Como a tecnologia blockchain torna o armazenamento de arquivos mais prático e econômico

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

Por que armazenar arquivos diretamente no blockchain não é viável

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

Primeiramente, armazenar arquivos na blockchain pode ser incrivelmente caro. As transações na 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 US$ 57.332,91 apenas em taxas de gas no momento da redação deste artigo, o que não é uma opção viável para a maioria dos usuários.

No Ethereum, o tamanho do bloco não é determinado pelo limite máximo de tamanho, mas sim pelo limite de gás. O limite de gás é a quantidade máxima de gás (ou unidades de energia) que um usuário precisa para concluir uma transação. Um limite de gás mais alto significa que mais trabalho é necessário para concluir uma transação. Esse custo varia de acordo com a carga de trabalho transacional na rede Ethereum .

Por exemplo, são necessárias cerca de 640.000 unidades de gás para armazenar 1 kilobyte de dados em um bloco (a um preço padrão de gás de 20.000). Ethereum tem um limite atual de 15 milhões de unidades de gás por bloco, que pode ser expandido para 30 milhões com base na demanda. Portanto, o tamanho do bloco no Ethereum pode chegar a 46 kilobytes, dependendo do limite de gás.

Para exemplificar o alto custo de armazenamento de arquivos na blockchain, vamos usar a blockchain Ethereum como exemplo. 

O custo de armazenar 1 KB no Ethereum

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

De acordo com o Yellow Paper do Ethereum, são necessárias 20.000 unidades de gás para armazenar um único slot de 256 bits. 

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

1 KB equivale a 1024 bytes, portanto, possui 32 espaços (1024 bytes/32 bytes = 32 espaços).

A quantidade de gás necessária para armazenar 1 kb é de 32 slots * 20.000 unidades de gás = 640.000 unidades de gás.

Para incluir o arquivo no campo de dados da transação da chamada, será necessário um consumo adicional de gás. 

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

A taxa básica de gás para qualquer transação é de 21.000 de gás.

Portanto, o total de gás necessário para armazenar 1 kb = 640.000 + 16.384 + 21.000 = 677.384 unidades de gás.

1 gás é igual a 0,00000005 ETH

Portanto, para armazenar 1 KB, são necessários 677.384 gas * 0,00000005 = 0,0338692 ETH.

O preço atual do ETH é de US$ 1.787,57, portanto, o custo de armazenamento de 1 KB será de US$ 60,66.  

O custo de armazenamento de 1 MB no Ethereum

1 MB = 1.000.000 bytes

1.000.000 bytes / 32 bytes = 31.250 slots

31.250 slots * 20.000 de gás = 625.000.000 de gás

31.250 slots * 32 bytes * 16 gas = 16.000.000 gas para dados de chamada

O custo base do gás é de 21.000 de gás.

Gás total = 625.000.000 + 16.000.000 + 21.000 = 641.021.000 gás

1 gás é igual a 0,00000005 ETH

Portanto, armazenar 1 MB custa 641.021.000 de gás * 0,00000005 ETH = 32,05105 ETH = US$ 57.332,91 

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

Armazenar 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 de arquivos descentralizado garante que os dados não sejam armazenados em um local central, o que poderia representar 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 manipulação. Essa arquitetura distribuída também garante que nenhuma entidade tenha controle total sobre os dados, assegurando maior transparência e responsabilidade.

Em um sistema de armazenamento de arquivos descentralizado, 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 de arquivos descentralizado, os metadados normalmente incluem informações sobre a localização do arquivo, direitos de acesso e outros atributos. Os metadados são armazenados no blockchain, tornando-os imutáveis ​​e transparentes, o que garante que os dados não possam ser adulterados.

Embora armazenar arquivos diretamente no blockchain não seja viável devido aos altos custos e limitações técnicas, armazenar o hash de um documento na blockchain, mantendo o documento completo 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 no blockchain. Ao submeter o documento a 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 única do documento. Essa abordagem economiza muito espaço e custos, já que os valores de hash são muito menores do que os documentos completos. Além disso, garante a integridade e a autenticidade do documento original, pois qualquer alteração na entrada resultaria em um valor de hash completamente novo, diferente do documento original.

Redes de armazenamento descentralizadas

As redes de armazenamento descentralizadas oferecem uma maneira de armazenar dados de forma distribuída e segura. Ao contrário dos serviços de armazenamento centralizados tradicionais, que armazenam dados em um único servidor ou centro de dados, as redes de armazenamento descentralizadas armazenam dados em uma rede global de nós. Isso as torna menos suscetíveis a violações e perda de dados, já que os dados são armazenados de forma redundante em vários locais.

Exemplos de redes de armazenamento descentralizadas 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 Arweave e Filecoin com mais detalhes nas seções a seguir.

Arweave

A abordagem inovadora da Arweave para armazenamento descentralizado é chamada de Permaweb, uma web permanente e descentralizada construída sobre a plataforma Arweave. A Permaweb consiste em um conjunto de protocolos modulares e intercambiáveis. Ela resolve a falha crítica da web tradicional, que é a falta de memória. Quando documentos são removidos de um servidor na rede, eles são perdidos da base de conhecimento. A Permaweb na Arweave permite que desenvolvedores e usuários compartilhem uma base de conhecimento resiliente, replicada em grande escala em todo o mundo, perpetuamente.

O protocolo base da Permaweb é o Arweave, que se baseia em dois componentes fundamentais: uma estrutura escalável semelhante a um blockchain, que utiliza um novo sistema de mineração, e uma reserva sustentável para garantir a disponibilidade e a permanência de dados com tags arbitrárias. Essa abordagem possibilita o armazenamento de grandes quantidades de dados de forma descentralizada, sem os altos custos associados ao armazenamento em blockchain. Sobre o protocolo Arweave, existe uma rede descentralizada de servidores de gateway que facilita o acesso aos dados por navegadores web, sem a necessidade de modificações ou softwares especializados.

Ao combinar esses elementos, a permaweb da Arweave oferece uma solução de armazenamento segura e descentralizada, projetada para durar séculos. Diferentemente das soluções de armazenamento centralizadas, que podem ser vulneráveis ​​a ataques cibernéticos e violações de dados, a permaweb proporciona um sistema de armazenamento resiliente e imutável, resistente a adulterações e censura. Não é à toa que a Arweave está rapidamente ganhando reconhecimento como uma das redes de armazenamento descentralizadas mais promissoras do mercado atualmente.

Filecoin

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

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

O Filecoin possui múltiplos casos de uso, incluindo armazenamento nativo de NFTs e ativos de metaversos/jogos da Web3, armazenamento permanente incentivado e arquivamento de conjuntos de dados da Web2 como uma alternativa mais barata ao armazenamento em nuvem. Por exemplo, o NFT.Storage usa o Filecoin para fornecer uma solução de armazenamento descentralizada e simples para conteúdo e metadados de NFTs, enquanto a Shoah Foundation e o Internet Archive utilizam o Filecoin para fazer backup de seus conteúdos. Além disso, o Filecoin suporta uma ampla gama de formatos de dados, incluindo arquivos de áudio e vídeo, permitindo que plataformas da Web3, como Audius e Huddle01, utilizem o Filecoin como backend de armazenamento descentralizado para streaming de música e videoconferência.

Melhores práticas para armazenamento de arquivos descentralizado

No que diz respeito ao armazenamento descentralizado de arquivos, existem diversas boas 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 propriamente dito é armazenado em uma rede de armazenamento descentralizada como Arweave ou Filecoin. Dessa forma, os metadados podem ser publicamente acessíveis e verificáveis ​​na blockchain, enquanto o arquivo em si 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 bastante reduzido. Redes de armazenamento descentralizadas geralmente possuem mecanismos de redundância integrados para garantir que os dados estejam sempre disponíveis.

Em terceiro lugar, a proteção da privacidade e segurança dos dados é de extrema importância. A criptografia deve ser usada para proteger os dados durante a transmissão e em repouso. O acesso aos dados também deve ser controlado para garantir que apenas partes autorizadas possam acessá-los. Redes de armazenamento descentralizadas geralmente oferecem criptografia integrada e mecanismos de controle de acesso.

As melhores práticas para armazenamento descentralizado de arquivos incluem armazenar metadados no blockchain, utilizar uma rede de armazenamento descentralizada para o arquivo em si, garantir redundância de dados para maior confiabilidade e proteger a privacidade e a segurança dos dados. Seguindo essas boas práticas, os usuários podem garantir que seus dados sejam armazenados de forma segura e confiável.

Conclusão

Embora seja possível armazenar arquivos diretamente no blockchain, o alto custo e as limitações na quantidade de dados que podem ser armazenados tornam essa abordagem impraticável. Redes de armazenamento de arquivos descentralizadas, 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 no blockchain e o arquivo em si em uma rede de armazenamento descentralizada, a redundância de dados pode ser garantida, aumentando a confiabilidade. Também é importante priorizar a privacidade e a segurança dos dados no processo de armazenamento.

Com o crescimento contínuo da indústria blockchain, o armazenamento descentralizado de arquivos está se tornando cada vez mais comum. 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 de arquivos 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.