Bitaigen Research Neste artigo iniciamos a explicação a partir do cenário mais intuitivo de transferência, disseca‑mos camada por camada a estrutura de dados subjacente da blockchain do Bitcoin. Por meio de analogias simples, ajudamos o leitor a compreender como blocos, cabeçalhos de bloco e ponteiros de hash se encadeiam formando uma cadeia imutável, estabelecendo a base para discussões técnicas posteriores. Quem deseja dominar o funcionamento do Bitcoin não pode perder esta leitura.
Estrutura de dados da blockchain do Bitcoin
Voltemos ao processo de transferência entre duas pessoas para entender a estrutura de dados da blockchain do Bitcoin.
Ao iniciar uma transação, eu a transmito para toda a rede da blockchain: eu e você queremos realizar essa operação — eu envio uma certa quantidade de bitcoins para o seu endereço, sem necessidade de permissão adicional da sua parte.
Entretanto, a transação só é considerada concluída quando é incluída no bloco mais recente da cadeia de blocos. Na prática, após o bloco que contém a transação serem minerados mais cinco blocos (ou seja, um total de seis confirmações incluindo o próprio bloco), a operação pode ser vista como totalmente confirmada. Considerando que cada bloco do Bitcoin leva cerca de 10 minutos para ser confirmado, todo o processo dura aproximadamente 1 hora.
Esse procedimento envolve duas etapas:
- A transação é empacotada em um bloco candidato — cada nó pode gerar blocos candidatos diferentes de acordo com as regras;
- O nó consegue minerar com sucesso, e o bloco candidato é adicionado oficialmente ao final da cadeia, tornando‑se o bloco mais recente.
Mas o que realmente significa “empacotar a transação em um bloco”? Isso está ligado à estrutura de dados mais fundamental da blockchain, que é a própria raiz da sua imutabilidade.
O conteúdo a seguir pode parecer um pouco árido, mas constitui a base para compreender Bitcoin e blockchain; farei o possível para explicá‑lo em linguagem acessível.
A blockchain recebe o nome de blockchain porque seus blocos de dados são armazenados em forma de corrente. A partir do primeiro bloco — o bloco gênesis — os blocos subsequentes são conectados ao bloco anterior, formando uma cadeia contínua.
Cada bloco é composto por duas partes — cabeçalho do bloco e dados do bloco. No cabeçalho há um ponteiro de hash que aponta para o bloco anterior, contendo o valor hash do bloco precedente. O hash pode ser visto como a “impressão digital” do bloco; o cabeçalho do bloco seguinte armazena essa impressão digital. Caso o conteúdo do bloco anterior seja alterado, a impressão digital não coincidirá, e a adulteração será imediatamente detectada. Para modificar os dados de um bloco, seria necessário atualizar simultaneamente todos os blocos posteriores, o que na prática é inviável.
A blockchain do Bitcoin utiliza o mecanismo de “Prova de Trabalho” (Proof‑of‑Work) e a mineração, tornando o custo de tal alteração extremamente elevado; este ponto será aprofundado adiante.
Dentro de cada bloco, os dados consistem nas transações que foram incluídas nele. Essas transações são organizadas segundo regras específicas em uma estrutura de árvore binária — árvore de Merkle (Merkle tree). Considerando a capacidade atual de um bloco Bitcoin, ele pode conter aproximadamente 2 000 transações; por exemplo, o bloco de número 526 957 continha 1 804 transações.
É possível consultar informações sobre a blockchain do Bitcoin no site: https://blockchain.info/.
A estrutura de dados da blockchain do Bitcoin contém dois tipos de ponteiros de hash, que juntos formam a base imutável. Um conjunto cria a estrutura em cadeia “bloco + cadeia” (block + chain), e o outro, por meio de ponteiros de hash, constrói a árvore de Merkle (veja a Figura 1). A estrutura em cadeia permite que qualquer modificação nos dados de um bloco seja rapidamente detectada; a árvore de Merkle oferece verificação semelhante para alterações em qualquer transação dentro do bloco.
Figura 1: “Blockchain” e árvore de Merkle da blockchain do Bitcoin
Esta é a explicação detalhada da estrutura de dados da blockchain do Bitcoin. Para mais informações sobre Bitcoin e blockchain, acompanhe os outros artigos da Bitaigen (比特根)!
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