Como a Tecnologia Blockchain Torna o Armazenamento de Arquivos Mais Prático e Economicamente Viável

Armazenar arquivos na blockchain é um tópico crucial de discussão entre entusiastas e desenvolvedores de blockchain. Embora seja tecnicamente possível armazenar arquivos diretamente na blockchain, não é uma abordagem prática devido aos altos custos e limitações na capacidade de armazenamento. Vamos explorar soluções alternativas para armazenar arquivos de forma descentralizada e econômica usando tecnologia blockchain.

Por que armazenar arquivos diretamente na blockchain não é viável

Armazenar arquivos diretamente na blockchain pode parecer uma solução lógica para o armazenamento descentralizado de arquivos, mas não é uma solução prática. Existem várias razões pelas quais armazenar arquivos diretamente na blockchain não é viável.

Primeiro, armazenar arquivos na blockchain pode ser incrivelmente caro. As transações da blockchain são processadas usando "gas", que é uma taxa paga à rede para executar uma transação. O custo de armazenar um arquivo na blockchain seria proporcional ao tamanho do arquivo. Por exemplo, armazenar um arquivo de 1 MB na blockchain Ethereum custaria cerca de $57.332,91 apenas em taxas de gas no momento da escrita deste artigo, o que não é uma opção viável para a maioria dos usuários.

Na Ethereum, o tamanho do bloco não é determinado pelo limite máximo de tamanho, mas sim pelo limite de gas. O limite de gas é a quantidade máxima de gas (ou unidades de energia) que um usuário precisa para concluir a transação. Um limite de gas mais alto significa que mais trabalho é necessário para concluir uma transação. Esse custo varia com a carga de trabalho transacional na rede Ethereum.

Por exemplo, leva cerca de 640.000 gas para armazenar 1 kilobyte de dados em um bloco (a um preço padrão de gas de 20.000). A Ethereum tem um limite de bloco atual de 15 milhões de gas, que pode ser expandido para 30 milhões com base na demanda. Portanto, o tamanho do bloco na Ethereum pode chegar a 46 kilobytes, dependendo do limite de gas.

Para fornecer um exemplo do alto custo de armazenar arquivos na blockchain, vamos usar a blockchain Ethereum como exemplo. 

O Custo de Armazenar 1kb na Ethereum

A Ethereum armazena dados em slots. Cada slot tem o tamanho de 256 bits.

De acordo com o documento amarelo da Ethereum, são necessários 20.000 gas para armazenar um único slot de 256 bits. 

8 bits formam um byte, então um slot tem 32 bytes (256/8= 32 bytes).

1kb equivale a 1024 bytes, então ele tem 32 slots (1024 bytes/32 bytes = 32 slots).

A quantidade de gas necessária para armazenar 1kb é 32 slots * 20.000 gas = 640.000 gas

Para incluir o arquivo no campo de dados da transação de chamada, será necessário gastar gas adicional. 

Cada byte custa 16 gas, então o total será 32 slots * 32 bytes * 16 gas = 16.384 gas

A taxa base de gas para qualquer transação é 21,000 gas

Então, o gas total necessário para armazenar 1kb = 640.000 + 16.384 + 21.000 = 677.384 gas

1 gas é igual a 0.00000005 ETH

Então, para armazenar 1kb, o custo é 677,384 gas * 0.00000005 = 0.0338692 ETH

O preço atual do ETH é $1.787,57, então o custo de armazenar 1kb será $60,66  

O Custo de Armazenar 1MB na Ethereum

1MB = 1,000,000 bytes

1,000,000 bytes / 32 bytes = 31,250 slots

31,250 slots * 20,000 gas = 625,000,000 gas

31,250 slots * 32 bytes * 16 gas = 16,000,000 gas para dados de chamada

O custo base de gas é 21,000 gas

Gas total = 625,000,000 + 16,000,000 + 21,000 = 641,021,000 gas

1 gas é igual a 0.00000005 ETH

Então, armazenar 1MB custa 641.021.000 gas * 0,00000005 ETH = 32,05105 ETH = $57.332,91 

Claramente, esse custo é proibitivo para a maioria dos usuários e empresas, tornando o armazenamento de arquivos diretamente na blockchain uma opção irrealista. No entanto, existem métodos alternativos para armazenamento descentralizado de arquivos que são mais práticos e econômicos, os quais exploraremos na próxima seção.

Armazenando arquivos de forma descentralizada

A descentralização é um conceito fundamental no mundo da blockchain, e o mesmo se aplica ao armazenamento de arquivos. O armazenamento descentralizado de arquivos garante que os dados não sejam armazenados em um único local central, o que pode ser um ponto único de falha. Em um sistema de armazenamento descentralizado, os dados são distribuídos por vários nós ou computadores, tornando-os mais seguros e menos vulneráveis a ataques ou manipulações. Essa arquitetura distribuída também garante que nenhuma entidade tenha controle total sobre os dados, assegurando maior transparência e responsabilidade.

Em um sistema de armazenamento descentralizado de arquivos, os metadados desempenham um papel crucial. Metadados são dados que descrevem outros dados e fornecem contexto, facilitando o gerenciamento e a localização de arquivos específicos. No contexto do armazenamento descentralizado de arquivos, os metadados geralmente incluem informações sobre a localização do arquivo, direitos de acesso e outros atributos. Os metadados são armazenados na blockchain, tornando-os imutáveis e transparentes, o que garante que os dados não possam ser adulterados.

Embora armazenar arquivos diretamente na blockchain não seja viável devido aos altos custos e limitações técnicas, armazenar o hash de um documento na cadeia enquanto se mantém o documento inteiro em outro local é uma solução prática. O documento pode ser armazenado em um banco de dados centralizado ou em um sistema de armazenamento de arquivos distribuído, enquanto o hash é armazenado na blockchain. Ao passar o documento por um algoritmo de hash seguro como o SHA-256 e armazenar o hash em um bloco, o valor do hash se torna uma impressão digital digital única do documento. Essa abordagem economiza uma enorme quantidade de espaço e custo, pois os valores de hash são muito menores do que os documentos inteiros. Além disso, garante a integridade e a autenticidade do documento original, já que qualquer alteração na entrada resultaria em um valor de hash completamente novo, diferente do documento original.

Redes de armazenamento descentralizado

As redes de armazenamento descentralizado oferecem uma maneira de armazenar dados de forma distribuída e segura. Diferente dos serviços de armazenamento centralizados tradicionais, que armazenam dados em um único servidor ou data center, as redes de armazenamento descentralizado armazenam dados em uma rede global de nós. Isso os torna menos suscetíveis a violações de dados e perda de dados, pois os dados são armazenados redundantemente em vários locais.

Exemplos de redes de armazenamento descentralizado incluem Arweave, Filecoin e Storj. Essas redes funcionam permitindo que os usuários aluguem seu espaço de armazenamento não utilizado em troca de tokens ou outras recompensas. Quando um usuário deseja armazenar um arquivo, ele é dividido em várias partes e distribuído pela rede de nós. Os dados são criptografados e replicados em vários nós, garantindo que, mesmo se um nó falhar, os dados ainda estejam disponíveis. Vamos explorar o Arweave e o Filecoin mais detalhadamente nas próximas seções.

Arweave

A abordagem inovadora do Arweave para o armazenamento descentralizado é chamada de permaweb, uma web permanente e descentralizada construída sobre o Arweave. O permaweb consiste em um conjunto de protocolos modulares e intercambiáveis. Ele aborda a falha crítica da web tradicional, que é a falta de memória. Quando os documentos são removidos de um servidor na rede, eles são perdidos da base de conhecimento. O permaweb no Arweave permite que desenvolvedores e usuários compartilhem uma base de conhecimento resiliente que é replicada em vastos números ao redor do mundo, perpetuamente.

O protocolo base do permaweb é o Arweave, que é impulsionado por dois componentes fundamentais: uma estrutura escalável semelhante a uma blockchain que usa um novo sistema de mineração e um fundo sustentável para garantir a disponibilidade e a permanência de dados com marcação arbitrária. Essa abordagem torna possível armazenar grandes quantidades de dados de forma descentralizada sem os altos custos associados ao armazenamento em blockchain. Sobre o protocolo Arweave, há uma rede descentralizada de servidores gateway que torna os dados facilmente acessíveis aos navegadores web sem a necessidade de modificação ou software especializado.

Ao combinar esses elementos, o permaweb no Arweave fornece uma solução de armazenamento segura e descentralizada projetada para durar séculos. Diferente das soluções de armazenamento centralizadas, que podem ser vulneráveis a hacking e violações de dados, o permaweb fornece um sistema de armazenamento resiliente e imutável que é resistente à adulteração e à censura. Não é à toa que o Arweave está rapidamente ganhando reconhecimento como uma das redes de armazenamento descentralizado mais promissoras no mercado hoje.

Filecoin

O Filecoin é uma rede de armazenamento descentralizado única que oferece incentivos econômicos integrados e criptografia para garantir que os arquivos sejam armazenados de forma confiável ao longo do tempo. Esse sistema é construído sobre o protocolo InterPlanetary File System (IPFS), que usa endereçamento de conteúdo para permitir referências permanentes aos dados e evita depender de dispositivos específicos ou servidores de nuvem para endereçar o conteúdo. O Filecoin estende as capacidades do IPFS adicionando uma camada de incentivo acima, incentivando o armazenamento e o acesso confiáveis aos conteúdos.

O Filecoin opera por meio de uma rede peer-to-peer na qual os usuários pagam para armazenar seus arquivos em provedores de armazenamento, que são computadores responsáveis por guardar os arquivos e comprovar que foram armazenados corretamente ao longo do tempo. O armazenamento disponível e o preço desse armazenamento não são controlados por nenhuma empresa específica. Em vez disso, o Filecoin facilita mercados abertos para o armazenamento e a recuperação de arquivos, nos quais qualquer pessoa pode participar. Isso garante que os custos de armazenamento sejam distribuídos uniformemente pela rede, sem que uma autoridade central controle os preços.

O Filecoin possui diversos casos de uso, incluindo o armazenamento de ativos nativos da Web3, como NFTs e conteúdos de metaverso/jogos, armazenamento permanente incentivado e arquivamento de conjuntos de dados da Web2 como uma alternativa mais econômica ao armazenamento em nuvem. Por exemplo, o NFT.Storage utiliza o Filecoin para oferecer uma solução de armazenamento descentralizado simples para conteúdos e metadados de NFTs, enquanto a Shoah Foundation e a Internet Archive aproveitam o Filecoin para fazer backup de seus conteúdos. Além disso, o Filecoin suporta uma ampla variedade de formatos de dados, incluindo arquivos de áudio e vídeo, permitindo que plataformas da Web3, como Audius e Huddle01, utilizem o Filecoin como back-end de armazenamento descentralizado para streaming de música e videoconferência.

Melhores práticas para armazenamento descentralizado de arquivos

No que diz respeito ao armazenamento descentralizado de arquivos, há várias melhores práticas que devem ser seguidas para garantir a confiabilidade, a privacidade e a segurança dos dados.

Em primeiro lugar, recomenda-se armazenar os metadados na blockchain, enquanto o arquivo real é guardado em uma rede de armazenamento descentralizado, como Arweave ou Filecoin. Dessa forma, os metadados podem ser acessíveis e verificáveis publicamente na blockchain, enquanto o arquivo real é armazenado de maneira segura e descentralizada.

Em segundo lugar, a redundância de dados é crucial para garantir que os dados estejam sempre disponíveis e confiáveis. Ao armazenar várias cópias do arquivo em locais diferentes, o risco de perda de dados devido a um único ponto de falha é reduzido significativamente. As redes de armazenamento descentralizado frequentemente possuem mecanismos de redundância integrados para garantir que os dados estejam sempre disponíveis.

Em terceiro lugar, proteger a privacidade e a segurança dos dados é de extrema importância. A criptografia deve ser usada para proteger os dados durante o trânsito e em repouso. O acesso aos dados também deve ser controlado para garantir que apenas partes autorizadas possam acessá-los. As redes de armazenamento descentralizado frequentemente oferecem mecanismos de criptografia e controle de acesso integrados.

As melhores práticas para armazenamento descentralizado de arquivos incluem o armazenamento de metadados na blockchain, o uso de uma rede de armazenamento descentralizado para o arquivo real, a garantia de redundância de dados para aumentar a confiabilidade e a proteção da privacidade e da segurança dos dados. Ao seguir essas melhores práticas, os usuários podem garantir que seus dados sejam armazenados de maneira segura e confiável.

Conclusão

Embora seja possível armazenar arquivos diretamente na blockchain, o alto custo e as limitações na quantidade de dados que podem ser armazenados tornam essa abordagem impraticável. Redes de armazenamento descentralizado de arquivos, como Arweave e Filecoin, oferecem um método muito mais confiável e econômico para armazenar arquivos de forma descentralizada. Ao utilizar uma combinação de armazenamento de metadados na blockchain e do arquivo real em uma rede de armazenamento descentralizado, a redundância de dados pode ser garantida para aumentar a confiabilidade. Também é importante priorizar a privacidade e a segurança dos dados durante o processo de armazenamento.

À medida que a indústria blockchain continua a crescer, o armazenamento descentralizado de arquivos está se tornando cada vez mais prevalente. É importante compreender as limitações dos métodos tradicionais de armazenamento de arquivos e explorar e utilizar as diversas redes de armazenamento descentralizadas disponíveis para um armazenamento seguro e confiável. Com a abordagem e as ferramentas certas, o armazenamento descentralizado de arquivos pode fornecer uma solução de armazenamento mais robusta e segura tanto para indivíduos quanto para empresas.