Fundamentos criptográficos

• Funções de Hash

  • Determinísticas: Sempre geram o mesmo hash para a mesma entrada.

  • Unidirecionais: Não é possível descobrir a entrada original a partir do hash.

  • Resistentes a colisões: É muito difícil (quase impossível) encontrar duas entradas diferentes que gerem o mesmo hash.

  • Entrada: "senha123" Saída (SHA-256): ef92b778bafe771e89245b89ecbc08a44a4e166c06659911881f383d4473e94f

• Criptografia de chave assimétrica

  • Usa dois pares de chaves:

    • Chave pública: Pode ser compartilhada com todos.

    • Chave privada: Deve ser mantida em segredo.

• Assinatura digital

  • Garantir que um doc foi:

    • Foi realmente enviado pela pessoa certa.

      • Não foi alterado no caminho.

Blockchain utiliza o SHA3

A blockchain usa funções de hash para garantir segurança, integridade e imutabilidade dos blocos.

O SHA-3 (Secure Hash Algorithm 3) é uma família de funções de hash segura, definida pelo NIST, usada em alguns sistemas blockchain por ser:

• Determinística: sempre gera o mesmo hash para a mesma entrada.

• Unidirecional: não dá para descobrir os dados originais a partir do hash.

• Resistente a colisões: é extremamente difícil encontrar duas entradas com o mesmo hash.

Embora o Bitcoin use SHA-256, SHA-3 pode ser usado em outras blockchains ou aplicações por ser mais recente e seguro contra certas vulnerabilidades.

Tipos de endereços Bitcoin

Tipo	Prefixo	Script	Eficiência
Legacy	1	P2PKH	Baixa
SegWit	3	P2SH	Média
Bech32	bc1	P2WPKH/P2WSH	Alta

Estrutura de um Bloco

Header

Contém informações para validar o bloco:

• HPrev: Hash do bloco anterior (liga os blocos).

• Hroot: Raiz da árvore de Merkle (garante integridade das transações).

• Nonce, Time, Version, Difficulty: Usados na mineração e validação.

Body

Contém as transações e a árvore de Merkle:

• Transações (Tx1, Tx2, ...).

• Hashes das transações e seus agrupamentos.

• A raiz da Merkle (Hroot) vai para o cabeçalho.

Máquina de Estado

A blockchain funciona como uma máquina de estado distribuída:

• Estado: representa dados como saldos e contratos.

• Transações: são entradas que mudam o estado.

• Regras do protocolo: definem como as mudanças ocorrem.

• Cada nó aplica as mesmas regras e chega ao mesmo estado final.

📌 Exemplo: Se Alice envia 2 ETH para Bob, o estado da blockchain muda:

• Antes: Alice = 10 ETH

• Depois: Alice = 8 ETH, Bob = saldo + 2 ETH

Tudo isso é registrado de forma imutável e sincronizada entre todos os nós da rede.

Scripts

Na blockchain, scripts são pequenos programas usados para validar transações. Eles definem regras que precisam ser cumpridas para que uma transação seja considerada válida.

O Bitcoin usa uma linguagem chamada Script, que é:

• Simples e baseada em pilha (stack).

• Não Turing-completa (sem loops infinitos).

• Usada para verificar assinaturas e condições de gasto.

Exemplo: Script de pagamento padrão (P2PKH)

ScriptPubKey (do receptor):
OP_DUP OP_HASH160 <Hash da chave pública> OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG

ScriptSig (do remetente):
<Assinatura> <Chave pública>

• O script é executado juntando ScriptSig + ScriptPubKey.

• Se o resultado for verdadeiro, a transação é válida.

Cada transação carrega a sua própria lógica.

Mecanismos de Consenso

Proof of Work

Proof of Work (Prova de Trabalho) é um mecanismo de consenso usado por blockchains como o Bitcoin para validar blocos e manter a rede segura.

Como funciona:

1. Os mineradores competem para resolver um problema matemático difícil (encontrar um hash abaixo de um alvo).

2. O primeiro que resolver propaga o bloco para a rede.

3. Os nós verificam se o trabalho é válido.

4. Se for, o bloco é adicionado à blockchain.

Características principais:

• Gasto de energia computacional para validar blocos.

• Dificuldade ajustável conforme o poder de mineração da rede.

• Segurança: torna ataques (como o 51%) caros e difíceis.

Minerador precisa achar um nonce tal que:

plaintextCopyEditSHA-256(header do bloco + nonce) < alvo de dificuldade

Em resumo o PoW exige que mineradores gastem poder computacional para validar blocos, garantindo segurança e descentralização da blockchain.

Rede P2P

Nodes Nodes são os computadores ou dispositivos que fazem parte de uma rede.

A rede é P2P (peer-to-peer) porque esses nodes se conectam e comunicam diretamente entre si, sem precisar de um servidor central para controlar ou coordenar as informações. DNS Seed

DNS Seed é um mecanismo usado por blockchains (como Bitcoin) para ajudar novos nós a descobrirem outros nós da rede quando se conectam pela primeira vez.

Exemplo de DNS Seed

• dnsseed.bluematt.me

• seed.bitcoinstats.com

• seed.bitcoin.jonasschnelli.ch

• seed.bitcoin.sipa.be

Gossip Protocol - Totalmente descentralizado

O Gossip Protocol é um método de comunicação em redes onde cada nó repassa informações para outros nós aleatoriamente, como se fosse um “boca a boca”, garantindo que a mensagem se espalhe rápido e de forma confiável por toda a rede.

Interação com a Blockchain

RPC

Interação com a blockchain via RPC (Remote Procedure Call) significa que um programa ou usuário pode enviar comandos para um nó da blockchain para consultar dados, enviar transações ou executar funções específicas.

Resumo:

• RPC é um protocolo que permite chamar funções de um programa remoto (nó da blockchain).

• Usado para pedir informações (ex: saldo, histórico) ou enviar transações.

• A comunicação é feita via rede, geralmente usando JSON-RPC sobre HTTP ou WebSocket.