Cos’è la Blockchain?

La blockchain, o catena di blocchi (attenzione, questa non è scritta blockchain), si riferisce originariamente alla struttura dei dati usata da Bitcoin per elencare tutte le transazioni effettuate dai suoi utenti fin dall’inizio: le transazioni sono raggruppate in blocchi incatenati insieme, e i blocchi vengono aggiunti alla catena nel tempo. Questo registro è condiviso tra i membri di una rete, da cui il fatto che a volte si parla di un registro distribuito.

A partire dal 2015, blockchain si riferisce anche alla tecnologia del consenso decentralizzato che Bitcoin sta riportando alla ribalta. La tecnologia Blockchain si riferisce all’insieme dei metodi che consentono ai partecipanti di una rete distribuita di accordarsi senza bisogno di un terzo di fiducia.

Da dove viene la catena di blocco?

Il concetto di blockchain come lo conosciamo oggi è stato inventato da Satoshi Nakamoto e descritto nel libro bianco Bitcoin del 31 ottobre 2008. Tuttavia, Satoshi Nakamoto non ha coniato il termine e lo dobbiamo ad Hal Finney, che lo ha usato per la prima volta nella sua risposta a Satoshi il 7 novembre 2008 per riferirsi alla catena di prove del lavoro di Bitcoin. Poi ha scritto “catena di blocco” in due parole. Il termine fu poi adottato da Satoshi nel codice sorgente di Bitcoin 0.1, e gradualmente divenne popolare nella comunità.

Tuttavia, la tecnologia che sta dietro alla blockchain non è stata creata interamente con Bitcoin, e gli elementi che la compongono sono molto più vecchi di quanto pensiamo: la blockchain è il risultato di molti anni di ricerca in economia, informatica e crittografia.

La catena di blocchi promuove l’idea del decentramento, che, non a caso, si oppone alla centralizzazione. Oggi viviamo in un mondo dove la maggior parte delle cose che ci circondano sono centralizzate. Sono governati da stati, banche, grandi imprese… Ci fidiamo di loro, o no, ma non possiamo farne a meno. Questi attori a cui ci riferiamo sono quelli che chiamiamo terzi di fiducia. La catena di blocco funziona senza un’autorità centrale.

Il Bitcoin, che utilizza la tecnologia blockchain, permette di fare a meno di terzi di fiducia per la trasmissione del valore tra due entità. Questa è la prima applicazione concreta della tecnologia delle catene a blocchi. Ora è possibile, grazie a Bitcoin e blockchain, trasferire valore su Internet tra due entità senza intermediari.

Prima era molto più complicato.

Ad esempio, se si invia un file ad un amico via Internet, il file viene duplicato. Avete una copia del file e lo stesso vale per il vostro amico: il file non è unico. Il file non inizia dal punto A e finisce al punto B. Rimane al punto A e una copia appare al punto B. Quindi non può funzionare per la valuta. Quando dai 1 euro al tuo panettiere per comprare una baguette, una copia della moneta non rimane in tasca. La moneta non è duplicata, è unica, lascia il portafoglio e va nella cassa del fornaio.

Era quindi impossibile utilizzare i sistemi di trasferimento di valore esistenti su Internet come parte dell’implementazione di un sistema monetario basato sul web. Il denaro avrebbe perso valore, perché ad ogni scambio sarebbe stato duplicato. La sfida era quindi quella di riuscire a creare un sistema monetario su Internet che potesse funzionare come nella vita di tutti i giorni.

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Grazie a Bitcoin, questo è ora possibile. È stato creato un sistema monetario funzionale, affidabile e non affidabile.

Vedremo molte altre applicazioni della blockchain in questo articolo, e le troverete anche in molti altri articoli del nostro sito.

Prima di andare oltre, è importante ricordare che la catena di blocchi era originariamente solo un componente del Bitcoin. Tenetelo a mente 🙂

Qual è il blocco?

La catena di blocchi, o catena di blocchi in francese, può essere paragonata a un libro mastro digitale gestito da una rete di computer. I dati vengono poi aggiunti a questo registro in tempo reale e sono visibili a tutti i partecipanti.

Quando una transazione viene effettuata sulla catena di blocco, viene aggiunta ad un blocco. Questo blocco contiene tutte le transazioni che hanno avuto luogo durante gli ultimi minuti (10 minuti per la rete Bitcoin) e che sono state condivise con l’intera rete di computer.

I partecipanti alla rete sono noti come nodi. Alcuni di questi nodi partecipano al controllo del registro: sono i validatori. Esistono diversi protocolli per mettere in sicurezza la blockchain, che influenzeranno il nome dato a questi validatori: saranno chiamati minatori se la blockchain usa la proof-of-work, o falsari se la blockchain usa la proof-of-stake. Per saperne di più, consultate il nostro articolo sulle differenze tra prova di lavoro e prova di presa. Per semplificare le cose, ci concentreremo qui sulla prova del lavoro e quindi sui minori.

I minatori non devono essere confusi con gli utenti della catena di blocco.

Nel caso di Bitcoin, i minatori competono per risolvere “puzzle crittografici” che convalidano le transazioni. Il primo minore che risolve il puzzle riceve una ricompensa per il suo lavoro, che, va ricordato, assicura e mantiene la rete. Il puzzle è estremamente difficile da risolvere e questa difficoltà aumenta nel tempo. Pertanto, i minatori devono utilizzare computer potenti per risolvere il puzzle.

La convalida delle transazioni corrisponde alla loro inclusione e alla marcatura temporale all’interno di un blocco. In questo modo sarà possibile collegare i blocchi appena convalidati a quelli più vecchi. Si forma una catena di blocchi contenente ogni transazione eseguita sulla catena di blocchi.

Questa catena è aggiornata ed è accessibile a tutti i membri della rete. Il decentramento che ne deriva consente una totale trasparenza e immutabilità. In questo modo, tutti hanno la possibilità di visualizzare i dati disponibili sulla rete a catena di blocchi.

Capire come funziona una transazione bitcoin sulla blockchain

Cerchiamo di semplificare le cose:

  • La catena di blocco rende possibile lo scambio di unità (denaro, gettoni, ecc.) liberandosi da un terzo di fiducia (banche, stati, ecc.).
  • La rete a catena di blocco può essere paragonata a un foglio Excel in cui tutte le transazioni sono registrate in ordine cronologico. Contiene gli orari, gli importi, i destinatari… di tutte le transazioni effettuate.
  • La blockchain è a prova di manomissione: non è possibile modificare una transazione una volta registrata nella blockchain. Per falsificare questo libro, più della metà dei validatori della rete dovrebbero essere “corrotti”. Questo si chiama attacco al 51%.
  • Questa rete è di facile accesso, chiunque può accedervi e visualizzare tutte le transazioni.

Con la catena di blocchi, stiamo passando da un’architettura centralizzata a un’architettura decentralizzata:

Come funziona la tecnologia blockchain?

Questa parte è più complessa della precedente. Spiega in modo più dettagliato come funziona la catena di blocco.

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Ogni persona che partecipa alla rete a catena di blocco ha una copia del database (raggruppando le transazioni) e deve tenerlo aggiornato.

Così, le persone che partecipano alla rete Bitcoin, devono avere una copia del blocco Bitcoin su un computer e aggiornarlo regolarmente. Si noti che la catena a blocchi Bitcoin pesa attualmente circa 120 GB. Questi individui coinvolti nel mantenimento della catena di blocco sono chiamati nodi. Ad aprile 2020, la rete Bitcoin contava circa 10.000 nodi pubblici.

In una catena di blocco pubblica, tutti i nodi hanno uguali diritti per massimizzare la sicurezza e la trasparenza della rete. Per corrompere la rete sarebbe necessario che più della metà dei validatori della rete siano malintenzionati. Questo si chiamerebbe un attacco al 51%.

Allo stesso modo, finché un nodo è presente sulla blockchain, la blockchain è sempre mantenuta.

I dati sulla catena di blocco sono protetti attraverso la creazione di hash, chiamati impronte digitali. Le impronte digitali corrispondono ad una sequenza di numeri esadecimali, cioè in base 16. Come promemoria, un numero esadecimale è una sequenza composta dai seguenti numeri e lettere: 0, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 5, 6, 6, 7, 8, 8, 9, a, b, c, d, e, f.

I dati della catena di blocco sono inclusi nelle impronte esadecimali. Questo permette di includere una grande quantità di dati criptati in un formato che rimane sempre lo stesso, con una lunghezza specifica a seconda delle catene di blocco. Il numero di caratteri e la forma delle impronte digitali sono sempre gli stessi, a meno che non venga apportata una modifica. Ciò contribuisce alla sicurezza della catena di blocco.

Così, Bitcoin utilizza l’algoritmo SHA-256, mentre Ethereum utilizza Keccak-256.

Le impronte digitali di Bitcoin hanno la seguente forma: Bitcoin hashish.
Le impronte digitali dell’Ethereum hanno questa forma: Hash Ethereum.

Queste stampe saranno utilizzate per la firma delle transazioni. Per l’hashish delle transazioni possono essere utilizzati diversi metodi. In altre parole, per convalidarli, registrarli e metterli al sicuro nella catena di blocco. I due metodi più conosciuti sono la prova del lavoro (spesso abbreviata in PoW), che Bitcoin usa, e la prova dello stacco (spesso abbreviata in PoS), che Tezos usa, per esempio.

Continuiamo la nostra immersione nel mondo dei blockbuster. Jean vuole trasferire 2 Bitcoins 💰 a Nico e inserire la transazione sulla blockchain. Come facciamo a sapere che John è l’emittente di questa transazione? Utilizziamo una firma digitale basata sulla combinazione di una chiave pubblica e una privata. Quando John invia una transazione a Nico, la invia al suo indirizzo pubblico. Questo indirizzo pubblico è collegato alla chiave privata. Per dimostrare che Nico è il nuovo proprietario di 2 Bitcoins, dovrà identificarsi con la sua chiave privata.

In questo articolo, abbiamo deliberatamente assimilato una chiave di un discorso, per semplificare la comprensione. In realtà, è importante sapere che gli indirizzi (pubblici o privati) sono generati utilizzando chiavi (pubbliche o private) che utilizzano funzioni matematiche.

Abbiamo visto sopra che per alcune catene di blocchi, che usano il consenso della prova del lavoro come Bitcoin, i minatori costruiscono blocchi e li minano mentre cercano di trovare la soluzione di un problema matematico. Vengono estratti più blocchi contemporaneamente. I minatori che lavorano su due blocchi concorrenti interrompono il loro lavoro non appena il blocco viene creato. È stata introdotta la seguente regola: il ramo valido è sempre il ramo più lungo.

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Nel diagramma sottostante, il ramo valido è quello blu, e i blocchi in nero sono quelli abbandonati. Tutti i minatori che hanno considerato validi i blocchi neri in un dato momento vengono spostati indietro ai blocchi blu.

Va notato che tutte le catene di blocco pubbliche funzionano con un gettone che è l’equivalente di un gettone programmabile.

Quali sono i vantaggi della catena di blocco?

Una trasparenza nell’utilizzo e nell’assegnazione dei fondi

È possibile tracciare l’utilizzo dei fondi da parte di un’azienda o di un’associazione. Nel caso delle fondazioni e degli enti di beneficenza, ciò permetterebbe di vedere a che cosa servono le donazioni.

Meno corruzione

Come per il tracciamento dei fondi, è impossibile falsificare la catena di blocco. È quindi impossibile mentire sull’importo trasferito, ecc.

Verso la fine dei terzi di fiducia

Con l’arrivo di Bitcoin, è ora possibile scambiare valore tra due entità senza passare attraverso le banche o qualsiasi altro intermediario. In questo modo si riducono al minimo i costi e le complicazioni di doversi affidare a terzi.

Automazione dei contratti

Alcune valute criptate consentono l’uso dei cosiddetti contratti intelligenti, talvolta chiamati contratti intelligenti, contratti a sé stanti o contratti autoesecutivi in francese. Questi contratti sono programmi in esecuzione sulla catena di blocco che si attivano da soli quando vengono soddisfatte determinate condizioni. Questo utilizzo è stato reso possibile dalla natura programmabile del Bitcoin ed è stato generalizzato con la creazione dell’Ethereum nel 2015. Per saperne di più, potete leggere il nostro articolo: Cos’è uno smart-contract?

Quali sono i limiti della catena di blocco?

Un mondo complesso

Bisogna imparare una nuova “lingua”, nuovi modi di lavorare, sviluppare soluzioni… Ciò richiede tempo e richiede un apprendimento specifico.

Una rete a rischio di saturazione

Come si è visto alla fine del 2017, l’uso massiccio di una blockchain può portare alla saturazione della rete: sono soggetti a un problema di scalabilità. Infatti, nel caso del Bitcoin, alla fine del 2017, c’erano troppe transazioni da elaborare in tempi ragionevoli. Pertanto, il numero troppo elevato di transazioni ha reso impossibile registrare tutte le transazioni in un unico blocco ogni 10 minuti. Da allora, sono state messe in atto soluzioni per consentire una maggiore scalabilità della rete Bitcoin con, ad esempio, lo sviluppo di SegWit e della rete Lightning. [~15]

Inoltre, quando una rete è satura, i costi di transazione aumentano generalmente in modo molto significativo. Più gli utenti pagano, più velocemente le loro transazioni vengono convalidate.

È complicato scalare le reti blcokchain senza compromettere il loro decentramento.

Difficoltà di governance

Nel caso di reti decentrate, è difficile decidere quali debbano essere le regole di validità delle transazioni e come queste regole debbano evolvere nel tempo (non sono fisse). Di conseguenza, ci possono essere delle spaccature delle principali catene di blocco, spesso chiamate forchette dure. Nel 2016, in seguito alla pirateria dell’ADO, l’Ethereum si è diviso in due catene distinte: Ethereum e Ethereum Classic. Nel 2017, è stato il Bitcoin a subire un’importante spaccatura nel dibattito sulla scalabilità, dando origine a quello che oggi viene chiamato Bitcoin Cash.