Guia completo de tecnologia Blockchain: dos princípios básicos às aplicações práticas

Blockchain é o que?

Blockchain pode ser facilmente entendido como um livro de registro digital descentralizado. Imagine um livro de registro de entradas e saídas de um pequeno cofre, mas este livro é mantido por várias pessoas em conjunto, em vez de ser controlado por um único indivíduo ou instituição.

Origem do nome do Blockchain

O nome "Blockchain" vem de sua estrutura básica: cada transação é registrada em um bloco (Bloco), semelhante a uma página em um livro de contas. Quando uma página está cheia, forma-se um bloco completo, e múltiplos blocos são conectados em ordem cronológica através de técnicas criptográficas (Chain), formando um sistema completo de blockchain.

Características de descentralização

Uma característica central do blockchain é o modelo de contabilidade descentralizado com múltiplas partes envolvidas. Participantes de todo o mundo (chamados de "mineradores" ou "nós") mantêm coletivamente este livro-razão. Esta arquitetura distribuída garante que, mesmo que alguns nós falhem ou que haja perda de dados, toda a rede ainda possa operar normalmente, que é exatamente a forma como a descentralização é realizada.

Conceito Central: Blockchain é essencialmente um sistema de livro-razão descentralizado mantido por múltiplos participantes globais.

Blockchain的技術組成

Uma blockchain é composta por vários blocos, e cada bloco normalmente contém três partes principais:

• Dados (Data): As informações específicas armazenadas no bloco variam de acordo com o tipo de blockchain. Tomando o Bitcoin como exemplo, o bloco registra informações relacionadas a transações, incluindo endereço do remetente, endereço do destinatário e montante da transferência, entre outros.

• Valor de Hash (Hash Value): Semelhante à impressão digital humana, cada bloco possui um valor de hash único. Este valor de hash não apenas é usado para localizar blocos específicos e os dados contidos neles, mas também para verificar se o conteúdo do bloco foi adulterado, sendo uma parte crucial da segurança da blockchain.

• Hash do bloco anterior: Cada bloco (exceto o bloco gênese) contém o hash do bloco anterior. Esta estrutura em cadeia faz com que qualquer modificação em um bloco afete todos os blocos subsequentes. Para evitar que atacantes alterem os dados, muitas blockchains adotam mecanismos de consenso como a Prova de Trabalho (PoW), tornando o custo do ataque muito superior ao lucro, garantindo assim o funcionamento seguro de toda a rede.

Blockchain的運作機制

Vamos entender o funcionamento prático do Blockchain através de um exemplo de transferência de Bitcoin:

1. Início da Transação: Suponha que Xiao Lin precise enviar 1 bitcoin para Xiao Zheng, ele insere em sua carteira: seu próprio endereço de carteira (remetente), o endereço de carteira de Xiao Zheng (destinatário) e o valor da transferência (1 BTC). Essas informações da transação são transmitidas para toda a rede Blockchain.

2. Verificação de transações: Os mineradores (nós de verificação) na rede realizarão uma dupla verificação desta transação:

   • Confirmação de saldo: Verifique se a carteira do Xiaolin realmente possui 1 BTC
   • Verificação de identidade: a transação foi confirmada como iniciada por Xiao Lin através de assinatura digital

3. Empacotamento de Blocos: Transações verificadas são colocadas em um "bloco candidato". Na rede Bitcoin, a cada aproximadamente 10 minutos, várias transações são empacotadas em um novo Bloco.

4. Confirmação de consenso: Após a geração de um novo bloco, ele será transmitido para toda a rede. Todos os nós verificarão a legalidade das transações no bloco e a correção da conexão do hash com o bloco anterior. Quando mais da metade (mais de 51%) dos nós alcançarem consenso, o novo bloco será oficialmente adicionado ao blockchain, e a transação será confirmada.

Dica Profissional:

• Miner é um nó de rede que utiliza equipamentos de hardware especializados para participar na verificação de transações.
• Os mineradores que validam com sucesso as transações podem receber recompensas da rede Bitcoin
• O processo de validação de transações é chamado de "mineração" (Mining) na criptografia.
• Uma vez que a transação de Bitcoin é confirmada, não pode ser revertida; verifique cuidadosamente o endereço de recebimento antes de enviar.

Tipos e características da Blockchain

A tecnologia Blockchain pode formar vários tipos com base em diferentes cenários de aplicação e necessidades. Cada tipo tem suas vantagens e desvantagens, sendo adequado para diferentes cenários de aplicação.

Rede Pública (Public Blockchain)

Principais características：

• Totalmente aberto e transparente, dados de transacção visíveis publicamente
• Forte resistência à adulteração, uma vez que os dados são confirmados, é extremamente difícil alterá-los.
• É possível participar da operação da rede sem permissão

Limitações técnicas：

• A velocidade de processamento das transações é mais lenta
• A eficiência de alcance de consenso é relativamente baixa
• A segurança da rede depende da distribuição de poder computacional

Áreas de aplicação: criptomoeda, contratos inteligentes, autenticação de identidade digital, compartilhamento de dados abertos

Casos Representativos: Bitcoin(Bitcoin), Ethereum(Ethereum), Polkadot(Polkadot), Litecoin(Litecoin), Cardano(Cardano), Solana(Solana), BNB Chain

Bloco de Consórcio (

Principais características：

• Mantido por várias instituições
• Os participantes devem obter autorização
• A velocidade de confirmação de transações é mais rápida do que em blockchains públicos.

Vantagens Técnicas：

• Maior controle
• Alta confiança
• A eficiência das transações é superior à da blockchain pública

Desafios existentes：

• As regras internas são bastante complexas
• O padrão da indústria ainda não está unificado
• O modelo econômico dos tokens é facilmente influenciado pelas instituições participantes

Áreas de aplicação: liquidação financeira, gestão da cadeia de abastecimento, reivindicações de seguro, compartilhamento de dados entre múltiplas instituições

Casos representativos: Hyperledger Fabric, FISCO BCOS, R3 Corda, Voltron

) Private Blockchain ###

Principais características：

• Totalmente controlado por uma única entidade
• Permissões de leitura e escrita estritamente limitadas
• A velocidade de confirmação de transações é a mais rápida

Vantagens Técnicas:

• Custo de operação mais baixo
• A eficiência das transações é a mais alta
• Proteção da privacidade dos dados mais aprimorada

Considerações de segurança:

• O grau de centralização é mais alto
• Dependência das medidas de segurança da autoridade de controle

Áreas de Aplicação: Gestão de dados internos da empresa, auditoria e rastreamento, rastreamento de ativos internos

Caso Representativo: Eris Industries, KitChain, Quorum( desenvolvidos pelo Morgan Chase)

Blockchain技术的核心优势

✅ Aumentar a segurança

As transações na Blockchain são verificadas por criptografia e registradas permanentemente, formando uma estrutura de dados imutável. Mesmo os administradores do sistema não podem excluir ou modificar unilateralmente os registros de transações confirmados, aumentando significativamente a segurança dos dados.

✅ Totalmente rastreável

Todos os registos de transações são armazenados permanentemente em um livro razão distribuído em ordem cronológica, permitindo que todo o processo de movimentação de ativos e alterações de dados seja completamente rastreável, aumentando a transparência e a responsabilidade do sistema.

✅ Aumentar a eficiência das transações

A tecnologia Blockchain simplifica o processo de transação com múltiplas partes, especialmente em cenários como pagamentos transfronteiriços, podendo reduzir significativamente os custos de transação e aumentar a velocidade de liquidação, diminuindo intermediários e custos de atrito.

✅ Garantir a precisão dos dados

Os dados da transação precisam ser verificados por múltiplos nós antes de serem registrados, e o mecanismo de múltiplas verificações reduz significativamente a possibilidade de erro humano. Ao mesmo tempo, o design do Blockchain elimina o problema de pagamento duplicado de ativos, pois cada transferência de ativo possui um registro claro e único.

Blockchain技術的現實挑戰

❌ Risco de gestão de chave privada

No sistema de Blockchain, os utilizadores devem guardar a sua chave privada. Uma vez que a chave privada é perdida ou roubada, os ativos armazenados na Blockchain podem não ser recuperáveis, pois falta um mecanismo de recuperação eficaz.

❌ Problema de consumo de recursos

Alguns mecanismos de consenso (como a prova de trabalho) consomem uma grande quantidade de energia e recursos computacionais, levantando questões sobre a sustentabilidade ambiental. Tomando como exemplo a rede Bitcoin, seu consumo de energia ultrapassa o total de consumo elétrico de muitos países de pequeno e médio porte.

❌ Limitação da velocidade de iteração técnica

A característica de descentralização das blockchains públicas significa que as atualizações do sistema precisam do consenso da maioria dos nós, o que torna a iteração tecnológica e a resolução de problemas relativamente lentas, o que não é favorável para responder rapidamente a novos desafios.

❌ Desafios de conformidade regulatória

A anonimidade e as características transfronteiriças do Blockchain trazem desafios regulatórios, e certos cenários de aplicação podem ser usados para contornar a regulamentação ou realizar atividades ilegais, aumentando o risco de conformidade na aplicação da tecnologia.

Blockchain de aplicações práticas

A tecnologia Blockchain passou da teoria para a prática, mostrando potencial de transformação em vários setores. Aqui estão alguns casos de aplicação que já foram implementados:

( Ecossistema de criptomoedas

As criptomoedas são a aplicação mais ampla do Blockchain. Criptomoedas como Bitcoin ) BTC ### e Ethereum ( ETH ) são construídas com base na tecnologia Blockchain, permitindo a transferência de valor sem intermediários. Com o desenvolvimento da tecnologia, o ecossistema das criptomoedas se expandiu de um simples armazenamento de valor para cenários de aplicação mais amplos, como DeFi (finanças descentralizadas).

( Gestão da cadeia de suprimentos e rastreabilidade

A cadeia de suprimentos envolve uma colaboração complexa entre várias partes e a troca de grandes volumes de dados, com os métodos tradicionais facilmente levando a ilhas de informação e dificuldades na rastreabilidade da responsabilidade. A tecnologia Blockchain oferece soluções:

Exemplo: A plataforma Food Trust desenvolvida pela IBM utiliza Blockchain para registrar todo o processo dos alimentos desde a fazenda até à mesa. A marca de chá taiwanesa "Wang De Chuan" aplica a tecnologia Blockchain para registrar informações sobre a origem do chá, a colheita, o processamento, entre outros. Os consumidores apenas precisam escanear o código QR para visualizar a trajetória completa do produto, aumentando significativamente a credibilidade do produto.

) Gestão de Propriedade Intelectual e Ativos Digitais

Blockchain fornece ferramentas de gestão de propriedade intelectual mais eficientes para criadores:

Caso: Token não fungível ### NFT ###, combinando tecnologia com obras de arte e música, oferece novos canais de monetização para criadores. O projeto NFT "Phanta Bear" de Jay Chou permite que os fãs apoiem diretamente os artistas, ao mesmo tempo que obtêm colecionáveis digitais únicos e direitos exclusivos, criando um novo modelo de interação entre artistas e fãs.

( Gestão de Dados de Saúde

Os dados médicos são sensíveis e precisam ser compartilhados de forma segura entre diferentes instituições, o Blockchain oferece a estrutura técnica ideal:

Exemplo: A Estónia implementou um sistema nacional de registos médicos baseado em Blockchain, onde os arquivos de saúde dos pacientes são armazenados na Blockchain e apenas os profissionais de saúde autorizados podem aceder às informações relevantes, ao mesmo tempo que se previne a alteração dos registos. O Ministério da Saúde e Bem-Estar de Taiwan também está a investigar a utilização da tecnologia Blockchain para realizar o compartilhamento seguro de prontuários entre hospitais, permitindo que os pacientes não precisem de levar relatórios em papel ao serem transferidos para outro hospital.

) Inovação em serviços financeiros

O setor financeiro é um dos campos mais ativos na aplicação de Blockchain:

Exemplo: Em junho de 2023, o Bank of China International emitiu notas estruturadas no valor de mais de 30 milhões de dólares na Blockchain Ethereum, reduzindo os custos de emissão e aumentando a eficiência de liquidação. A profunda integração da tecnologia Blockchain com as finanças já gerou um ecossistema de finanças descentralizadas (DeFi), cobrindo uma variedade de serviços financeiros, incluindo negociação, empréstimos e seguros.

Análise das formas de investimento em Blockchain

Blockchain como uma tecnologia fundamental não pode ser investida diretamente, mas pode ser participada de várias maneiras no ecossistema blockchain:

Negociação à vista de criptomoedas

Método de operação: Semelhante ao comércio tradicional de ações, obtém-se lucro com a diferença de preço comprando baixo e vendendo alto. Por exemplo, ao comprar Bitcoin a 30 mil dólares e vendê-lo a 50 mil dólares, pode-se obter um lucro de 20 mil dólares.

Público-alvo: iniciantes na área de Blockchain, investidores que desejam participar diretamente do mercado.

Nível de risco: Médio (fortemente afetado pela volatilidade do mercado)

Limiar de entrada: Baixo (pode participar apenas registrando-se em uma plataforma de negociação mainstream)

Participação na Mineração

Método de operação: Fornecendo poder computacional através de equipamentos profissionais (máquinas de mineração), participar na validação de transações de blockchain, obtendo recompensas em criptomoeda correspondentes.

Público-alvo: Participantes experientes com formação técnica e capacidade para suportar um investimento inicial mais elevado.

Fatores a considerar:

• Investimento em equipamentos de hardware (custo de aquisição de mineradores)
• Custo de eletricidade (despesa operacional a longo prazo)
• Requisitos do local (dissipação de calor, tratamento de ruído)
• Governo