it was created, its definition and basic concepts necessary to understand, besides explaining details of its structure, will also be talked about the structure of the blockchain and how is done the mining and transaction of Bitcoin and the function of the wallets.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Modelo centralizado, descentralizado e distribuído [18] ... 27
Figura 2 – Criptografia de chave pública adaptado de [20] ... 30
Figura 3 - Entradas e saídas função hash ... 31
Figura 4 - Uma colisão em uma função hash adaptado de [21] ... 32
Figura 5 - Reversão de uma função hash ... 33
Figura 6 - Árvore de Merkle [22] ... 34
Figura 7 - Modelo simplificado da blockchain [23] ... 37
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Comparação entre moedas [7] ... 25
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
P2P – Peer-to-peer, ou traduzido, par-a-par BTC – Bitcoin
SUMÁRIO
RESUMO... 8
ABSTRACT ... 9
LISTA DE ILUSTRAÇÕES ... 10
LISTA DE TABELAS ... 11
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ... 12
1 INTRODUÇÃO ... 15
2 UM POUCO DA HISTÓRIA ... 18
3 POR DENTRO DA MOEDA ... 24
3.1 O QUE É BITCOIN? ... 24 3.2 CONCEITOS BÁSICOS ... 26 3.2.1 REDES P2P ... 26 3.2.2 CHAVES PÚBLICAS ... 29 3.2.3 FUNÇÃO DE HASH ... 30 3.2.4 ÁRVORE DE MERKLE ... 33 4 COMPONENTES DO BITCOIN ... 35 4.1 BLOCKCHAIN ... 35 4.2 TRANSAÇÕES ... 37 4.3 MINERAÇÃO ... 39 4.4 CARTEIRAS... 41 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 43 REFERÊNCIAS BIOGRÁFICAS ... 44
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INTRODUÇÃO
A necessidade de um modo padronizado para contabilizar riquezas e trocar mercadorias é quase tão antiga quando a convivência em sociedade. Ao longo do tempo, a moeda passou por grandes modificações, adquirindo várias formas e repre-sentações e diversos objetos foram usados como essa finalidade, como ouro, prata, especiarias, animais e entre outros. A troca era feita baseada na utilidade da merca-doria para cada pessoa, essa era a maneira que utilizavam para fazer negócios [1].
Com o tempo e o crescimento das sociedades, as trocas foram se tornando complicadas e ineficientes, pois para funcionar dependia da existência de necessida-des convenientemente inversa e se fazia necessário pensar em um novo método. Por isso, em meados do século VII a.C. os gregos criaram a moeda metálica com um valor padronizado pelo Estado, ainda não da maneira como é conhecida hoje, mas que ainda assim foi uma revolução na época, pois facilitou a coleta de impostos e também permitiu que as classes mais pobres acesso a riquezas [2].
Esse modelo foi cada vez mais refinado e adaptado, se transformou em papel e até hoje é a maneira usada para atividades financeiras. O dinheiro como o papel-moeda foi gradualmente sendo transformado, em muitos países, em apenas valores em uma conta ou a cartões de crédito. E graças aos avanços da tecnologia, foi possível revolucionar novamente a maneira de como se fazia trocas.
Essas moedas virtuais conhecidas como criptomoedas, como o próprio nome diz, se caracteriza por ter uma criptografia diferente, tanto para a geração de moedas quanto para a validação de transferências, o Bitcoin é a implementação do conceito criptomoeda, com o ideal de criar uma nova forma de dinheiro sem terceiros, ao contrário das moedas físicas, ou seja, as moedas que usamos no cotidiano sendo elas feitas de papel ou de metais, que necessitam de um Banco Central ou governo para mantê-las.
Muito ainda se questiona se o Bitcoin poderia ser ou não considerado di-nheiro, mas com o passar do tempo se torna cada vez mais uma opção viável para
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substituir as moedas convencionais. As criptomoedas vieram com o objetivo de me-lhorar, facilitar e expandir a maneira como se faz pagamentos, sem intervenção estatal ou de instituições particulares, retirando qualquer intermediário que cobrar taxas ou documentações, evita a burocracia e aumenta a velocidade na qual se faz pagamen-tos, com o Bitcoin a possibilidade de fazer transações para qualquer pessoa, em qual-quer lugar do mundo e sem limite de valor se tornou real. Para se ter uma noção melhor, em 2009 uma unidade da moeda valia menos que U$1,00, e no ano de 2017, chegou a ser cotada em torno de U$20.000,00, graças a esse sucesso que foi possível o surgimento de muitas outras criptomoedas alternativas.
A primeira das criptomoeda a ser criada foi o Bitcoin e atualmente é a mais conhecida e veio ganhando força nos últimos anos. Existem muitas outras criptomoe-das estão caminhando pelo mesmo caminho, algumas tão promissoras quanto o Bitcoin. Pode-se citar alguns exemplos de criptomoedas que foram desenvolvidas a partir do Bitcoin e que atualmente estão entre as moedas mais valorizadas, como a Ripple que foi criada por ex-desenvolvedores do Bitcoin e é vista por muitos como o sucessor lógico do Bitcoin. Outra com grande potencial é a IOTA que é a primeira criptomoeda que não utiliza um blockchain, blocos de dados que registram todas as operações feitas na tecnologia1, e que está concentrando em se tornar a principal
moeda para pagamentos máquina a máquina e estima-se que vá permitir transações
off-line [3].
O Bitcoin é muito mais que só um simples ativo, ele é um sistema monetário complexo que traz para o arranjo financeiro diversas inovações. De maneira simplifi-cada, o Bitcoin pode ser considerado por muitos como o “ouro digital” [4], já que sua é proposta é ser escasso e que não possui uso além do monetário.
O grande diferencial entre o Bitcoin e outras moedas físicas, é a maneira de como esse novo conceito de sistema de contabilidade se mostra extremamente eficiente e sem depender de terceiros, as transferências são feitas de forma segura, grande parte devido a criptografia utilizada, também fornece um pseudo-anonimato aos seus usuários.
1 No caso do Bitcoin a blockchain é essencial para seu funcionamento e será melhor explicada no
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Por se mostrar como uma moeda de tanto peso quanto outras moedas físi-cas, muitos governos veem o Bitcoin como uma ameaça, alegando que é um risco para a economia mundial, inclusive fazendo boicotes, como o que aconteceu recen-temente com a Coréia do Sul, que estava considerando o banimento do comércio de criptomoedas, alegando visar a proteção de investidores [5], sendo um dos motivos para a moeda ter operado em baixa no início do ano. O principal temor com as cripto-moedas é o risco com a popularização da moeda digital. Pois com isso, a moeda física possivelmente perderia seu valor. Porém mesmo com as tentativas de eliminar as criptomoedas, elas não param de crescer e ganhar novos adeptos.
A febre do Bitcoin não se deve somente na área financeira, mas também na computação, utilizando conceitos que pouquíssimo se conhecia na época em que foi lançado, como exemplo o blockchain [6], fez com que abrisse os olhos tanto de grandes empresas, quanto da comunidade acadêmica para a adaptação de sua tec-nologia em bancos, programas de validação de dados, entre outros, mas isso será mais detalhado nos capítulos seguintes.
Diante dessas informações, o foco desse trabalho é apresentar de forma clara e precisa as características da moeda, sua história, seu funcionamento, e as pesquisas que estão sendo feitas com a tecnologia do Bitcoin.
No segundo capítulo será apresentado um pouco da história do dinheiro, mostrando sua evolução, passando pelas trocas entre comerciantes, até chegar as atuais criptomoedas, e como ela se transformou ao ponto até atender da melhor forma os desejos dos usuários e se tornando o que é hoje.
O terceiro capítulo será descrito o que é o Bitcoin, além de conceitos es-senciais para a compreensão do funcionamento interno do Bitcoin, como redes p2p, função de hash e chaves públicas.
As informações do terceiro capítulo fornecerão conhecimento necessário para compreender o quarto capítulo, tal qual é descrito como funcionam as tecnologias que sustentam o Bitcoin, como o blockchain e a mineração. E finalmente terminando esse capítulo descrevendo como funciona carteiras de Bitcoin, e possíveis vulnerabi-lidades.
O quinto capítulo conclui o trabalho com as considerações sobre o tema, indicação de trabalhos futuros e alguns exemplos de pesquisas que são baseadas na tecnologia do Bitcoin.
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UM POUCO DA HISTÓRIA
Muitos sistemas monetários foram utilizados pela sociedade até chegar ao modelo atual e pouco se acredita que esse será o último. Inicialmente eram feitas trocas de excedentes produzidos pelo homem com a caça e plantação essas trocas eram conhecidas como escambo, por exemplo se alguém quisesse comprar algodão e tivesse disponível para a troca feijão, deveria encontrar alguém que precisasse de feijão e que tivesse arroz disponível, com o tempo perceberam que esse sistema pos-suía um grande problema, conhecido como a dupla coincidência de interesses, ele dependia inteiramente de coincidência entre os desejos, tornando-se ineficaz e que dificultava as trocas.
Como o estilo de vida de nômade estava dando espaço para se estabelecer em um lugar fixo, naturalmente foram surgindo as primeiras moedas, na tentativa de organizar e padronizar as trocas. Para isso utilizaram mercadorias que tinham uma grande demanda, como o gado, o sal entre outros, a moeda em si pode ser descrita como um intermediário para trocas, entretanto muitos outros problemas surgiram pelo uso de mercadorias, pois estavam sujeitas a variação de valor, por serem perecíveis e por não serem fracionados.
A necessidade de mudança fez com que metais preciosos, como o cobre, ouro e a prata, transformados em moedas fossem utilizados para transações, princi-palmente por resolver muitos dos problemas que vinham com o escambo. O metal não perecia, poderia ser facilmente dividido, assim como adicionava beleza e pratici-dade nas transações comerciais.
A utilização da moeda metálica como uma moeda segura e aceita por todos é muito recente, estando intimamente ligado com o capitalismo (final do século XVII), e a sofisticação dos instrumentos de troca. Embora a moeda metálica já exista a bas-tante tempo a segurança e aceitação só foram adquiridas nos últimos duzentos anos.
Somente após muito tempo que as moedas de metal foram sendo padroni-zadas [1], de acordo com a sua pureza e pesagem específica, e ganhavam uma marca com o símbolo de algum reino ou governante. Esse procedimento significou, a prática da cunhagem, que garantiam a aceitação da moeda sem que o receptor tivesse que
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fazer a pesagem ou avaliação da moeda, já que valor daquela moeda já tinha sido estabelecido anteriormente.
Com o passar do tempo, muito por causa do nacionalismo, o governo ou estado tomou o controle sobre a criação de novas moedas ou notas pela depreciação do dinheiro, visando fixar o preço, regular o mercado e tributar a população de forma mais prática. Em troca os governos ofereciam protecionismo, controle de capitais e zonas cambiais [7].
Porém esse controle do governo trouxe consigo inconvenientes, com a re-gulação veio também as taxas e a burocracia, tornando pagamentos e transferências, mas lentas e mais caras, além de estar sujeito a crises financeiras.
As moedas hoje emitidas pelo governo não possuem lastro2, somente a
confiança do governo. Um país deve imprimir dinheiro de acordo com a produção de riquezas gerada pelo mesmo, caso ocorra a produção de mais dinheiro do que se pode garantir, surge um cenário de hiperinflação. Todo o sistema econômico é influ-enciado pela criação do dinheiro. Durante o período histórico pode se encontrar diver-sos exemplos negativos de que a manipulação da oferta de dinheiro, com prejuízos ao sistema econômico.
Atualmente as moedas como o real e o dólar são emitidas pelo governo, fazendo que um grupo exclusivo de pessoas tenham o controle da moeda, de acordo com Fernando Ulrich, “o cidadão não tem controle algum sobre seu dinheiro e está à mercê das arbitrariedades dos governos e de um sistema bancário cúmplice e conve-niente” [7], e quanto mais passa o tempo mais exigem informações da sociedade, extinguindo qualquer privacidade que um cidadão comum poderia ter.
Um estudo desenvolvido pelo DollarDaze.org apresenta, com base em 775 moedas, a falta de precedente histórico de que uma moeda tenha retido o seu valor com êxito, pelo menos 20% delas fracassaram por causa da hiperinflação, outras 21% foram inutilizadas pelas guerras, 12% foram destruídas por movimentos de indepen-dência, 24% foram monetariamente reformadas, terminando com 23% que ainda es-tão em circulação, com indícios de que seguirão o mesmo caminho que as outras. Historicamente, a vida média de uma moeda é apenas de 27 anos [8].
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Um fator crucial para o Bitcoin ser possível foi a invenção da internet, que possibilitou a distribuição de informação de muitos para muitos e revolucionou a co-municação, isso fez com que a sociedade tomasse rumo cada vez mais para um sis-tema descentralizado, a colaboração e a novos empreendimentos. O Bitcoin veio com a mesma expectativa, revolucionar o sistema financeiro. A consolidação da internet e da criptografia criou a base tecnológica que o Bitcoin precisava para sair do papel e se tornar realidade.
Já na década de 70, grupos de pessoas com ideias liberais e até anarquis-tas, chamados de cyberpunks, discutiam sobre poder que o governo exercia sobre a economia do país, trabalhavam para transformar o modo que se entende e usa o di-nheiro, visando reestruturar o próprio sistema financeiro e a criação de uma nova or-dem econômica. Eles acreditavam que esse objetivo poderia ser conquistado com uma forte criptografia e privacidade online.
Supõe-se que o criador do Bitcoin tenha se fundamentado na ideia de que poderia existir uma moeda eletrônica que não se apoiaria em instituições privadas ou governamentais, ou seja, sem a participação de um terceiro indivíduo. Então no dia 31 de outubro de 2008, um programador apenas identificado com Satoshi Nakamoto, disponibilizou em um fórum aberto sobre criptografia um arquivo chamado, “Bitcoin: a
Peer-to-Peer Eletronic Cash System”, contendo nada mais nada menos que o
funcio-namento do sistema que iria revolucionar o campo financeiro e bancário. Não se sabe até hoje quem é Satoshi Nakamoto, existem teorias de que Satoshi era o grupo de pessoas que estão envolvidas no projeto inicial do Bitcoin, ou até um programador de 64 anos. Entretanto nenhuma dessas teorias foi confirmada, a verdade é que a iden-tidade de Satoshi talvez nunca seja revelada.
A criação do Bitcoin se deu logo após a crise financeira de 2008, uma das maiores crises econômicas do mundo, os fatores primordiais foram o excesso de regulamentação do setor financeiro, o avanço da intervenção do estado, medidas des-necessárias de autoridades monetárias no século 21 e a redução da privacidade nos meios digitais.
O Bitcoin foi a primeira moeda virtual a ser criada, apesar de anteriormente terem ocorrido tentativas, como dito anteriormente, de criar um sistema parecido com o sistema que é usado no Bitcoin, como exemplo podemos citar o Digicash [9] que foi o que mais chegou perto de conseguir fazer esse ideal de moeda “livre”, pode se assim
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dizer, se tornar realidade, entretanto nenhuma das tentativas obteve sucesso, os prin-cipais motivos para não ter se tornado realidade foi o fato da moeda não ser totalmente descentralizada ou não tinha conseguido resolver o problema de “gasto duplo”, o Bitcoin foi o primeiro que apresentou uma solução para os dois problemas e ainda sim apresentar uma ideia executável e o mais importante segura e com privacidade.
O primeiro bloco de dados de Bitcoin foi criada exatamente no dia 03 de janeiro de 2009, chamado “Genesis Block”, contendo uma transferência de 50 BTC (Bitcoin) [10], no código do bloco havia uma mensagem “The Times 03/Jan/2009
Chancellor on brink of second bailout for banks”3 em referência a um artigo publicado
pelo The Times [7], que fazia alusão a necessidade de eliminar intermediários criando uma moeda voltada para as pessoas. Alguns dias depois foi disponibilizado aberta-mente o download para cliente o Bitcoin v01, para que qualquer um tivesse acesso. Dois dos problemas mais graves recentes, estão ligados diretamente a co-lapsos econômicos, como o de 1929 e de 2008, sendo a mais recente relacionada com a queda do banco Lehman Brothers, conhecida como a maior falência da história dos Estados Unidos [11], o momento na qual se encontrava o sistema financeiro mun-dial não era bom, o que trouxe muita desconfiança e insatisfação da população para com esse sistema.
O intuito da criação do Bitcoin, segundo Fernando Ulrich, era de fornecer um sistema financeiro mais seguro, de código aberto, totalmente descentralizado. A população não tem controle sobre seu próprio dinheiro, ficando à mercê do governo, e sujeita a crises financeiras.
“Este é o paradigma do atual milênio: crescente perda de privacidade finan-ceira; autoridades monetárias centralizadas e opressivas que abusam do di-nheiro, isentas de qualquer reponsabilidade” [7, p. 37].
Graças a essa situação o Bitcoin ganhou certo destaque na mídia mundial. Essa notoriedade atraiu a atenção de programadores e entusiastas da área de com-putação e economia, atraídos pela premissa de um sistema financeiro descentralizado e pela sua privacidade. Meses depois, o valor estimado era de que um dólar valia aproximadamente 1.309,03 BTC [11], baseado na taxa de câmbio estabelecido pelo New Liberty Standard, que se baseou na quantidade de eletricidade necessária para
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minerar um Bitcoin. Mesmo com o crescimento de usuários passou-se muito tempo antes da primeira compra com o Bitcoin.
Em 22 de maio de 2010, um usuário comprou uma pizza por 10 mil BTC, que na época equivalia a 25 dólares. Registrando pela primeira vez o preço de um Bitcoin. O próximo registro só aconteceria em 17 de julho de 2010, em uma transação feita em uma casa de câmbio, Mt.Gox. A partir desse momento, o Bitcoin foi ganhando cada vez mais adeptos e consequentemente mais transações foram realizadas.
Com o crescimento acelerado e sua grande promessa de privacidade, abriu espaço para que compras anônimas fossem realizadas, apesar de todas suas transa-ções ficarem registradas na blockchain, que será melhor explicada no capítulo quatro, no registro somente informa a sequência de identificação da carteira, onde fica arma-zenado os Bitcoins do usuário.
Se por um lado o anonimato protege os consumidores da possibilidade de roubo de suas informações, por outro lado traz uma privacidade que estimula o co-mércio ilegal a utilizar o Bitcoin como moeda, dificultando a identificação de crimino-sos.
Com isso em mente, em 2011, foi lançada a Silk Road, se tratava de um site de mercado negro acessado através da “Deep Web”4, para a compra de drogas,
armas e entre outros produtos e atividades ilícitas. O único método de pagamento aceito na Silk Road era o Bitcoin. Esse site se aproveitava do anonimato que a Deep web fornecia, e também da privacidade do Bitcoin, para que usuários tivessem acesso a produtos ilegais online.
Entretanto, apesar de um estudo estimar o total de transações da Silk Road ao mês, a aproximadamente 1,2 milhão de dólares, o total de transações que o Bitcoin acumulou durante junho de 2013, era de 770 milhões de dólares, ou seja, as vendas da Silk Road equivaliam a menos de 0,20% das transações feitas com o Bitcoin [12]. O site foi derrubado temporariamente pelo FBI em 2013, ainda assim, foi o suficiente para se criar um preconceito sobre a moeda, que ficou conhecida como a moeda pre-ferida do mercado negro [13].
4 Deep Web é basicamente um conjunto de sites que não podem ser acessados por mecanismos de
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A garantia das carteiras e dos pagamentos é o sistema de criptografia as-simétrica, também conhecida como criptografia de chave pública, que em linhas gerais é uma assinatura para validar a transferência. No caso do Bitcoin, todas as transações são enviadas para todos os computadores da rede, isso impede que um hacker tente roubar os Bitcoins de alguém. Além de impedir o gasto duplo com a mesma moeda, para alguém conseguir seria necessário recalcular todos os blocos até hoje.
Mesmo com esse processo de validação, em 2010 encontraram uma falha existente no protocolo Bitcoin, que permitiu que algumas pessoas criarem 180 milhões de Bitcoins. O erro foi corrigido logo depois com a criação de uma versão atualizada, depois disso não houveram mais falhas no sistema.
O que não impede de ocorrerem ataques a sites de câmbio ou sites de carteiras virtuais. O caso mais conhecido foi o ataque a empresa Mt Gox em 2014, sendo conhecida no mundo como a maior plataforma de venda e compra de Bitcoins, teve que fechar as portas, após serem roubados o equivalente a 450 milhões de dó-lares na época [14], que fez com que se fosse questionado se a moeda sobreviveria. Até hoje entidades públicas usam esses ataques como argumentos para regularizar e “controlar” a moeda, porém mesmo após barreiras e bolhas, que é quando um ativo valoriza muito antes de perder o seu valor, o Bitcoin continua cres-cendo e ganhando adeptos, passando em 2017 da marca de 18.000 dólares [15]. Essa tecnologia muito promissora ainda, que há alguns anos era inconcebível, agora se mostra viva, e pode se torne o próximo passo da evolução financeira.
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POR DENTRO DA MOEDA
Para o melhor entendimento do tema, este o capítulo foi dividido em duas seções. A seção 3.1 apresenta o que é o Bitcoin, informando suas principais caracte-rísticas, na seção 3.2 serão explicados os temas bases essenciais para o entendi-mento do sistema, será abordado redes P2P, criptografia de chave pública, assinatura digital e função de hash. E nas seções seguintes explicando os conceitos de
block-chain e mineração.
3.1 O QUE É BITCOIN?
Entender o conceito de Bitcoin é simples. Ele é uma tecnologia digital que permite reproduzir em pagamentos eletrônicos a eficiência dos pagamentos com cé-dulas, descrita anteriormente. Pagamentos com Bitcoins são rápidos, baratos e sem intermediários. Além disso, eles podem ser feitos para qualquer pessoa, que esteja em qualquer lugar do planeta, sem limite mínimo ou máximo de valor.
Bitcoin é basicamente uma moeda, só que ela não existe fisicamente, ela é puramente digital, na qual pode ser usada como pagamento ou armazenada assim como outras moedas como o real, euro ou dólar. Por definição, também pode se con-siderar o dólar como moeda digital se pensar que pode ser enviada para outros ou utilizada em compras online, porém ele é “controlado” por um sistema central, seja um banco central ou instituição privada, tornando o Bitcoin a primeira moeda com um sistema de pagamento que é totalmente descentralizado, não dependendo de tercei-ros para ser emitido.
“Como um tipo de moeda virtual, o Bitcoin é um meio de troca criado e arma-zenado eletronicamente, sem possuir apoio de uma autoridade por parte do
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governo, banco central ou uma mercadoria como o ouro. Assim como as mo-edas tradicionais, as momo-edas virtuais, como o Bitcoin, podem ser usadas para adquirir bens e serviços de qualquer pessoa que esteja disposta a aceita-la como forma de pagamento” [16]
Para Ulrich [7, p. 67], o Bitcoin é uma forma de moeda superior às demais, por incorporar a escassez relativa do ouro atrelada à transportabilidade e divisibilidade dos substitutos do dinheiro, principalmente aqueles que estão na forma digital mo-derna, que precedem de terceiros fundiários, como bancos, eliminando-se o risco da contraparte.
Tabela 1 - Comparação entre moedas [7]
Atributos Ouro Papel-moeda Bitcoin
Durabilidade Alta Baixa Perfeita
Divisibilidade Média Alta Perfeita
Maleabilidade Alta Alta Incorpóreo
Homogeneidade Média Alta Perfeita
Oferta (Escassez) Limitada pela natu-reza Ilimitada e contro-lada politicamente Limitada matemati-camente Dependência de
terceiro fiduciários Alta Alta
Baixa ou quase nula
Os usuários do Bitcoin comunicam-se entre si utilizando uma rede peer-to-peer, na qual permite a troca direta entre os usuários, sem necessidade de uma ter-ceira pessoa. A implementação da pilha do protocolo Bitcoin, está disponível como
software de código aberto, pode ser executada em uma ampla variedade de
disposi-tivos de computação, incluindo laptops e smartphones, se tornando uma tecnologia de fácil acesso.
Os usuários podem fazer a transferência de Bitcoins através da rede utili-zando a moeda virtual e utilizar da mesma maneira que uma moeda comum não-vir-tual, citando exemplos a compra e venda de bens em um site, pode ser enviada para outros países sem cobrança de taxas, pode fazer o pagamento de dívidas e entre
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outras. Os Bitcoins podem ser comprados, vendidos, trocados ou minerados, será melhor explicado nos próximos capítulos. Apesar de ser um sistema complexo por envolver diversas áreas, como a criptografia ou redes ponto-a-ponto, é muito simples de ser utilizado e prático.
O Bitcoin utiliza topologia ponto-a-ponto (peer-to-peer ou P2P), ou seja, sua estrutura não tem intermediários e não possui uma unidade central para o controle de operações. Os Bitcoins são gerados por um procedimento intitulado “mineração”, que consiste na resolução de problemas matemáticos ao mesmo tempo que validam as transações ocorridas, na prática isso retira a necessidade de uma terceira pessoa para a validação de transações, processo será melhor detalhado no capítulo 5.
3.2 CONCEITOS BÁSICOS
Nesse tópico é explicado alguns assuntos pertinentes para o entendimento da estrutura do Bitcoin, como redes ponto-a-ponto, chaves pública, função de hash e árvores de Merkle.
3.2.1 REDES P2P
A sigla P2P (do inglês Peer to peer, que significa par-a-par, ou simples-mente ponto-a-ponto), o nome refere ao formato na qual estão dispostos os computa-dores interligados à rede. Esse modelo é a contraparte das arquiteturas de rede tradi-cionais, sua principal característica é descentralizar funções conventradi-cionais, ou seja, nas redes ponto-a-ponto cada usuário, ou nó, realiza as tarefas de cliente e servidor ao mesmo tempo, transmitindo diretamente as informações para um outro nó, sem um servidor centralizado que se encarregue de enviar o arquivo para todos ao mesmo tempo. Basicamente a rede ponto-a-ponto é uma rede de computadores que compar-tilham arquivos pela internet.
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“São sistemas distribuídos compostos de nós interconectados, aptos a se auto organizar em topologias de rede, com o intuito de compartilhar recursos, como conteúdo, ciclos de CPU, largura de banda e armazenamento, com a capacidade de adaptação a faltas e acomodação a um número variável de nós, ao mesmo tempo que mantém a conectividade e o desempenho em ní-veis aceitání-veis, sem a necessidade de suporte ou intermediação de um ser-vidor centralizado.”5 [17, p. 337]
Esse modelo de arquitetura opera por meios de algoritmos computacionais, no qual dá aos nós anonimidade, assim como permite a entrada de qualquer indivíduo na rede, uma vez que os requisitos são apenas possuir uma conexão com a internet e um software ponto-a-ponto instalado no computador.
A Figura 1 abaixo representa o modelo centralizado, o descentralizado e o modelo distribuído.
Figura 1 - Modelo centralizado, descentralizado e distribuído [18]
5 Peer-to-peer systems are distributed systems consisting of interconnected nodes able to self-organize into
network topologies with the purpose of sharing resources such as content, CPU cycles, storage and band-width, capable of adapting to failures and accommodating transient populations of nodes while maintaining acceptable connectivity and performance, without requiring the intermediation or support of a global cen-tralized server or authority.
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Essa rede distribuída permite que dois indivíduos compartilhem recursos diretamente, sem envolver intermediários, diferentemente da arquitetura cliente/servi-dor onde toda informação é passada para um servicliente/servi-dor central, nessa arquitetura quando um usuário necessita de um arquivo, o mesmo envia o nome do arquivo para o servidor, nele o servidor analisa no banco de dados quais clientes estão disponibili-zando o documento requerido e estabelece a conexão entre os dois computadores.
Já na arquitetura ponto-a-ponto o usuário ao buscar um arquivo envia a solicitação para todos os computadores disponíveis na rede, por meio de um Host, que monitora quem está ativo na rede fornecendo o IP dos usuários ativos, o pedido é então repassado para os usuários e os mesmos usuários repassam novamente até encontrarem o arquivo desejado.
No modelo cliente/servidor, quanto maior o número de clientes maior será a degradação do desempenho do servidor. Já as redes ponto-a-ponto são escaláveis, ou seja, funciona tanto em pequenos grupos como em grandes grupos de usuários, na verdade seu desempenho cresce à medida que aumenta o número de nós na rede. Um fator que traz alta flexibilidade e transparência, é a possibilidade de que cada nó da rede possa realizar upload ou download ao mesmo tempo e novos nós podem ser adicionados assim como podem sair da rede.
Um outro atributo fundamental das redes ponto-a-ponto é a tolerância a erros, pois quando um nó é desconectado da rede, a aplicação pode continuar ope-rando normalmente, utilizando outros nós que ainda estão ativos na rede. A habilidade de auto-organização é essencial para a rede ponto-a-ponto, tal qual deve manter atu-alizadas as tabelas de índices dos conteúdos e registro de nós, por não possuir um ponto central, permite que tenham uma alta tolerância a falhas e a ataques, de forma que pode-se ter uma dependência maior do funcionamento dessas redes. A arquite-tura cliente/servidor não oferece esse tipo de resistência, de forma que se um servidor é desligado a conexão é interrompida.
Outra característica importante é que a rede ponto-a-ponto é a rede que mais se aproxima da descentralização, o que torna um fator muito importante para a utilização da blockchain. As informações que são transmitidas por um nó da rede são replicadas para máquinas geograficamente espalhadas pelo mundo, o que torna quase impossível de alterar ou apagar os registros espalhados em um grande número
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de nós. Muitas aplicações como o BitTorrent, o Ares Galaxy, o eMule e entre outros operam usando uma rede ponto-a-ponto.
“Nesse modelo, clientes e servidores não são diferenciados um do outro; e vez disso, todos os nós dentro do sistema são considerados iguais, e cada um pode atuar tanto como um cliente quanto como um servidor, dependendo de estar solicitando ou fornecendo um serviço” [19, p. 25]
A rede descentralizada ponto-a-ponto é vital para o funcionamento de um
blockchain, pois desta maneira quaisquer alterações realizadas no mesmo, podem ser
verificadas e aceitas, ou rejeitadas, pela maioria dos nós, garantindo que informações incorretas sejam consolidadas.
A blockchain do Bitcoin, funciona da seguinte forma, ao adicionar um novo nó na rede, uma mensagem é enviada a um ou mais nós específicos que estão gra-vados no código do programa, esses nós são chamados de nós sementes (do inglês,
seed nodes), que requisitam a outros nós da rede endereços de nós na qual possa se
conectar. Esse processo é repetido com os nós recém aprendidos até que o nó adici-onado esteja conectado à vários outros nós da rede de maneira razoavelmente alea-tória. Após estar conectado à rede e com os registros do blockchain atualizados, o nó está capacitado para publicar novos registros por um algoritmo de broadcasting.
Em termos simples, o nó envia o registro para todos os seus nós vizinhos, caso seja um novo registro o nó adiciona o registro a sua lista e o replica para os nós em que está conectado, porém caso seja um registro que foi recebido previamente, o nó simplesmente ignora o registro. Essa característica impede que mensagens tran-sitem pela rede interminavelmente.
3.2.2 CHAVES PÚBLICAS
A criptografia de chave pública, ou criptografia assimétrica, é usada para garantir a integridade, a incontestabilidade e a autenticidade. Esse método criptográ-fico utiliza duas chaves distintas, uma chave pública para encriptar ou verificar uma assinatura digital que é de conhecimento geral e uma outra chave privada para de-criptar uma informação previamente criptografada que deve ser guardada em segredo pelo usuário.
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Figura 2 – Criptografia de chave pública adaptado de [20]
O algoritmo gera as chaves de forma que, ao usar uma chave pública para encriptar uma mensagem, o usuário que possui a chave privada é o único capaz de desencriptá-la. Analogamente, o usuário que possui a chave privada pode utiliza-la para gerar uma assinatura em sua mensagem, de forma que qualquer um que possuir sua chave pública pode verificar que sua assinatura é autêntica. Atualmente o Bitcoin utiliza o Sha-256, que se trata de uma chave criptográfica com 256 bits, que é uma chave de altíssima dificuldade.
3.2.3 FUNÇÃO DE HASH
O terceiro conceito que precisa ser entendido é a função de hash. O hash é uma sequência de bits aleatória na qual tem como finalidade produzir uma “impres-são digital” (do inglês fingerprint) de um arquivo, uma mensagem ou blocos de dados. A funções hash são muito úteis para a autenticação e a verificação de integridade de mensagens.
Quando um arquivo qualquer de entrada passa pela função de hash é ge-rado um hash único. Suas propriedades consistem em:
Sua entrada pode ser uma sequência de caracteres de qualquer tamanho.
Sua saída é uma sequência de caracteres de tamanho fixo, no caso do Bitcoin a saída possui 256 bits.
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Tem eficiência computável, ou seja, o tempo de execução da função para uma entrada n caracteres qualquer deve ser de O(n).
As funções de hash geram uma sequência de bits que é único para os ca-racteres de entrada e além disso é unidirecional, ou seja, não há como recuperar os dados originais a partir dos dados de saída da função hash. Entretanto se introduzir-mos os mesintroduzir-mos caracteres de entrada, a saída da função sempre será a mesma. A Figura abaixo exemplifica o uso da função Hash H(n), para entradas (x,y) de tamanhos quaisquer e sua saída de tamanho fixo. Uma característica do hash é que se houver uma mudança qualquer em apenas um dos caracteres, o hash se transformará para algo completamente diferente.
Figura 3 - Entradas e saídas função hash
Essas propriedades definem a função hash de uma maneira geral, de forma que podem ser usadas para construir uma tabela de hash. Entretanto nosso foco é para o hash criptográfico. Para se ter uma função de hash que seja criptograficamente segura, são desejadas duas propriedades além das anteriores:
Resistência a colisão
Ocultação
A primeira propriedade que precisamos entender de uma função de hash criptográfica é a resistência a colisões. As colisões podem ocorrer caso duas ou mais entradas diferentes geram o mesmo resultado, a Figura 4 exemplifica uma colisão de
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Figura 4 - Uma colisão em uma função hash adaptado de [21]
No caso acima b e c possuem valores distintos, porém o resultado de suas funções de hash são iguais. Ser resistente a colisões implica que a probabilidade de ser encontrada duas entradas na qual produzam a mesma saída é muito pequena. Formalmente Narayanan define que uma função hash é dita como resistente a colisão se é inviável encontrar dois valores, x e y, na qual x ≠ y, e que H(x) = H(y).6 Não tem
como afirmar que colisões nunca vão acontecer, já que o domínio dessa função é composto de todas as sequências de caracteres possíveis e a sua imagem composta por um conjunto de sequência de caracteres com tamanho fixo, entretanto a ocorrên-cia de colisões é inevitável, se o domínio da função é um conjunto infinito e sua ima-gem um conjunto finito. Já na prática, a ocorrência de uma colisão natural é extrema-mente improvável, pois é computacionalextrema-mente inviável encontrar um par (x,y), que as suas saídas sejam iguais.
A segunda propriedade é ocultação, essa propriedade afirma que que se temos uma saída de hash igual a H(x), não é possível descobrir o que a entrada x era. Para que isso ocorra a probabilidade dos hashs na saída da função devem obedecer uma distribuição uniforme. Isso significa que não se pode correlacionar caracteres na entrada e na saída, somente observando as suas frequências.
6 A hash function H is said to be collision resistant if it is infeasible to find two values, x and y, such that
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Figura 5 - Reversão de uma função hash
A principal utilização do hash na tecnologia blockchain é na construção de árvores de Merkle, será melhor explicado no próximo tópico, mas que basicamente é um modelo de árvore binária composto por hashs.
3.2.4 ÁRVORE DE MERKLE
A árvore de Merkle, ou Merkle root, é uma estrutura de dados organizadas em modelo de árvore. Nela estão reunidas uma ou mais transações, e funciona da seguinte forma, uma primeira transação tem o seu hash calculado, a próxima transa-ção juntamente com o hash da transatransa-ção anterior tem seu valor calculado, esse pro-cesso continua até a última transação. O último hash obtido após esse propro-cesso se denomina árvore de Merkle.
Esse recurso garante que não ocorra alterações em qualquer transação, sem que a cadeia de blocos seja quebrada, pela forte conexão entre seus elementos por meio de seus valores de hash.
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Figura 6 - Árvore de Merkle [22]
Uma vantagem da Árvore de Merkle, é quando há uma alteração em um bloco de dados, diferentemente de outros tipos de hash, nesse caso não é necessário calcular todos os dados novamente. Um exemplo baseado na Figura 6, é que se o bloco d01 é alterado, o n01 terá que ser recomputado, assim como todos os nós até a
raiz. Se os blocos e os hashs forem relativamente pequenos esse processo é muito eficiente.
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COMPONENTES DO BITCOIN
4.1 BLOCKCHAIN
No artigo original do Bitcoin, Satoshi define o Bitcoin como uma cadeia de assinaturas digitais, ou blockchain, um dos grandes motivos para o sucesso do Bitcoin foi a sua criptografia de controle de transações, a blockchain é a base do Bitcoin e seu objetivo é ser o livro-razão, na qual armazena todas as transferências financeiras de todos os usuários do Bitcoin, sua criação se deu para solucionar diversos problemas, entre eles se tem o problema do gasto duplo, quando um usuário usa os mesmos Bitcoins em diferentes transações financeiras, um outro problema resolvido, foi a não necessidade de um órgão centralizador para que a validação das transações sejam feitas.
A blockchain proposta por Satoshi Nakamoto, visava a transparência das transações feitas com Bitcoins, pois todas as transações desde o princípio estão ar-mazenadas nos blocos da blockchain e estão disponíveis para qualquer usuário da rede. Todos os registros estão armazenados na lista encadeada da blockchain de tal forma que não há a necessidade de um elemento central, na qual gerencie e controle as transações realizadas, o blockchain é mantido por todos os nós da rede, ou seja, é distribuída entre e pelos próprios usuários.
A blockchain é a cadeia de registros, ou blocos, que armazenam as infor-mações de transações, na qual somente aceitam a inclusão de novos blocos e nunca a alteração ou remoção de blocos já existentes. Devido a essa característica a sua base de dados é sempre crescente, armazena todas as transações já feitas. Seus registros são encadeados, ou seja, um bloco de dados “aponta” para o bloco anterior, formando uma cadeia de blocos. Cada vez que um novo bloco é resolvido, os registros de todos os mineradores são atualizados para que aquele bloco seja adicionado na
blockchain.
O Bitcoin possui um algoritmo que é programado para funcionar de forma que as transações são agrupadas em blocos a cada 10 minutos. Aliado a isso há um sistema de recompensa que busca incentivar os usuários a validarem as transações,
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chamado proof-of-work, onde o minerador que mais validou transações recebe Bitcoins pelo trabalho realizado.
“A blockchain é um livro-razão de todas as transações do Bitcoin que já foram executadas. Está constantemente crescendo à medida que mineradores adi-cionam novos blocos (a cada 10 minutos) para gravar as transações mais recentes. Os blocos são adicionados a blockchain e uma ordem linear e cro-nológica. Cada nó completo (isto é, cada computador conectado à rede Bitcoin usando um cliente que realiza a tarefa de validação e retransmissão transações) possui uma cópia da blockchain, que é baixado automaticamente quando o minerador se junta a rede Bitcoin. A blockchain tem a informação completa sobre os endereços e saldos desde o bloco gênese (as primeiras transações executadas) até o bloco completado mais recente.”7
O elo criptográfico, criado pelo esforço computacional do algoritmo
proof-of-work, que faz a ligação entre os blocos da blockchain é uma das propriedades mais
interessantes para a resolução de um dos problemas intrínsecos de sistemas descen-tralizados, a falta de confiança, sem as suas propriedades a blockchain por si só, seria somente mais uma estrutura de dados.
Cada bloco, com exceção do bloco gênese, muitos também conhecem como bloco 0, que é o bloco mais antigo e registra o estado inicial do banco de dados, é composto por um cabeçalho, que está incluso metadados, como número de referên-cia exclusivo do bloco atual, assim como a hora em que o bloco foi criado e um hash contendo o cabeçalho do bloco anterior, já no seu conteúdo está gravado uma lista de transações que foram validadas junto com seus respectivos valores e endereços dos usuários que participaram das transações. Logo, dado o primeiro bloco pode-se aces-sar todos os blocos anteriores conectados em cadeia. Desta forma garantindo que qualquer alteração feita em alguma transação ou em um bloco anterior seja identifi-cada por qualquer usuário da rede blockchain.
7 The blockchain is the public ledger of all Bitcoin transactions that have ever been executed. It is
con-stantly growing as miners add new blocks to it (every 10 minutes) to record the most recent transactions. The blocks are added to the blockchain in a linear, chronological order. Each full node (i.e., every com-puter connected to the Bitcoin network using a client that performs the task of validating and relaying transactions) has a copy of the blockchain, which is downloaded automatically when the miner joins the Bitcoin network. The blockchain has complete information about adresses and balances from the gen-esis block (the very first transactions ever executed) to the most recently completed block. [27, p. 10]
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Figura 7 - Modelo simplificado da blockchain [23]
A blockchain em si foi criada para o funcionamento do Bitcoin, atualmente percebeu-se que o uso da blockchain não se limita ao Bitcoin, e que a blockchain em si é uma inovação, pois fornece segurança a ataques, evita erros humanos, armazena todas as informações de forma descentralizada e evita a falsificação.
O conceito um conjunto de elementos encadeados e protegidos contra adulterações podem ser inseridos em outras aplicações onde a necessidade de docu-mentos não sofram nenhum tipo de adulteração, como por exemplo em contratos, onde permitiria pessoas negociarem com desconhecidos sem a necessidade de um terceiro, votações eletrônicas onde em muitos países a manipulação de resultados nas urnas é frequente e entre outros.
Esses benefícios e possibilidades estão atraindo a atenção de diversas em-presas públicas e privadas no mundo que acreditam no seu potencial e estão traba-lhando para introduzir a blockchain em suas funções, passando aos seus clientes uma maior confiabilidade e autenticidade.
4.2 TRANSAÇÕES
As transações na rede Bitcoin são feitas através de um endereço remetente e um endereço destinatário, essas transações ficam encadeadas na blockchain, assim
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como os blocos. Para que o sistema de transações funcione sem depender de tercei-ros todas as transações são públicas e como a blockchain está espalhada pelos com-putadores que compõe a rede do Bitcoin, por consenso entre as informações contidas pelos usuários o primeiro pagamento seja o único válido. Uma transação só entra no bloco quando mais de 50% dos mineradores a validaram.
“Uma operação envolvendo Bitcoins precisa de pelo menos três partes: um usuário que tenha emitido uma ordem de transferência de um Bitcoin, um usuário de destino do Bitcoin enviado e um conjunto de usuários, mineradores (miners) que irão verificar e validar a operação realizada entre as duas par-tes.” [24, p. 49]
Em uma estrutura de dados de uma transação, está contida as seguintes informações, um timestamp8, o registro do tempo da transação, o identificador (hash)
da transação anterior de onde vem o valor de entrada, podendo haver mais de um, o valor de entrada, o valor de saída, o endereço de destino e a assinatura digital feita com a chave privada do usuário que está criando a transação.
Já na parte das ações necessárias para que uma transação aconteça, é dividido em quatro passos, a preparação dos clientes, o registro da transação, a vali-dação do bloco e a consulta ou confirmação.
Quando acontece uma transação, essa informação é distribuída pela rede para que todos os nós mineradores verifiquem e aprovem a transação para que a mesma seja adicionada na blockchain. Em uma transação também há a possibilidade de adicionar uma mensagem, que pode conter qualquer tipo de informação.
Um problema pertinente é como verificar se o usuário usou as mesmas moedas em diferentes transações, uma solução comum para esse problema é adici-onar uma terceira pessoa para garantir que não exista gastos-duplos, o problema dessa solução é que todo o sistema financeiro depende de uma terceira pessoa. Para isso, no sistema do Bitcoin a transação que foi validada primeiro é a que conta, qual-quer outra tentativa é impedida.
8 Sua finalidade é armazenar o momento em que alguma alteração ocorreu no blockchain e impedir
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4.3 MINERAÇÃO
O termo minerar é muito bem aplicado ao Bitcoin, devido a suas similarida-des com o ouro, pois ambos são escassos no mercado e ambos têm um alto grau de dificuldade para ser obtido, ainda assim essa é uma das maneiras mais comuns de se conseguir Bitcoins. A mineração é feita por um software específico, para minerar é preciso instalar esse software para que seu computador esteja interligado com a rede Bitcoin.
O processo de mineração consiste em decifrar problemas matemáticos que o software emite, e utiliza do hardware do usuário para resolve-los. O primeiro a en-contrar a solução para o problema recebe uma quantidade de Bitcoins, quanto maior a contribuição para a resolução do problema, maior vai ser a recompensa recebida. Na mineração conforme os blocos são adicionados na blockchain a dificuldade para resolver os problemas matemáticos necessários é automaticamente alterada para que o número de Bitcoins gerados diminua até chegar ao seu limite estipulado, que é o limite de 21 milhões de unidades de Bitcoin, atualmente se tem em torno de 17 milhões de moedas em circulação.
Para começar a adquirir Bitcoins, não são necessários muitos conhecimen-tos em informática, entretanto necessita de um computador com um hardware potente e um grande gasto com energia, para que o computador se mantenha sempre em funcionamento, além de gastos com refrigeração para mantê-lo na temperatura ideal. Com a popularização do Bitcoin a mineração se transformou em algo extremamente competitivo, pois com o aumento de usuários, houve a necessidade de uma burocra-tização na quantidade de moedas que eram distribuídas.
A recompensa recebida ao minerar foi automatizada para reduzir pela me-tade a cada quatro anos ou 210 mil blocos minerados. É dessa maneira que fazem o controle do fornecimento e limitam a inflação da moeda. Por esse método de recom-pensa que mais Bitcoins entram no mercado, sem a necessidade de uma autoridade para controlar a criação de novas moedas no mercado.
Os mineradores são os nós que compõem a rede, cada um deles guarda uma cópia de todos os registros das transações. Eles competem entre si para conse-guir ser o primeiro a minerar um bloco, esforço chamado de proof-of-work, esse é um
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trabalho que é difícil de ser feito, mas é fácil de ser verificado. Em linhas gerais pode se dizer que os mineradores desempenham três funções básicas:
Armazenar e distribuir a blockchain
Validar novas transações
Adicionam novas moedas a rede
Um bloco é minerado e adicionado ao sistema a cada 10 minutos, nos pri-meiros blocos a dificuldade de se minerar era muito pequena, começando com a difi-culdade no nível 1, atualmente a difidifi-culdade está no nível 3511060552899, os mine-radores tinham uma grande facilidade para minerar nos estágios iniciais do Bitcoin. A dificuldade é ajustada a cada 2016 blocos para que se mantenha a taxa de 1 bloco a cada 10 minutos.
“O protocolo do sistema Bitcoin é que regula o grau de dificuldade para a resolução destas equações matemáticas para a formação dos blocos de in-formação, equilibrando a dificuldade de modo que, a cada 10 minutos, um bloco novo seja criado” [24, p. 359]
Como o número de nós é muito grande e volátil, não há como contabilizar o número de nós que tenha auxiliado na mineração de um bloco e dar sua devida recompensa. O proof-of-work faz uma distribuição justa baseado na probabilidade de um nó “encontrar” o próximo bloco, ou seja, quanto maior o poder computacional, maior a chance de “encontrar” o próximo bloco. O proof-of-work faz com que a rede seja mais segura, para conseguir fraudar um bloco é necessário que todo o trabalho seja refeito para conseguir “encontrar” aquele bloco novamente.
Uma vez que um minerador consegue minerar um bloco, ele faz a trans-missão desse novo bloco pela rede, os outros mineradores fazem a verificação de legitimidade desse bloco e se for aceito, o bloco é adicionado em suas cópias da
blo-ckchain, esse processo se repete por toda a rede até que se tenha um consenso entre
os nós da rede.
Há vários ramos na qual a mineração está envolvida, um deles é a minera-ção em pools (que são grupos de mineradores que cooperam entre si e dividem as recompensas do bloco em proporção ao seu poder de processamento), ataque de 51%, consenso distribuído, entre outros.
Muito se questiona sobre como a moeda dará recompensas ao atingir o limite de moedas, tudo indica que quando chegar ao limite do que pode ser gerado, o
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sistema baseado em recompensas por bloco minerado, será alterado para um sistema baseado em taxas de transação [8].
4.4 CARTEIRAS
As carteiras (do inglês wallets) é um programa que armazena as chaves privadas e gerenciam um conjunto de endereços, na qual acompanha os valores totais de cada um e realiza operações como a criação, a assinatura e o envio de transações. A maioria das carteiras atualmente usam um QR code para ter uma maior facilidade ao ler os endereços.
Um erro muito comum é acreditar que as carteiras de Bitcoin armazenam moedas, ao contrário de carteiras tradicionais as carteiras de Bitcoin guardam chaves privadas e seus endereços respectivos. Então ao dizer que um usuário possui 1 Bitcoin, isso significa que ele possui as chaves privadas que geram as chaves públicas referentes aos endereços que estão registrados na blockchain, ou seja, no exemplo acima se um usuário possui 1 Bitcoin, isso quer dizer que a rede assente que o usuário detentor dos endereços em questão realmente possui 1 Bitcoin. Em uma transação o usuário está passando a propriedade daquelas moedas para o endereço público da carteira de outro usuário.
Há também a possibilidade de se ter carteiras de papel, nelas está impressa a chave privada e o endereço da carteira, essa é uma maneira efetiva de criar backups ou armazenar Bitcoins de forma off-line, evita que a chave se perca caso ocorra pro-blemas com o computador na qual está armazenada, e fornece proteção contra hac-kers, vírus e outras possíveis ameaças.
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Figura 8 - Exemplo de carteira impressa gerada pelo bitaddress.org
A desvantagem de se ter uma carteira impressa é que elas ficam suscetí-veis a roubos. Qualquer um que tiver acesso ao papel poderá roubar os Bitcoins ar-mazenados na carteira. Existe outro sistema na qual o usuário tem que memorizar uma senha, de modo que sem essa senha não há como acessar a carteira mesmo tendo suas chaves privadas.
As carteiras não são completamente anônimas, pois apesar de não esta-rem vinculadas a identidade de um usuário, todas as transações são públicas e per-manentes e podem ser acessadas por qualquer um. Entretanto não há nenhum regis-tro de informações pessoais, a única forma de conseguirem obter informações é se relacionarem um endereço de Bitcoin com a identidade de uma pessoa.
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CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com todas essas características e fatos mencionados, percebe-se que a tecnologia do Bitcoin tem um grande potencial de desenvolvimento, e que mesmo sendo alvo de desconfianças por muitos, a moeda se mostra estável e em constante uso. Com a utilização de uma rede ponto-a-ponto, aliada a criptografia, torna o Bitcoin a primeira moeda descentralizada do planeta, sem necessidade de nenhuma terceira parte envolvida ou intermediários, se livrando de taxas abusivas e burocracia. E que seu custo comparando com o de outras moedas é baixo.
Essas facilidades tornam a rede do Bitcoin mais atrativa ao decorrer do tempo, e atualmente está sendo utilizada por diversos usuários pelo mundo, e apesar da maioria das empresas ainda não aderirem pagamentos feitos com Bitcoin, grandes empresas estão apostando na tecnologia, como a IBM e a Microsoft que atualmente estão investindo em criptomoedas [25].
A aceitação do Bitcoin como forma de moeda depende da aceitação a filo-sofia do sistema. Com isso em mente, há muitas pesquisas ocorrendo ao redor do mundo na qual buscam melhorar e diversificar a tecnologia. Como a criação de novas moedas que funcionam off-line, moedas que validam as transações mais rápido, as-sim como moedas que fornecem uma grande privacidade aos seus usuários e entre outro, há também a utilização tecnologia por trás do Bitcoin, há muita tecnologia sendo desenvolvida a partir da blockchain como a preparação de contratos inteligentes9.
A divisão do trabalho em quarto capítulos foi o suficiente para mostrar de forma sucinta o funcionamento interno do sistema do Bitcoin, com uma abordagem da história do Bitcoin no Capítulo 2 e a apresentação de conceitos básicos no Capítulo 3, para que no Capítulo 4 fosse apresentada a aplicação desses conceitos.
9 Contratos inteligentes são contratos digitais, na qual são feitos diretamente entre dois indivíduos e é
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