Avui reprenem les nostres Entrevistes TIC parlant amb la Doctora Maria Magdalena Payeras Capellà, professora titular de la UIB del departament de Ciències Matemàtiques i Informàtica a l’àrea d’Enginyeria Telemàtica, membre del grup de recerca Seguretat i Comerç electrònic.
Precisament volem parlar amb ella per entendre una mica més el complex món que engloba la tecnologia blockchain. Aquesta tecnologia va sorgir l’any 1991, però no comença a tenir rellevància fins l’any 2008 gràcies a l’aparició del bitcoin, que va ser primera tecnologia de registre digital. Al llarg d’aquest temps aquest tipus de tecnologia ha evolucionat molt i cada vegada més aviat.
Ens agradaria demanar a la doctora sobre com funciona, quins són els seus avantatges respecte a la tecnologia convencional, els seus possibles beneficis per a la comunitat, les diferents xarxes que hi ha i com funcionen. Perquè el valor de blockchain va molt més enllà de la implementació inicial utilitzada per les criptomonedes, perquè crearà un dipòsit de dades i informació de confiança, sense filtres i sense censura, accessible a tot el món. Un exemple serien els anomenats smart contracts, acords capaços d’executar-se i fer-se complir per sí mateixos de manera autònoma i automàtica, sense intermediaris ni mediadors. Precisament la Dra. Payeras i el seu grup de recerca han duit a terme un projecte sobre aplicacions segures utilitzant blockchain i propostes per a notificacions certificades i signatura de contractes intel·ligents que ens explicarà a continuació.
El blockchain suposa una transformació a gran escala del model econòmic i financer actual que, a més, establirà una major confiança en aquests. En el futur canviarà models de negoci, permetrà als usuaris deixar-se diners amb la màxima seguretat, fer pagaments, assegurar els seus actius i moltes altres millores respecte als sistemes més tradicionals. Un dels reptes per assolir-ho és aconseguir la seva regulació. Actualment no existeix una normativa concreta, encara que en el cas de les criptomonedes es va abordar una primera reglamentació bàsica el 2021 per a Espanya que, com a novetat, obligarà els contribuents a presentar els rendiments a la renda. La previsió és que el 2024 s’aprovi un reglament europeu aplicable a tots els estats membres.
Ens podríeu explicar de manera resumida què és el blockchain i com funciona?
El blockchain és un sistema distribuït de registre de dades on aquestes es guarden en uns blocs que s’encadenen uns amb els altres formant una cadena. La relació entre els blocs així com el seu sistema de generació fa que sigui computacionalment impossible modificar la informació continguda en un dels blocs que formen la cadena. La xarxa blockchain està formada per nodes on no existeix un node central encarregat de prendre les decisions, sinó que aquestes es generen per consens entre els nodes. D’aquesta manera es decideix, mitjançant un algoritme, quina informació s’afegeix a la cadena. Aquesta informació serà immutable, transparent (tothom tendrà accés a ella) i està marcada amb la data del moment de la seva incorporació a la cadena. Aquestes dades podrien ser transaccions entre usuaris del sistema, com és el cas dels pagaments amb criptomonedes.
Què és el famós “hash”?
Una funció de hash és una operació matemàtica que genera un resultat d’una longitud fixa (anomenat digest, resum o empremta digital) a partir de les dades d’entrada. Aquesta operació té unes característiques molt especials, com per exemple, que es pot comprovar que un resum es correspon al resultat d’aplicar la funció sobre les dades d’entrada, però no és possible trobar aquestes dades d’entrada a partir del resum, és a dir, la funció és irreversible. Una altra característica és que qualsevol canvi, per petit que sigui, a les dades d’entrada provocarà canvis en el resum. Aquestes característiques la fan adequada per a proporcionar integritat a les dades. A més, és computacionalment impossible trobar una entrada alternativa que doni el mateix resum en aplicar la funció de hash. Això fa que si coneixem el resum d’unes dades no és possible que un atacant ens suplanti les dades i les faci passar per les dades d’entrada originals.
Què és el “gas” i com funciona?
El gas és una mesura utilitzada a la xarxa Ethereum per a determinar la taxa a pagar en una transacció o en l’execució d’una funció d’un contracte intel·ligent. Blockchain es basa en l’addició de blocs a la cadena. Els encarregats de fer les validacions necessàries per a la incorporació dels blocs reben compensacions per la seva feina. En les blockchains on és possible executar contractes intel·ligents el cost de l’execució de les funcions dels contractes intel·ligents ha de ser pagat per l’usuari que desplega el contracte. Com més complex sigui el contracte, més gas necessitarà per a executar-se. El gas està relacionat amb un valor econòmic a través del cost del gas. El cost del gas (el que es paga per cada unitat de gas) està relacionat amb la velocitat d’execució. Relacionant el cost d’execució amb gas en lloc de fer-ho directament amb criptomoneda permet aïllar el cost de les fluctuacions de preu que les criptomonedes poden patir. El fet de pagar per tal d’executar contractes intel·ligents evita els atacs de denegació de servei, on l’atac consisteix a esgotar els recursos que proporcionen el servei.
Quins avantatges i inconvenients creieu que té aquesta tecnologia?
La característica principal de les xarxes blockchain és la seva natura distribuïda i el fet de basar-se en el consens entre les parts. En un entorn centralitzat tenim una entitat central que es pot encarregar de prendre les decisions o d’emmagatzemar la informació. Aquesta entitat central podria actuar maliciosament o bé ser l’objectiu d’atacs externs. En un entorn distribuït la informació sempre estarà disponible i una actuació maliciosa és detectada per les altres parts. De la mateixa manera, un atac a una de les parts no afectaria el funcionament del sistema. A partir d’aquí, donades les característiques de la cadena de blocs, com transparència, immutabilitat,… es poden desenvolupar multitud d’aplicacions segures. Entre els inconvenients podríem dir que es tracta d’una tecnologia que encara no ha arribat a la maduresa i amb escassa implantació. Podria requerir un procés d’adaptació per part dels usuaris. Altres inconvenients que es van resolent lentament són l’escalabilitat o l’eficiència.
El tema energètic pel desenvolupament d’aquesta tecnologia és important? Com es pot disminuir el consum elèctric en les transaccions?
No totes les blockchains utilitzen els mateixos mecanismes de consens. En algunes d’elles l’elecció de qui completarà el següent bloc de la cadena (i per tant s’emportarà la recompensa) es fa de forma competitiva. En l’algorisme Proof of Work (PoW), utilitzat per exemple a bitcoin, la competició consisteix en trobar un valor que s’inclourà dins del bloc junt amb les altres informacions que conformen el bloc, com el hash de l’anterior bloc, o un valor que s’obté a partir del conjunt de transaccions que s’inclouran en el bloc, entre altres, de manera que el hash generat sobre el bloc sencer compleixi unes determinades característiques, com ser menor a un determinat llindar. Com que no podem fer la inversa de la funció de hash l’única possibilitat que es té és la d’anar provant successivament diferents valors i calcular els seus hash. El primer miner que obtengui un valor que provoqui que el resultat del hash sobre el bloc complet compleixi els requisits podrà afegir el bloc a la cadena. Per això, per tal de tenir més opcions, els miners posen en funcionament màquines molt potents que executen un gran nombre d’operacions per segon. El cost d’aquest procés és un gran consum d’energia. Per tal de resumir aquest consum es pot optar per altres mecanismes de consens, com el Proof of Stake, PoS.
Quin és el paper dels miners i com ha afectat la pujada de l’electricitat a aquesta professió (si és que és una professió)?
El paper dels miners és el de completar la informació continguda en el bloc, tancar-lo i afegir-lo a la cadena. Si el mecanisme seleccionat per a fer-ho es basa en una tècnica de prova i error, aleshores s’hauran de fer moltes operacions abans de trobar l’element correcte que permeti tancar el bloc. Aquest procés implica una despesa energètica important. Per aquest motiu els miners es solen situar en llocs on el preu de l’energia sigui favorable. Evidentment la pujada del preu influeix en el marge de benefici dels miners. Com he dit abans, la diversitat d’algoritmes de consens fa que existeixen alternatives on el consum energètic no és rellevant.
Vau començar a treballar i investigar el blockchain bastant abans del boom de les criptomonedes. Com pensau que afecta aquest auge a aquesta tecnologia?
En el grup de recerca en el que treball, el grup SECOM de la UIB, hem treballat en aspectes de seguretat i serveis relacionats amb el comerç electrònic des de fa bastants anys. En el moment de l’aparició de blockchain vàrem veure que podria ser una eina molt interessant en la nostra recerca. La velocitat a la qual avança aquest sector fa que seguir la seva evolució sigui un repte i a la vegada una gran oportunitat. En els darrers anys hem presentat múltiples aplicacions basades en blockchain.
Quines són les principals xarxes de blockchain? Quines diferències hi ha?
Algunes de les xarxes principals de blockchain són Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Dash, Monero i Zcash. Dins el gran escenari de propostes de xarxes blockchain algunes destaquen per la seva funcionalitat. Entre les propostes en trobam, per exemple, que estan destinades a treballar amb dispositius IoT, altres que donen gran importància a la privacitat, altres que permeten fer transaccions molt ràpides o a baix cost… per tant, podríem dir que hi ha propostes per a cada necessitat que es pugui tenir. A més de per la seva funcionalitat també podem fer una classificació de blockchain en xarxes privades, públiques o híbrides.
Creieu que afecta negativament als possibles usos d’aquesta tecnologia l’alta especulació amb criptomonedes? Si és així, hi veieu alguna solució possible?
La gran especulació afecta negativament en dos aspectes. Un és en la percepció que es té de la tecnologia i l’altra amb la viabilitat de les propostes. Respecte a la percepció, ens trobam que el més conegut entre la població, quant a tecnologia blockchain, són les criptomonedes, i més especialment les oscil·lacions que s’han produït i les notícies sensacionalistes que apareixen als mitjans de comunicació. Respecte a la viabilitat de les propostes, ens trobam que un mateix servei pugui tenir un cost d’execució molt diferent en funció del preu que pugui tenir el token amb el qual es paguen les operacions. Hi ha mecanismes per a reduir aquest impacte, però segueix sent un aspecte a tenir en compte.
Què diferencia Ethereum?
La principal característica d’Ethereum és la de comptar amb una màquina virtual quasi Turing completa. Per això pot executar contractes intel·ligents. Aquesta prestació li permet ser utilitzada en múltiples aplicacions, estenent les primitives funcionalitats de les blockchain, com els pagaments.
Quines són les passes per a què una pime pugui gestionar smart contracts? Ens podeu posar algun exemple pràctic?
Els smart contracts tenen infinitat d’aplicacions. Podem automatitzar processos de presa de decisions, registres i comparticions de dades o gestionar intercanvis. Les Pimes poden trobar aplicacions que siguin adequades a les seves necessitats. Per exemple una institució educativa podria lliurar els certificats acadèmics sobre la blockchain evitant així la seva falsificació. Un altre exemple, relacionat amb IoT seria aquell en el qual un contracte intel·ligent gestioni un establiment de lloguer turístic. En aquest cas en rebre el pagament pel lloguer, el contracte intel·ligent podria gestionar un pany intel·ligent perquè s’obrís amb una determinada clau numèrica durant el període establert, alhora que proporciona aquesta clau al llogater.
El passat 15/09/2022 la xarxa Ethereum va realitzar una fusió. Quins són els principals canvis? Què opinau al respecte? Soluciona el problema energètic?
En la fusió que es va realitzar a Ethereum entre la xarxa principal i la de test que havia servit per a provar el PoS permet que ara Ethereum utilitzi PoS com a mecanisme de consens en lloc del PoW. La utilització de PoS es basa en el dipòsit d’una determinada quantitat de criptomoneda per tal d’optar a ser validadors. Per tant, les operacions necessàries per part dels miners en el PoW ara ja no són necessàries. Es calcula que la reducció del consum energètic és superior al 99%. Evidentment, és una bona notícia, ja que el consum associat al PoW fa que sigui difícilment viable i èticament reprovable.
Xerrant d’Ethereum, què són els NFT i quina utilitat tenen?
Els actius sobre blockchain són anomenats tokens. De fet, una criptomoneda és un token. Entre els tokens en podem trobar que tenguin unes característiques que facin que totes les unitats siguin iguals i intercanviables. Una unitat de criptomoneda és intercanviable per una altra de la mateixa espècie. A aquests tokens els anomenam tokens fungibles. D’altra banda, si el token ha de representar un actiu únic i no intercanviable per un altre, aleshores en direm token no fungible (NFT). Per exemple, si un token representa una obra d’art digital, serà un token no fungible. Es podrà transmetre i la seva propietat canviarà de mans, però seguirà sent únic.
Ens podríeu explicar quines són actualment les vostres investigacions sobre aquest tema? I projectes de futur?
Acabam de finalitzar un projecte de recerca en el qual hem treballat en protocols per a les notificacions certificades i el lliurament certificat de dades en general utilitzant smart contracts. Hem generat una patent amb aquesta solució. També relacionat amb els intercavis, tenim un protocol per a la signatura de contractes. També vàrem dissenyar un sistema basat en blockchain per a la gestió dels certificats de vacunació Covid que ofereix una alta protecció a la privadesa de les dades dels usuaris. Actualment, treballam en un sistema de canals per a microcompres utilitzant criptomonedes i amb la incorporació de propietats noves als tokens NTF.
Quins consells podríeu donar a la gent que es vol dedicar en aquest món? I per incentivar les vocacions STEM, especialment entre les nines?
A les persones que es volen introduir en aquest món els recomanaria no quedar-se a la superfície o en les característiques més populars. És important conèixer els fonaments i llavors aprofundir en aspectes concrets. Probablement, aviat començaran a tenir interès, o fins i tot passió que els ajudarà a anar seguint l’evolució de la tecnologia. Crec que les aptituds generals que són requerides per a l’estudi en qualsevol branca de coneixement, un poc de creativitat i imaginació també és molt útil.
Pens que una tecnologia com aquesta, amb tantes possibilitats i que tot just acaba d’iniciar el seu recorregut pot generar interès i despertar vocacions. Respecte a les qüestions de gènere, no hi ha cap raó per la qual les nines no hagin de veure les STEM com una alternativa més, com ho fan els nins. S’està fent molta de feina en aquest sentit per intentar revertir la tradició i crec que s’està aconseguint.
Pensau que al futur augmentarà la demanda de professionals especialitzats en la tecnologia blockchain?
Actualment, ja hi ha una gran demanda de professionals especialitzats en blockchain i de programadors de contractes intel·ligents. Antics alumnes de la UIB treballen en aquest camp i reben ofertes constants des de qualsevol lloc del món.
Per acabar, ens podeu citar algun llibre i peli/sèrie que us hagi inspirat en la vostra feina?
La ciberseguretat, la privacitat i la criptografia són temàtiques que actualment apareixen recurrentment a pel·lícules, sèries o novel·les. Record haver vist de petita una pel·lícula titulada “Jocs de Guerra” on un jove hacker acaba entrant en sistemes de defensa en plena guerra freda. Potser és de les pioneres en aquesta temàtica. Una altra pel·lícula, “Desxifrant Enigma” mostra com Alan Turing i el seu equip varen poder rompre el sistema de xifratge utilitzat per l’Alemanya nazi durant la Segona Guerra Mundial.