O que torna o Bitcoin ótimo? Um cientista está em uma jornada para descobrir

Visa, PayPal, Bitcoin. O último, ao que parece, não é como os outros.

Você pode estar pensando, bem, é claro. É único comparado a instituições mais antigas, aquelas que primeiro tornaram a moeda digital possível armazenando dados de pagamento em bancos de dados centralizados.

Mas essa pode ser apenas uma maneira de encarar a questão.

Cientistas da computação e desenvolvedores são QUICK em notar que a razão pela qual o Bitcoin teve sucesso em descentralizar seu sistema monetário é porque ele melhora os protocolos de consenso de computador anteriores, um ponto que a professora associada da Cornell, Elaine Shi, enfatizou em sua apresentação no recente Conferência de segurança de blockchain de Stanford.

Mesmo depois de 30 anos de pesquisa, Shi explicou, protocolos de consenso clássicos falham sob certas condições. Mas ela acredita que o Bitcoin é diferente porque é mais "robusto".

No entanto, definir e explicar matematicamente essas diferenças T é tão fácil de fazer.

Shi disse ao CoinDesk:

"O sucesso do protocolo está muito à frente do entendimento científico."

Apesar do desafio, o acadêmico parece determinado a recuperar o atraso.

Sentada no frio após um longo dia de apresentações de segurança, ela conversou animadamente sobre as propriedades únicas do bitcoin.

Ela observou que outras pesquisas recentes buscaram desenvolver uma prova formal de segurança para o Bitcoin, e que pensadores do IC3 e de outros lugares agora estão procurando ajudar a sinalizar possíveis vulnerabilidades e informar pesquisas futuras sobre o protocolo.

Excitação inicial

A curiosidade de Shi foi despertada pela primeira vez em 2010 ou 2011, quando ela trabalhava para a empresa de Tecnologia Xerox PARC em Palo Alto.

Foi então que seu amigo, um mineiro amador, lhe mostrou owhite paper sobre Bitcoin. Eles leram juntos, fascinados.

"Tentamos entender por que o Bitcoin decolou", disse ela.

Do ponto de vista dela, foi um grande negócio que a moeda tenha sido tão utilizada em comparação ao eCash, uma Tecnologia lançada no mundo pelo criptógrafo de longa data David Chaum em meados da década de 1990.

"Naquela época, eles adotaram Cripto mais sofisticadas. Mas T houve tanta tração", disse ela.

Ela acrescentou que ficou impressionada que o Bitcoin, em contraste, teve uma adoção mais rápida e usa criptografia simples – criptografia de chave pública, assinaturas e funções de hash.

"Uma grande coisa para o Bitcoin foi que ele fez os incentivos certos. Ele deu incentivos aos primeiros usuários. Há vários outros aspectos que talvez ele tenha feito certo em termos de incentivos e possivelmente ajudou com a adoção e como ele ganhou popularidade", ela acrescentou.

Consenso sonolento

Mais tarde, Shi mudou-se para a Universidade de Maryland, onde continuou sua pesquisa sobre Bitcoin , e depois para a Universidade de Cornell. Iniciativa para Criptomoedas e Contratos(IC3), o centro de estudos da universidade sobre tudo relacionado a blockchain.

Sua apresentação em Stanford, "Repensando o consenso em larga escala," discutiu sua nova pesquisa, que visa repensar como o Bitcoin pode funcionar de forma diferente, mas manter suas propriedades únicas. O resultado é sua proposta 'com sono' modelo de consenso.

Ela observou que quando perguntava por que as pessoas estavam explorando o uso de um blockchain em vez de um protocolo clássico há muito estudado, como o PBFT, as pessoas normalmente respondiam "porque é mais robusto".

Essa é a sabedoria popular. Mas, ela observou que, de uma perspectiva acadêmica, tem sido difícil até mesmo definir o que "robusto" significa exatamente.

Sob essa luz, o 'consenso sonolento' explora uma parte específica da robustez do bitcoin: participação esporádica, onde os nós podem sair e entrar no sistema quando quiserem. Ele examina ainda se um sistema pode ser tão robusto sem prova de trabalho, o algoritmo que leva a um histórico de transações acordado

No modelo de Shi, há nós "adormecidos" (que estão offline) e nós "acordados" (que estão online e ativos).

Shi exibiu imagens da Branca de Neve para mostrar cada estado e para demonstrar que os nós podem alternar entre esses dois estados.

"Por exemplo, quando o príncipe beija Branca de Neve, ela acorda e continua a participar", disse ela. "Branca de Neve é uma princesa muito robusta."

Uma maneira de testar a robustez do sistema é ver se ele consegue chegar a um acordo quando 51% dos nós online são "honestos" (e, portanto, não aceitarão uma transação inválida), mesmo com essa propriedade de participação esporádica.

Os modelos clássicos falham aqui. Na verdade, Shi chegou a dizer que nenhum protocolo clássico, seja síncrono ou assíncrono, se sustenta. Nem mesmo quando 99% dos nós online são honestos.

Ela concluiu que o Bitcoin, como diz a sabedoria convencional, é de fato robusto. É um sistema que está em funcionamento há oito anos e que continua a funcionar enquanto 51% dos nós forem honestos.

O consenso "sonolento" se baseia nessa robustez, mas reorganiza o protocolo de uma forma que descarta a prova de trabalho do bitcoin.

A equipe de pesquisa descobriu que o sistema ajustado era mais robusto em alguns aspectos, mas com a nova construção, novos problemas de segurança também surgiram.

O trabalho está em andamento aqui, e Shi disse que, por enquanto, o protocolo é adequado para blockchains de consórcio semelhantes aos lançados pelo Hyperledger liderado pelo Linux.

Porém, mais uma vez, talvez haja outros elementos na "robustez" do bitcoin.

Outro projeto de Shi e IC3,Cadeias de Frutas, explora o componente teórico do jogo do bitcoin, ou como ele incentiva os participantes a agir de uma forma que, em última análise, beneficia a todos.

O resultado da pesquisa é uma proposta para um "blockchain justo", onde as recompensas por bloco e as taxas de transação são distribuídas uniformemente e há menos variação nas recompensas.

Analisar cada peça individualmente pode levar a algo maior.

"Em geral, precisamos de uma nova base científica para tudo isso", disse Shi.

Direções inesperadas

No entanto, Shi enfatizou que esta pesquisa não visa definir coisas apenas por curiosidade acadêmica.

Uma vez que as pessoas entendam melhor os protocolos, há direções diferentes, talvez inesperadas, a seguir. Em termos gerais, os pesquisadores terão uma melhor compreensão de como os blockchains públicos podem ser melhorados.

Proof-of-work é caro, por exemplo, já que computadores poderosos de todo o mundo estão atualmente fazendo hash de quebra-cabeças a taxas vertiginosas para proteger blockchains como Bitcoin e Ethereum. Muitos pesquisadores, como aqueles que trabalham em proof-of-stake para Ethereum, estão tentando desenvolveruma maneira de contornar essas enormes demandas de eletricidade.

Mais pesquisas poderiam ajudar a determinar se esses esforços são em vão ou não.

Além disso, Shi argumenta que é importante trabalhar na compreensão da segurança do protocolo e escrever provas matemáticas que possam potencialmente trazer à luz falhas ocultas do protocolo.

“As pessoas de alguma forma desenvolveram essas intuições muito boas, mas ainda é muito, muito difícil gostar de projetar um protocolo comprovadamente correto. Isso é muito, muito importante quando você está lidando com algo como Criptomoeda, porque se o protocolo for quebrado, seu dinheiro estará em jogo”, disse ela.

Um protocolo "comprovadamente correto", por outro lado, é ONE que satisfaz certos requisitos matemáticos.

Ela mencionou que tal protocolo poderia ajudar a evitar situações futuras semelhantes às do DAO – o projeto Ethereum que terminou em fracasso.

“É muito fácil cometer um erro, a menos que você passe por todo esse processo”, ela disse. “Eu acho que tanto na academia quanto na indústria há uma necessidade enorme desses protocolos, incluindo consenso e criptografia.”

Ela também argumentou que contratos inteligentes exigem protocolos de criptografia mais avançados.

“O IC3 gostaria de ajudar a tornar isso seguro construindo protocolos. E implantá-los no mundo real”, ela acrescentou.

Combinando disciplinas

Além de tudo isso, Shi tem outras ideias de pesquisa.

Um projeto potencial é projetar uma linguagem de programação que permitiria que codificadores com pouco conhecimento de criptografia criassem aplicativos mais seguros. Os programadores poderiam declarar vagamente quais propriedades de segurança eles precisam, e a própria linguagem de programação decidiria qual protocolo de consenso seria melhor usado nos bastidores.

Para Shi, a capacidade de combinar disciplinas dessa forma é, em parte, o que é tão empolgante. E o Bitcoin é uma área rica para experimentar com criptografia em particular, ela disse.

Ela concluiu:

"Isso é como uma mina de ouro de problemas."

Imagem do labirinto do Bitcoinvia Shutterstock