Entendendo o funcionamento técnico da Stellar

Com recursos como a tokenização de ativos e seu próprio protocolo de consenso, a Stellar se destaca no cenário da tecnologia blockchain como uma das principais blockchains para o desenvolvimento de aplicações financeiras e de pagamentos.

A blockchain Stellar é muito mais que apenas uma rede descentralizada para transferências de ativos digitais. Sua arquitetura inovadora e seu protocolo de consenso eficiente a tornam uma opção atraente tanto para usuários individuais quanto para empresas. Do ponto de vista técnico, a Stellar se destaca por sua velocidade de processamento de transações, com tempos de confirmação de apenas segundos, e sua capacidade de lidar com grandes volumes de transações sem comprometer a eficiência. Além disso, seu foco na inclusão financeira global se reflete em sua capacidade de oferecer soluções econômicas e acessíveis para pagamentos transfronteiriços, remessas e micro pagamentos. Neste segundo tutorial, vamos aprofundar todos esses aspectos para que você não perca nada.

Arquitetura da rede Stellar

A blockchain Stellar é baseada em uma arquitetura de rede descentralizada e aberta, projetada para facilitar transferências de valor rápidas, seguras e eficientes. 

A seguir, detalharemos quais são os componentes chave da arquitetura da Stellar.

Nós: 

A rede é composta por uma série de nós distribuídos, cada um executando o software Stellar Core para participar da validação e consenso das transações. Esses nós se conectam entre si formando uma rede peer-to-peer (P2P), o que elimina a necessidade de intermediários e permite uma maior eficiência nas operações. 

Os nós executam o programa Stellar Core, que é responsável por manter um livro-razão distribuído comum a todos e contribui para o processo de consenso para verificar e completar transações. Normalmente, os nós chegam a um acordo, executam um conjunto de transações e atualizam o registro a cada 5-7 segundos.

Todos os nós realizam as mesmas funções básicas, que consistem em:

• Executar o Stellar Core.
• Conectar-se a outros nós.
• Enviar transações. 
• Armazenar o status do livro-razão em um banco de dados SQL 
• Manter uma cópia duplicada do livro-razão em arquivos XDR planos chamados 'buckets'.

Além dessas funções básicas comuns a todos os nós, um nó pode:

• Participar do consenso para validar transações.
• Publicar um arquivo que outros nós possam consultar para encontrar o histórico completo da rede.

Tipos de nós:

Com base no exposto acima, podemos classificar os nós em três grupos:

• Validador básico (basic validator): mantém um registro do livro-razão e envia transações para possível inclusão, mas não está configurado para publicar arquivos de histórico.
• Validador completo (full validator): é o mesmo que um validador básico, mas também pode publicar arquivos de histórico contendo recortes do livro-razão, incluindo todas as transações e seus resultados.
• Arquivador (archiver): assim como um validador completo, publica a atividade da rede em armazenamento de longo prazo, mas, ao contrário de um validador completo, não participa do consenso.

Livro-razão 

O conceito de livro-razão na Stellar é equivalente ao que outras blockchains chamam de bloco.

O livro-razão da Stellar é um registro público e imutável, acessível pelos nós principais da rede, que armazena todas as transações, contém a lista de contas e saldos, ordens na bolsa distribuída, informações de contratos inteligentes e qualquer outro dado persistente. Funciona como um banco de dados distribuído que todos os nós da rede Stellar mantêm e verificam.

Em cada rodada do protocolo de consenso da Stellar, a rede chega a um consenso sobre qual conjunto de transações aplicar ao último livro-razão/bloco fechado e, quando o novo conjunto é aplicado, um novo 'último bloco fechado' é definido. Cada bloco está criptograficamente vinculado ao único bloco anterior, criando uma cadeia histórica que remonta ao bloco original.

Anchors: 

Atualmente, cada região possui seu próprio sistema de pagamento. Esses sistemas são projetados para atender a uma série de necessidades específicas que também devem cumprir com a legislação de cada região. Como resultado, as operações internacionais sofrem atrasos e taxas muito altas e, além disso, não estão disponíveis em todas as regiões do mundo. O ideal seria ter um único sistema de pagamento que todos pudessem usar, independentemente do local onde estivessem, com taxas acessíveis para todos.

Anchors são instituições financeiras que ajudam a resolver esse problema, atuando como pontes entre a rede Stellar e os sistemas de pagamento tradicionais com suas moedas fiduciárias. Elas permitem que os usuários depositem e retirem dinheiro fiduciário, convertendo-o em lumens (XLM) e vice-versa.

Quando um usuário deposita fundos em um Anchor, a instituição credita em sua conta Stellar a quantidade equivalente de tokens digitais. O usuário pode então manter, transferir ou trocar esses tokens como qualquer outro ativo Stellar. Quando um usuário retira esses tokens, a Anchor os troca por dinheiro em espécie ou dinheiro no banco.

Quando um cliente baixa um aplicativo de carteira conectado a um serviço de Anchor, sua conta Stellar pode ser criada tanto pelo aplicativo de carteira quanto pelo serviço da Anchor.

Com base nos serviços que oferecem, podemos classificar as Anchors da seguinte forma:

• On e off-ramps: são aqueles que fornecem serviços de compra/venda e depósito/retirada entre ativos fiat e digitais.
• Emissores: são responsáveis por tokenizar qualquer elemento de valor do mundo real.
• Exchanges: oferecem suporte a todos os ativos emitidos na blockchain da Stellar, como USDC e XLM.
• Anchors interoperáveis: conectam seus serviços por meio da rede Stellar.

Se você deseja aprofundar no mundo das Anchors e está procurando uma que atenda às suas necessidades, acesse este site.

Lumens (XLM):

Lumen é a moeda nativa da rede Stellar. Ao contrário de outros tokens na rede, o Lumen não requer um emissor ou uma reserva de confiança para ser utilizado. Sua função principal é facilitar as transações na rede, pois é usado para pagar todas as taxas de transação, bem como o aluguel de espaço no bloco e para cumprir os requisitos de saldo mínimo nas contas da rede.

As taxas de transação na rede Stellar são necessárias para evitar spam no bloco e para priorizar transações durante períodos de alta demanda. Essas taxas são pagas em lumens e são relativamente baixas em comparação com as estabelecidas em outras blockchains. Elas são baseadas na complexidade da transação e na demanda da rede no momento.

Além das taxas de transação, lumens também são usados para cumprir o requisito de saldo mínimo que a Stellar impõe nas contas da rede. Esse saldo mínimo é calculado usando uma unidade de medida chamada reserva base, que atualmente é de 0,5 XLM. Cada conta deve manter pelo menos duas vezes a reserva base como saldo mínimo, e esse saldo mínimo aumenta com cada sub-entrada adicional na conta, como reserva de confiança, ofertas e saldos reclamáveis. Isso garante que as contas tenham saldo suficiente para participar plenamente da rede e realizar transações.

Por outro lado, os dados manipulados em contratos inteligentes na rede Stellar não requerem reserva base para serem armazenados no bloco; nesses casos, um tipo de aluguel deve ser pago, dependendo do tamanho e do tempo que permanecem na rede. Esse aluguel é baseado em diferentes tipos de armazenamento (persistente, temporário e instantâneo) e é projetado para incentivar a eficiência no uso dos recursos da rede.

Protocolo de consenso Stellar (SCP): 

O coração da arquitetura desta blockchain é o Protocolo de Consenso Stellar (SCP), que é um protocolo de consenso aliado projetado para alcançar acordos entre os nós validadores de forma rápida e eficiente. Em vez de depender da mineração, como em algumas outras blockchains, a Stellar utiliza uma abordagem de consenso aliado, onde um subconjunto de nós validadores é responsável por verificar as transações e manter a integridade da rede. Este design reduz significativamente o consumo de energia e melhora a escalabilidade da rede. Mais adiante, vamos nos aprofundar no protocolo de consenso do Stellar, pois é um dos pilares fundamentais de sua arquitetura.

Transações na Stellar

As transações na blockchain Stellar são a forma como os usuários interagem com a rede para realizar pagamentos, trocar ativos e realizar outras operações financeiras. As transações são compostas por uma série de operações que, agrupadas, são enviadas à rede na forma de transação. Uma operação é um objeto que representa uma alteração desejada no bloco. A rede Stellar codifica as transações usando um protocolo padronizado chamado External Data Representation (XDR, na sigla em inglês).

Cada conta na Stellar só pode realizar uma transação de cada vez. As transações consistem em um conjunto de entre 1 e 100 operações (exceto as transações de contratos inteligentes, que podem ter apenas uma operação por transação) e são assinadas e enviadas ao bloco pelas contas. As transações sempre precisam ser autorizadas pela chave pública da conta de origem para serem válidas; embora também existam casos em que uma transação pode precisar de mais de uma assinatura. A criação e a assinatura da transação são feitas usando um SDK da Stellar e, geralmente, esse SDK usa o Horizon, a API da Stellar, para enviá-la.

Supondo que uma transação seja válida, o nó da Stellar Core que a recebe a compartilha com outros nós da Stellar Core, que trabalham para criar um conjunto combinado de transações válidas. Os nós que estão preparados para validar então ratificam esse conjunto de transações por meio de um processo de votação em várias etapas e o aplicam para alterar o estado do bloco. Explicaremos isso mais adiante.

As transações são atômicas. Isso significa que, se uma operação em uma transação falhar, todas as operações falham e a transação completa não é aplicada ao bloco.

Taxas por transação: 

Stellar requer uma taxa para todas as transações que entram no bloco. Isso ajuda a prevenir spam e prioriza transações durante picos de tráfego. Todas as taxas são pagas usando o token nativo da Stellar, o Lumen (XLM).

Existem dois tipos de taxas no Stellar:

• Taxa de recursoo: aplicada apenas a transações de contratos inteligentes. É a quantidade que o remetente deve pagar para que sua transação seja executada. O valor é baseado no consumo de recursos de uma transação e no estado de armazenamento da rede.
• Taxa de inclusão: é a quantidade máxima que o remetente está disposto a pagar para que a transação seja incluída no bloco.

Ao competir por espaço no bloco, transações de contratos inteligentes competem apenas com outras transações de contratos inteligentes, enquanto transações que não executam um contrato inteligente enfrentam outras do mesmo tipo.

Os lumens coletados das taxas de transação vão para uma conta bloqueada e não são entregues nem utilizados por ninguém.

Protocolo de consenso Stellar (SCP) 

O protocolo de consenso é fundamental em qualquer blockchain. Ele é usado para coordenar de forma descentralizada diferentes decisões que precisam ser tomadas na rede. A gestão descentralizada do sistema de pagamentos faz com que os nós envolvidos na rede sejam responsáveis por monitorar e aprovar as diferentes transações, em vez de delegar essas tarefas a uma entidade centralizada. O consenso é essencial para a segurança da blockchain.

A blockchain Stellar alcança o consenso usando o protocolo de consenso da Stellar (SCP), que é baseado no Acordo Bizantino Federado (FBA, em inglês). O FBA difere de outros mecanismos de consenso, como o Proof of Work (PoW), que se baseia na capacidade computacional de um nó, e o Proof of Stake (PoS), baseado no poder de aposta de um nó, ao confiar no acordo de nós de confiança. Especificamente, trata-se de um sistema de consenso baseado na prova de acordo ou Proof of Agreement (PoA).

No SCP, cada nó participante, chamado de nó Stellar Core (também chamado de validador ou nó validador), decide em qual conjunto de outros nós deseja confiar. Qualquer nó pode se tornar um nó Stellar Core, mas não recebe nenhuma recompensa por isso, sendo apenas responsável pela segurança da cadeia de blocos e de todas as transações que circulam por ela.

Todos os protocolos de consenso têm como propriedades fundamentais:

• Tolerância a falhas: o sistema continua funcionando mesmo com falhas ou mau funcionamento dos nós.
• Segurança: os pares de nós concordam em gerar o mesmo bloco, não há discrepâncias.
• Responsividade: se algum nó se comportar mal, os outros nós são capazes de funcionar de forma independente.

É importante destacar que o SCP prioriza a tolerância a falhas e a segurança, o que pode resultar em bloqueios temporários aguardando aprovação.

Como funciona o protocolo de consenso Stellar?

Para entender o funcionamento do SCP, é necessário conhecer cada um dos atores e procedimentos que fazem parte dele:

Nós e quóruns: na rede Stellar, os nós são os participantes que mantêm uma cópia do bloco distribuído. Esses nós formam quóruns, que são grupos de nós que concordam com o estado atual do bloco. Os quóruns são essenciais para o processo de consenso.

Rodada de consenso: o processo de consenso no Stellar ocorre em rodadas. Em cada uma, os nós trocam mensagens para propor e validar transações. Cada rodada tem um conjunto de quóruns que devem concordar com a validade das transações para alcançar o consenso.

Preparação e confirmação: na primeira etapa de cada rodada, os nós propõem transações e as enviam para os quóruns. Na etapa de preparação, os quóruns coletam as transações propostas e as validam. Uma vez que um quórum tenha reunido transações validadas suficientes, ele passa para a etapa de confirmação.

Aceitação e validação: na etapa de confirmação, os quóruns trocam mensagens para aceitar e validar as transações. Uma vez que um quórum tenha recebido confirmações suficientes de outros quóruns, ele pode aceitar as transações como válidas e proceder a atualizar o estado do bloco.

Consolidação do consenso: quando a maioria dos quóruns aceita as transações, um consenso global sobre o estado do bloco é alcançado e as transações são confirmadas de forma irreversível.

Como em todos os sistemas de Acordo Bizantino Federado, o protocolo de consenso Stellar depende que os validadores escolham bons conjuntos de quóruns para funcionar corretamente. Em 2019, ocorreu uma atualização no SCP que tornou mais fácil a escolha dos conjuntos de quóruns, já que anteriormente os validadores configuravam manualmente seus conjuntos de quóruns e não havia uma forma fácil de verificar essas configurações e determinar se criavam a interseção de quóruns necessária.

Implementação do protocolo de consenso Stellar

O protocolo de consenso Stellar é implementado no software de nó Stellar Core. Os operadores podem configurar seus nós para participar do processo de consenso de acordo com suas preferências e requisitos de segurança.

Stellar como uma rede de pagamentos global

Não é possível entender o funcionamento do Stellar sem mencionar sua funcionalidade mais importante.

Stellar é uma rede de pagamentos global que se destaca por sua capacidade de facilitar pagamentos transfronteiriços de forma eficiente e econômica em qualquer parte do mundo. Sua arquitetura descentralizada e sua tecnologia blockchain permitem que as transações sejam liquidadas em questão de segundos, eliminando os atrasos e as fricções associadas aos sistemas de pagamento tradicionais.

Stellar também oferece taxas de transação extremamente baixas, tornando o envio de pagamentos através da rede muito mais econômico em comparação com outras opções. Esta combinação de velocidade, eficiência e baixo custo torna a Stellar uma opção atraente para indivíduos, empresas e organizações que precisam realizar pagamentos transfronteiriços de forma regular.

Além disso, a rede Stellar é altamente acessível, o que significa que qualquer pessoa com acesso à internet pode utilizá-la para enviar e receber pagamentos em todo o mundo, independentemente de sua localização geográfica ou situação financeira.

Pagamentos transfronteiriços:

Os pagamentos transfronteiriços envolvem transações financeiras entre partes localizadas em países diferentes. No contexto da maioria das transações comerciais B2B, o fornecedor de bens ou serviços emite uma fatura que detalha os métodos de pagamento e os termos acordados. É responsabilidade do fornecedor de serviços determinar as modalidades de pagamento e a moeda de preferência.

Para transações de grande volume, a transferência internacional através do código SWIFT é a opção mais comum. Neste processo de banco para banco, o cliente trabalha em conjunto com sua instituição financeira para realizar o pagamento, enquanto o banco correspondente intermediário, ou plataforma, cuida da troca de moedas, estabelece a taxa de câmbio e aplica suas tarifas correspondentes.

Milhões de empresas ao redor do mundo realizam e recebem pagamentos diariamente, utilizando para isso esses métodos tradicionais que são a base da economia centralizada. Esses pagamentos podem ser muito custosos e precisam de tempo para serem processados, principalmente no caso de operações transfronteiriças. Embora este sistema tradicional de pagamentos tenha sido melhorado com a chegada de empresas como PayPal e Wire, com um sistema muito mais flexível para este tipo de transações, ainda existem muitos aspectos fundamentais a serem resolvidos. Com a chegada das criptomoedas, as possibilidades no ecossistema de pagamentos mudaram consideravelmente. Blockchains como a Stellar chegaram para resolver os diferentes problemas que muitas pessoas e empresas enfrentam diariamente.

A blockchain Stellar oferece uma alternativa acessível para qualquer pessoa que busque enviar pagamentos globalmente. Ao oferecer uma extensa rede de pontos de acesso, o ecossistema da Stellar proporciona uma vantagem única para aqueles que operam em mercados emergentes e em desenvolvimento, onde os custos de transação podem ser elevados.

Benefícios de usar Stellar como uma rede global de pagamentos:

• Eficiência: os pagamentos são liquidados em questão de segundos, proporcionando uma solução rápida e eficiente para operações transfronteiriças.
• Baixo custo: as taxas de transação são consideravelmente mais baixas, permitindo pagamentos internacionais a um custo menor em comparação com outros sistemas de pagamento tradicionais.
• Acessibilidade: a rede Stellar é acessível para qualquer pessoa em todo o mundo, tornando-se uma solução inclusiva para as necessidades de pagamentos globais.
• Transparência e rastreabilidade: todas as transações na rede são públicas e transparentes, permitindo um acompanhamento e auditoria eficientes das transações transfronteiriças.

Continue aprendendo com o CryptoConexión e não perca nosso próximo tutorial onde explicaremos um pouco mais sobre o ecossistema Stellar.