O Bitcoin criou muito buzz na Internet. Foi ridicularizado, foi atacado e, eventualmente, foi aceito e se tornou parte de nossas vidas. Contudo, Bitcoin Não está sozinho. Neste momento, existem mais de 700 AltCoin implementações, que usam princípios semelhantes e vários algoritmos de criptomoeda.

Então, o que você precisa para criar algo como Bitcoin?

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Sem tentar entender sua motivação pessoal para criar um sistema descentralizado e anônimo para troca de dinheiro / informações (mas ainda esperando que esteja no escopo de atividades morais e legais), vamos primeiro detalhar os requisitos básicos para nosso novo sistema de pagamento:

1. Todas as transações devem ser feitas pela Internet
2. Não queremos ter uma autoridade central que processará as transações
3. Os usuários devem ser anônimos e identificados apenas por sua identidade virtual
4. Um único usuário pode ter quantas identidades virtuais quiser
5. Fornecimento de valor (novas contas virtuais) deve ser adicionado de forma controlada

Compartilhamento descentralizado de informações pela Internet

O cumprimento dos dois primeiros requisitos da nossa lista, retirando uma autoridade central para troca de informações pela Internet, já é possível. O que você precisa é de um ponto a ponto (P2P) rede.

O compartilhamento de informações em redes P2P é semelhante ao compartilhamento de informações entre amigos e familiares. Se você compartilhar informações com pelo menos um membro da rede, eventualmente essas informações chegarão a todos os outros membros da rede. A única diferença é que nas redes digitais essas informações não serão alteradas de forma alguma.

Você provavelmente já ouviu falar do BitTorrent, um dos sistemas mais populares de compartilhamento de arquivos P2P (entrega de conteúdo). Outro aplicativo popular para compartilhamento P2P é o Skype, bem como outros sistemas de bate-papo.

O ponto principal é que você pode implementar ou usar um dos protocolos P2P de código aberto existentes para oferecer suporte à sua nova criptomoeda, que chamaremos Topcoin .

Algoritmo de hash

Para entender as identidades digitais, precisamos entender como hashing criptográfico funciona . Hashing é o processo de mapear dados digitais de qualquer tamanho arbitrário para dados de tamanho fixo. Em palavras mais simples, hashing é um processo de pegar algumas informações legíveis e fazer algo que não faz sentido algum.

Você pode comparar hashing a obter respostas de políticos. As informações que você fornece a eles são claras e compreensíveis, enquanto a saída que eles fornecem parece um fluxo aleatório de palavras.

Existem alguns requisitos que um bom algoritmo de hash precisa:

1. O comprimento de saída do algoritmo de hash deve ser fixo (um bom valor é 256 bytes)
2. Mesmo a menor mudança nos dados de entrada deve produzir uma diferença significativa na saída
3. A mesma entrada sempre produzirá a mesma saída
4. Não deve haver maneira de reverter o valor de saída para calcular a entrada
5. Calcular o valor de HASH não deve exigir muitos cálculos e deve ser rápido

Se você der uma olhada nas estatísticas simples, teremos um número limitado (mas enorme) de valores de HASH possíveis, simplesmente porque nosso comprimento de HASH é limitado. No entanto, nosso algoritmo de hash (vamos chamá-lo de Politician256) deve ser confiável o suficiente para produzir valores de hash duplicados para diferentes entradas com a mesma frequência com que um macaco em um zoológico consegue digitar corretamente Hamlet em uma máquina de escrever!

Se você acha que Hamlet é apenas um nome ou uma palavra, pare de ler agora ou leia sobre o Teorema do Macaco Infinito .

Assinatura digital

Ao assinar um documento, tudo o que você precisa fazer é anexar sua assinatura ao texto de um documento. Uma assinatura digital é semelhante: você só precisa anexar seus dados pessoais ao documento que está assinando.

Se você entender que o algoritmo de hashing segue a regra onde mesmo a menor mudança nos dados de entrada deve produzir uma diferença significativa na saída , então é óbvio que o valor HASH criado para o documento original será diferente do valor HASH criado para o documento com a assinatura anexada.

Uma combinação do documento original e o valor HASH produzido para o documento com seus dados pessoais anexados é um documento assinado digitalmente .

E é assim que chegamos ao seu identidade virtual , que é definido como os dados que você anexou ao documento antes de criar esse valor HASH.

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Em seguida, você precisa se certificar de que sua assinatura não pode ser copiada e ninguém pode executar nenhuma transação em seu nome. A melhor maneira de certificar-se de que sua assinatura está protegida é mantê-la por conta própria e fornecer um método diferente para outra pessoa validar o documento assinado. Novamente, podemos recorrer a tecnologia e algoritmos que estão prontamente disponíveis. O que precisamos usar é criptografia de chave pública também conhecido como criptografia assimétrica .

Para fazer isso funcionar, você precisa criar um chave privada e um chave pública . Essas duas chaves estarão em algum tipo de correlação matemática e dependerão uma da outra. O algoritmo que você usará para fazer essas chaves garantirá que cada chave privada terá uma chave pública diferente. Como o nome deles sugere, uma chave privada é uma informação que você manterá apenas para você, enquanto uma chave pública é uma informação que você compartilhará.

Se você usar sua chave privada (sua identidade) e documento original como valores de entrada para o algoritmo de assinatura para criar um valor HASH, supondo que você manteve sua chave secreta, você pode ter certeza de que ninguém mais pode produzir o mesmo valor HASH para esse documento.

Se alguém precisar validar sua assinatura, ele ou ela usará o documento original, o valor HASH que você produziu e sua chave pública como entradas para o algoritmo de verificação de assinatura para verificar se esses valores correspondem.

Como enviar Bitcoin / Dinheiro

Supondo que você tenha implementado a comunicação P2P, mecanismos para criar identidades digitais (chaves privadas e públicas) e fornecido meios para os usuários assinarem documentos usando suas chaves privadas, você está pronto para começar a enviar informações aos seus pares.

Como não temos uma autoridade central que irá validar quanto dinheiro você tem, o sistema terá que perguntar a você sobre isso todas as vezes e, em seguida, verificar se você mentiu ou não. Portanto, seu registro de transação pode conter as seguintes informações:

1. Eu tenho 100 Topcoins
2. Eu quero enviar 10 moedas ao meu farmacêutico para o medicamento ( você incluiria sua chave pública de farmacêutico aqui )
3. Eu quero dar uma moeda como taxa de transação para o sistema ( Voltaremos a isso mais tarde )
4. Eu quero manter as 89 moedas restantes

A única coisa que resta a fazer é assinar digitalmente o registro da transação com sua chave privada e transmitir o registro da transação aos seus pares na rede. Nesse ponto, todos receberão a informação de que alguém (sua identidade virtual) está enviando dinheiro para outra pessoa (sua identidade virtual de farmacêutico).

Seu trabalho está feito. No entanto, seu medicamento não será pago até que toda a rede concorde que você realmente tinha 100 moedas e, portanto, poderia executar esta transação. Somente após a validação da sua transação, o farmacêutico receberá os fundos e enviará o medicamento.

Mineiros de criptomoeda: uma nova geração de agentes

Os mineiros são conhecidos por serem pessoas que trabalham arduamente e, na minha opinião, são muito mal pagos. No mundo digital da criptomoeda, os mineiros desempenham um papel muito semelhante, exceto neste caso, eles fazem o trabalho computacionalmente intensivo em vez de cavar pilhas de sujeira. Ao contrário dos mineiros reais, alguns mineiros criptomoeda ganharam uma pequena fortuna nos últimos cinco anos, mas muitos outros perderam uma fortuna neste empreendimento arriscado.

Os mineiros são o componente central do sistema e seu objetivo principal é confirmar a validade de cada transação solicitada pelos usuários.

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Para confirmar a validade de sua transação (ou uma combinação de várias transações solicitadas por alguns outros usuários), os mineiros farão duas coisas.

Primeiro, eles contarão com o fato de que “todos sabem tudo”, o que significa que todas as transações executadas no sistema são copiadas e disponibilizadas para qualquer ponto da rede. Eles examinarão o histórico de suas transações para verificar se você realmente tinha 100 moedas para começar. Assim que o saldo da sua conta for confirmado, eles irão gerar um valor HASH específico. Este valor hash deve ter um formato específico; deve começar com um certo número de zeros .

Existem duas entradas para calcular este valor HASH:

1. Dados de registro de transação
2. Prova de trabalho do mineiro

Considerando que mesmo a menor mudança nos dados de entrada deve produzir uma diferença significativa no valor HASH de saída , os mineiros têm uma tarefa muito difícil. Eles precisam encontrar um valor específico para um prova de trabalho variável que produzirá um HASH começando com zeros. Se o seu sistema requer um mínimo de 40 zeros em cada transação validada, o minerador precisará calcular aproximadamente 2 ^ 40 valores diferentes de HASH para encontrar o correto prova de trabalho .

Uma vez que um mineiro encontre o valor adequado para a prova de trabalho, ele ou ela tem direito a uma taxa de transação (a única moeda que você estava disposto a pagar), que pode ser adicionada como parte da transação validada. Cada transação validada é transmitida aos pares na rede e armazenada em um formato de banco de dados específico conhecido como Blockchain .

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Mas o que acontece se o número de mineiros aumentar e seu hardware se tornar muito mais eficiente? O Bitcoin costumava ser extraído de CPUs, depois GPUs e FPGAs, mas no final as mineradoras começaram a projetar seus próprios chips ASIC, que eram muito mais poderosos do que essas soluções anteriores. Conforme a taxa de hash aumenta, também aumenta a dificuldade de mineração, garantindo assim o equilíbrio. Quando mais potência de hashing é introduzida na rede, a dificuldade aumenta e vice-versa; se muitos mineiros decidirem desligar o plugue porque sua operação não é mais lucrativa, a dificuldade é reajustada para corresponder à nova taxa de hash.

Blockchain para leigos: The Global Cryptocurrency Ledger

O blockchain contém o histórico de todas as transações realizadas no sistema. Cada transação validada, ou lote de transações, torna-se outro anel na cadeia. Cada um empresa de desenvolvimento de blockchain depende desse livro-razão público.

Portanto, o blockchain Bitcoin é, essencialmente, um livro-razão público no qual as transações são listadas em ordem cronológica.

O primeiro anel na blockchain Bitcoin é chamado de Bloco Genesis

Para ler mais sobre como funciona o blockchain, sugiro a leitura Explicação da tecnologia Blockchain: Ativando Bitcoin , por Nermin Hajdarbegovic.

Não há limite para quantos mineiros podem estar ativos em seu sistema. Isso significa que é possível que dois ou mais mineiros validem a mesma transação. Se isso acontecer, o sistema verificará o esforço total que cada minerador investiu para validar a transação, simplesmente contando zeros. O mineiro que investiu mais esforço (encontrou mais zeros à esquerda) prevalecerá e seu bloqueio será aceito.

Controlando a oferta de dinheiro

A primeira regra do sistema Bitcoin é que pode haver no máximo 21 milhões de Bitcoins gerados. Este número ainda não foi atingido e, de acordo com as tendências atuais, estima-se que esse número seja alcançado até o ano de 2140.

Isso pode fazer com que você questione a utilidade de tal sistema, porque 21 milhões de unidades não parece muito. No entanto, o sistema Bitcoin suporta valores fracionários até a casa decimal oito (0,00000001). Esta menor unidade de um bitcoin é chamada de Satoshi , em homenagem a Satoshi Nakamoto, o desenvolvedor anônimo por trás do protocolo Bitcoin.

Novas moedas são criadas como recompensa aos mineiros pela validação das transações. Esta recompensa não é a taxa de transação que você especificou quando criou um registro de transação, mas é definido pelo sistema. O valor da recompensa diminui com o tempo e, eventualmente, será zerado quando o número total de moedas emitidas (21m) for atingido. Quando isso acontece, as taxas de transação desempenham um papel muito mais importante, pois os mineiros podem escolher priorizar transações mais valiosas para validação.

Além de definir o limite máximo do número máximo de moedas, o sistema Bitcoin também usa uma forma interessante de limitar a produção diária de novas moedas. Ao calibrar o número mínimo de zeros à esquerda necessário para um cálculo de prova de trabalho, o tempo necessário para validar a transação e obter uma recompensa de novas moedas é sempre definido em aproximadamente 10 minutos. Se o tempo entre a adição de novos blocos à cadeia de blocos diminuir, o sistema pode exigir que a prova de trabalho gere 45 ou 50 zeros à esquerda.

Portanto, ao limitar a velocidade e a quantidade de novas moedas que podem ser geradas, o sistema Bitcoin está controlando efetivamente o suprimento de dinheiro.

Comece a “imprimir” sua própria moeda

Como você pode ver, fazer sua própria versão do Bitcoin não é tão difícil. Ao utilizar a tecnologia existente, implementada de forma inovadora, você tem tudo o que precisa para uma criptomoeda.

1. Todas as transações são feitas pela Internet usando comunicação P2P, eliminando assim a necessidade de uma autoridade central
2. Os usuários podem realizar transações anônimas utilizando criptografia assíncrona e são identificados apenas por sua combinação de chave privada / chave pública
3. Você implementou um livro razão global validado de todas as transações que foram copiadas com segurança para todos os pares na rede
4. Você tem um suprimento de dinheiro seguro, automatizado e controlado, que garante a estabilidade de sua moeda sem a necessidade de autoridade central

Uma última coisa que vale a pena mencionar é que, em sua essência, criptomoeda é uma forma de transferir valor / informação anônima de um usuário para outro em uma rede peer-to-peer distribuída .

Considere substituir moedas em seu registro de transação por dados aleatórios que podem até ser criptografados usando criptografia assíncrona para que apenas o remetente e o receptor possam decifrá-los. Agora pense em aplicar isso a algo como Internet das Coisas !

Um sistema de criptomoeda pode ser uma forma interessante de permitir a comunicação entre o nosso fogão e a torradeira. Tweet

Vários pesos-pesados ​​da tecnologia já estão explorando o uso da tecnologia blockchain em plataformas IoT, mas essa não é a única aplicação potencial dessa tecnologia relativamente nova.

Se você não vê razão para criar uma moeda alternativa própria (além de uma piada), você pode tentar usar a mesma abordagem ou uma abordagem semelhante para outra coisa, como autenticação distribuída, criação de moedas virtuais usadas em jogos, redes sociais , e outros aplicativos, ou você poderia continuar a criar um novo programa de fidelidade para o seu negócio de e-commerce, que recompensaria os clientes regulares com tokens virtuais que poderiam ser resgatados posteriormente.

Compreender o básico

O que é criptomoeda?

Uma criptomoeda é um meio digital de troca que depende da criptografia para proteger e verificar as transações. A maioria das criptomoedas, como bitcoin, é descentralizada e baseada em consenso.

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O que é um blockchain?

Um blockhain é essencialmente um livro-razão financeiro assinado digitalmente. Cada transação no blockchain é visível no livro-razão público e todas as entradas são distribuídas pela rede, exigindo consenso sobre cada transação.

Como funciona um blockchain?

Cada transação executada no sistema passa a fazer parte do blockchain, mas somente após um certo número de nós chegar a um consenso de que a transação é válida. Em seguida, a transação é adicionada ao blockchain em um novo bloco.