Desde que o Ethereum 2.0 foi anunciado, têm sido frequentes os relatos de uma alt season (uma desvalorização do Bitcoin a favor das altcoins). É verdade que a cadeia de blocos da Bitcoin se baseia numa tecnologia envelhecida, que apresenta numerosas limitações em termos de escalabilidade, segurança e confidencialidade. No entanto, longe de estagnar, o rei das criptomoedas está a renovar-se progressivamente para se adaptar a uma procura e a uma concorrência cada vez maiores. Com o soft fork SegWit em 2017, a Bitcoin começou a introduzir um conjunto de melhorias, que modernizarão o seu funcionamento e resolverão as suas limitações. A atualização Taproot anunciada para 2021 deixa os entusiastas das criptomoedas ansiosos.
Bitcoin: um rei envelhecido mas indomável
A Bitcoin continua a ser a moeda criptográfica número um do mundo e é provável que continue a sê-lo durante muito tempo. Foi o primeiro ativo digital a ser comparado com o ouro, embora o seu preço seja muito mais volátil e seja ainda demasiado jovem para ser descrito como um "porto seguro". Isso não impediu a Bitcoin de ultrapassar o preço do ouro em 15 de março, atingindo 50 000 euros (contra cerca de 46 000 euros por um quilo de ouro).
Como se pode ver, a Bitcoin parece agora ser indestrutível. Durante 10 anos, resistiu a todos os ataques, provando o seu valor. Mas a tecnologia em que o Bitcoin se baseia começa a parecer ultrapassada. Embora as inovações introduzidas pela criptomoeda sejam agora as mais comprovadas e replicadas, elas também contêm numerosas limitações que estão a atrasar o Bitcoin.
Essas limitações estão longe de ser novas e fazem regularmente as manchetes das notícias sobre a criptosfera. Muito recentemente, a Tesla deixou de aceitar pagamentos em Bitcoin, com o argumento de que a sua "extração mineira" era demasiado poluente. Esta é uma das limitações mais faladas do rei das criptomoedas. A criação de Bitcoins baseia-se sempre numa "prova de trabalho", ou seja, na capacidade de cálculo de milhares de computadores, que consomem uma enorme quantidade de eletricidade. A Universidade de Cambridge propõe-se monitorizar este consumo em tempo real. Segundo o seu sítio Web, é atualmente comparável ao de um país como o Egipto.
Porquê renovar?
O consumo de energia da Bitcoin está longe de ser a sua única limitação. Se, mais uma vez, o rei das criptomoedas se baseia numa tecnologia comprovada, esta é, no entanto, comparável à do gasóleo na era totalmente eléctrica. A longo prazo, isso pode ser prejudicial ao Bitcoin e dar uma vantagem ao seu concorrente mais sério: o Ethereum.
A criptomoeda em forma de diamante ocupa o segundo lugar no ranking mundial há vários anos e é provável que atraia muitos mais investidores no futuro. E com razão: a Ethereum está a responder gradualmente às limitações encontradas por todas as cadeias de blocos, de uma forma mais dinâmica do que a Bitcoin.
A segunda maior criptomoeda do mundo já confia nos "contratos inteligentes", um protocolo que permite criar o equivalente a contratos sem um intermediário (advogado, notário, banco, etc.), bem como desenvolver aplicações diretamente na cadeia de blocos. Esta última funcionalidade é essencial para a utilização generalizada da tecnologia blockchain em domínios quotidianos como a banca, a segurança e os jogos de vídeo.
Uma série de melhorias, anunciadas para julho de 2021, deverá legitimar ainda mais o mais sério concorrente da Bitcoin. Espera-se que o Ethereum 2.0 inclua um sistema de "prova de participação", permitindo aos mineiros criar novos blocos com base na sua riqueza (número de ethers) e não na potência do seu hardware. Esta solução, que consome menos energia do que a "prova de trabalho", também aumentará o número e a velocidade das transacções. A altcoin em forma de diamante vai também introduzir alterações que deverão permitir alargar e tornar mais sustentável a cadeia de blocos, bem como introduzir taxas de transação mais adequadas.
Por seu lado, a Bitcoin implementou a sua última grande atualização… em 2017. No entanto, a sua blockchain deverá sofrer grandes alterações nos próximos meses, com o soft fork Taproot. Embora o rei das criptomoedas esteja a seguir um caminho muito diferente do Ethereum e de outras criptomoedas, pretende, lenta mas seguramente, resolver as limitações da sua cadeia de blocos.
Resolvendo problemas de escalabilidade
Para a criptosfera, o termo "escalabilidade" refere-se à capacidade de uma cadeia de blocos funcionar normalmente, mesmo quando o número de transacções aumenta.
Na tecnologia blockchain, todas as transacções geradas pelos utilizadores (por exemplo, para pagar algo em Bitcoin) são reunidas em blocos. Para ser adicionado à cadeia de blocos, um bloco tem de ser verificado por "mineiros". Estes mineiros têm de resolver um cálculo algorítmico complexo, que verifica se todas as transacções foram efectuadas corretamente (verificação da identidade dos utilizadores, do montante a enviar, etc.). Quando o computador de um "mineiro" encontra o resultado do cálculo em primeiro lugar, embolsa uma recompensa (em Bitcoin, por exemplo), bem como as taxas de transação.
Estas taxas de transação explodiram várias vezes nos últimos anos, nomeadamente em 2017 no caso da Bitcoin. Isto acontece porque a cadeia de blocos só pode validar 7 transacções por segundo e só cria um bloco a cada 10 minutos. Durante os períodos de pico, é criado um sistema de leilão: os utilizadores estão dispostos a pagar taxas de transação cada vez mais elevadas para garantir que as suas transacções são processadas com prioridade. Nesta situação, a procura de Bitcoin diminui e os utilizadores recorrem a uma criptomoeda alternativa (ou abandonam a criptosfera).
Mas a falta de escalabilidade não causa apenas problemas com as taxas. É essencial para a democratização do sistema blockchain na vida quotidiana. De facto, um dos objectivos das criptomoedas é substituir os bancos e dispensar todos os intermediários no mundo das finanças em geral. No entanto, com 7 transacções por segundo, a Bitcoin está ainda muito longe das 65 000 transacções por segundo realizadas pela VISA, líder dos pagamentos digitais.
As primeiras soluções escolhidas pela Bitcoin
Como se pode ver, um grande número de transacções pode criar congestionamento numa cadeia de blocos. Isto torna as operações mais lentas e os custos de transação aumentam. Várias soluções foram testadas pelas cadeias de blocos para resolver este problema.
Uma possibilidade é aumentar o tamanho dos blocos para acomodar mais transacções. Mas isso coloca demasiados problemas, nomeadamente em termos de consumo de energia: a criação de blocos consumiria ainda mais eletricidade do que anteriormente, o que é inconcebível.
Várias altcoins passaram a utilizar a "prova de aposta", o que, em teoria, significa que os mineiros já não são necessários.
A cadeia de blocos Bitcoin, por seu lado, adoptou uma solução testada pela Litecoin: a solução SegWit. Para compreender esta melhoria, temos de nos concentrar na forma como as transacções são organizadas dentro de cada bloco.
Transacções organizadas
Quando um bloco contém um número suficiente de transacções, o mineiro organiza-as dentro do bloco. Para o fazer:
A cada transação é atribuída uma sequência de números, que é utilizada para a identificar: trata-se de uma impressão digital.
Estas sequências de números são depois coladas aos pares.
A cada sequência de dígitos composta pelas impressões digitais de duas transacções será novamente atribuída uma nova sequência de dígitos, que será novamente colada a outra, e assim sucessivamente.
função hash
Isto dá ao conjunto a forma de uma árvore, chamada árvore de Merkle. A raiz desta árvore contém a última impressão digital que resta depois de todas as outras terem sido combinadas.
Este processo de criação de uma sequência de números é designado por hashing. Em termos simples, pode ser utilizado para transformar qualquer tipo de texto ou números numa sequência de números (hash).
O que é que o SegWit trouxe ao Bitcoin?
Transacções com várias partes
Quando se pretende aumentar a escalabilidade de uma blockchain, pode-se aumentar o tamanho dos blocos, mas também se pode reduzir o tamanho das transacções. Desta forma, podem ser adicionadas mais transacções a um único bloco, melhorando consideravelmente o rendimento.
É exatamente isso que o soft fork SegWit permite. Ele cria duas árvores Merkle em vez de uma.
Para compreender como isto é possível, temos de nos concentrar no conteúdo de cada transação. As transacções contêm dois tipos de dados:
Dados sobre a própria transação,
Dados ligados às várias assinaturas necessárias para a transação. Para trocar Bitcoins, por exemplo, a pessoa que deseja vendê-los e a pessoa que deseja comprá-los devem assinar a transação, usando uma chave privada.
O soft fork SegWit cria uma árvore Merkle para cada tipo de dados. Os dados ligados às assinaturas são assim separados da transação e colocados numa outra base de dados. As transacções são consideravelmente reduzidas e processadas mais rapidamente.
Segurança melhorada
Esta melhoria permitiu também resolver a chamada maleabilidade das assinaturas. Este termo cobre uma falha importante em muitas cadeias de blocos. Como vimos, as funções de hash podem gerar uma sequência de números (hash) a partir de qualquer texto. Se a mais pequena letra ou número for alterado, o hash também é alterado. Ao colocar as assinaturas fora dos dados da transação, este problema é parcialmente resolvido.
Rede Lightning
A Lightning Network: transacções à velocidade da luz
Em 2018, a Bitcoin implementou uma nova melhoria, a Lightning Network. Este novo protocolo permite criar canais de pagamento entre duas pessoas, fora da blockchain principal.
Se dois amigos quisessem trocar Bitcoins regularmente, por exemplo, poderiam abrir um canal que lhes permitiria trocar tantos tokens quantos quisessem, pela duração que escolhessem (um mês, um ano, etc.). Apenas o canal seria registado na cadeia de blocos, e não todas as suas transacções, como acontece atualmente.
A razão pela qual o protocolo é descrito como uma "rede" é que esta solução de canal de pagamento vai mais longe do que a partilha de Bitcoin entre duas pessoas. Outros utilizadores podem utilizar um canal já criado quando pretendem fazer uma troca com uma das pessoas por detrás do canal.
Em termos práticos, os canais de pagamento funcionam como um cofre, que só pode ser aberto quando todos os seus utilizadores utilizam as suas chaves.
Este sistema melhora ainda mais a escalabilidade da rede, ao mover um grande número de transacções para fora da blockchain. Estas transacções entre partes de confiança estão também isentas de taxas de transação.
O que podemos esperar da atualização Taproot anunciada este ano?
O SegWit e a Lightning Network são duas grandes melhorias que irão aumentar a escalabilidade e otimizar os custos de transação. Recentemente, a Bitcoin anunciou a ativação de outros protocolos na mesma linha, melhorando simultaneamente a segurança e a confidencialidade da cadeia de blocos. Estes protocolos serão reunidos na próxima atualização da Bitcoin, denominada Taproot. Para compreender o seu princípio, é necessário explicar duas das melhorias que serão adicionadas para tornar este processo possível.
Compreender as assinaturas Schnorr
Atualmente, o algoritmo por detrás das chaves privadas e públicas que identificam os utilizadores e as suas transacções chama-se ECDSA (Elliptic curve digital signature algorithm).
Este método de criação de chaves deve ser substituído por assinaturas Schnorr. As vantagens destas assinaturas são numerosas:
Ocupam menos espaço (64 bytes em comparação com os cerca de 70 bytes actuais)
Mais importante ainda, uma assinatura Schnorr pode agregar várias assinaturas numa única assinatura. Com este novo método, será portanto possível validar uma multiplicidade de transacções assinadas por uma multiplicidade de chaves privadas, verificando apenas uma sequência de dígitos.
Assinaturas Schnorr
As assinaturas Schnorr deverão permitir reduzir o número de transacções em cerca de 25%, melhorando ainda mais a escalabilidade da rede.
Ajudam também a proteger a confidencialidade dos utilizadores da Bitcoin. Permitem agregar várias assinaturas numa única assinatura, tornando impossível distinguir entre uma transação única e uma transação com várias assinaturas.
MASTs: uma nova variedade de árvore
Para efetuar transacções na blockchain da Bitcoin, é necessário ter uma chave privada, associada a uma chave pública correspondente à transação. Cada transação exige também a criação de uma espécie de contrato virtual ("smart contract") escrito em linguagem informática. Este contrato é também designado por script. Pode ser mais ou menos complexo, dependendo das condições adicionadas ao contrato: número de signatários, adição de um período de tempo durante o qual um utilizador pode recuperar os seus Bitcoins, etc.
Embora o sistema de scripting do Bitcoin torne possível criar contratos altamente complexos, ele tem uma grande desvantagem. Para validar um script, é agora necessário tornar público todo o seu conteúdo. Isso significa que
Todos os dados da transação devem ser publicados, o que leva tempo.
A confidencialidade dos signatários do contrato é reduzida, uma vez que todas as condições do contrato são reveladas.
Para resolver este problema, a Bitcoin pretende implementar o MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees). Isso simplesmente envolve a aplicação do método de árvore Merkle (explicado acima) para scripts. Todas as condições de um contrato serão transformadas em números, que serão reunidos até formarem uma única sequência de números. Este último dígito será o único a ser verificado para validar o contrato.
Taproot: a raiz milagrosa
Taproot é um novo processo de programação que inclui as assinaturas Schnorr e MAST. Permite acrescentar uma condição de "fecho cooperativo" a um contrato.
Numa primeira fase, os diferentes signatários do contrato poderão agregar as suas assinaturas Schnorr. Esta combinação das suas diferentes assinaturas resultará na criação de uma chave pública "interna" (ligada ao contrato). A chave pública "externa" (a que será efetivamente visível na rede) será composta pela combinação da chave "interna" e da raiz da árvore de Merkle ligada ao contrato.
Se os signatários de um contrato quiserem prosseguir com a transação, terão simplesmente de modificar a sua chave privada, acrescentando a raiz Merkle do contrato e a chave "interna" da transação. Estas novas assinaturas serão novamente agregadas e corresponderão à chave pública "externa" visível na rede.
Desta forma, todos os dados do contrato são confidenciais: basta que os signatários assinem a transação e não terão acesso a mais nenhum detalhe (exceto em caso de litígio). Da mesma forma, qualquer pessoa que acompanhe de perto as transacções na rede não conseguirá distinguir uma transação muito complexa de uma mais simples. Por conseguinte, as comissões serão igualmente reduzidas para os utilizadores que efectuem transacções complexas.
Conclusão
O Taproot será claramente a atualização mais importante do Bitcoin em 4 anos. A sua adoção depende agora dos "pools" de mineiros, que devem sinalizar o seu apoio à atualização no momento da mineração dos blocos. Este método, conhecido como "speedy trial", validará a Taproot se 90% dos blocos minerados durante o período apresentarem a atualização. Embora a adoção do Taproot tenha suscitado muitos debates, espera-se que o "soft fork" seja adotado ainda este ano.
