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Guida Blockchain: cos’è e perchè è rivoluzionario

Nell’ultimo anno è difficile che non si sia mai sentito nominare il sistema blockchain. Le criptovalute, infatti, sono basate su questo tipo di algoritmo molto particolare che permette di regolare le reti peer-to-peer in modo rivoluzionario. Il sistema si basa su una catena di blocchi contenenti eventi, che possono essere di qualsiasi genere e non soltanto transazioni. Per questo motivo è innanzi tutto importante sottolineare che il sistema blockchain ha applicazioni molto versatili che vanno al di là delle criptovalute.

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Il sistema blockchain è un modo per organizzare e crittografare le reti decentralizzate

Cos’è una rete peer-to-peer

Prima di tutto è necessario comprendere la differenza tra una rete peer-to-peer ed una tipica rete internet.

Nelle reti internet tradizionali, il dispositivo dell’utente si connette ad un server. Il server trasmette delle informazioni al dispositivo attraverso la connessione, e l’utente può così navigare sui siti web ricevendo ed inviando  pacchetti di dati. L’esempio più pratico, che tutti conoscono, è quello del funzionamento di WhatsApp. Quando si invia un messaggio, questo viene innanzi tutto trasmesso al server; la corretta esecuzione di questo passaggio fa comparire la prima spunta sotto al testo.

Il secondo passaggio consiste nel ritrasmettere il messaggio dal server al terminale del destinatario, e per fare questo è necessario che anch’esso sia connesso ad internet. Una volta svolto il secondo passaggio, appare anche la seconda spunta al di sotto del testo.

Una rete peer-to-peer è una rete che connette i dispositivi tra di loro, senza necessità di passare attraverso un server centrale. Questo implica due conseguenze importanti:

  • Non esiste un’entità che possa controllare la rete
  • Non esiste un punto di rottura singolo. Nel caso di Whatsapp, quando i server dell’azienda non funzionano il servizio non è più disponibile. In una rete peer-to-peer, fintanto che i dispositivi sono connessi ad internet e funzionanti, niente può causare problemi

A cosa serve e cos’è la blockchain?

In una rete peer-to-peer, la mancanza di autorità di un solo ente rende necessario un insieme di regole e strumenti che i dispositivi possano utilizzare per comunicare tra di loro. Nelle reti con un server centrale è il server a fare una crittografia dei messaggi inviati e ricevuti, a disporli in ordine cronologico nel proprio database e trasmetterli secondo certi criteri ai giusti dispositivi. In un sistema peer-to-peer, questo compito è svolto dalla blockchain.

La blockchain non è altro, dunque, che una catena di blocchi contenenti dati organizzati secondo una certa crittografia. Le attività svolte nella rete, come inviare denaro o ricevere documenti, vengono crittografate e comunicate a tutti i dispositivi della rete. I dispositivi li organizzano in ordine cronologico e sistematico, fino a formare un blocco.

Il blocco deve rispettare precise regole matematiche, altrimenti sarà evidente che qualcuno ha manomesso i dati o che le registrazioni dei dati sono avvenute nell’ordine sbagliato. Se il blocco rispetta tali regole viene validato ed aggiunto alla catena.

blockchain reti peer to peer
In un sistema blockchain, l’algoritmo visibile da ogni utente è l’unica cosa in cui si deve avere fiducia

Perché non possiamo andare avanti con i server centrali?

Il problema fondamentale alla base delle reti peer-to-peer e della regolamentazione tramite blockchain è la fiducia. Quando inviamo un bonifico, ci fidiamo della nostra banca; quando inviamo un messaggio, ci fidiamo di Whatsapp e così via.

Cosa succede quando le banche alzano le commissioni sui bonifici o Whatsapp incomincia a spiare i propri utenti senza che essi ne siano al corrente? Per violazioni della privacy da parte di Facebook e soprusi delle istituzioni finanziarie c’è un lungo storico di sentenze e problemi etici.

La blockchain elimina completamente la necessità di fiducia alla base del sistema. Non occorre fidarsi di alcuna istituzione, non c’è autorità che tiri le fila della rete e le “regole” sono definite in partenza, nonché incarnate da un semplice algoritmo matematico. I protocolli blockchain possono dunque eliminare molti dei problemi connessi all’era digitale, dal monopolio dei big data alla vulnerabilità dei consumatori in alcuni mercati digitali monopolistici.

Comprendere la blockchain con un esempio

Di seguito andremo ad analizzare meglio come un utente possa interfacciarsi al sistema blockchain. Il fondatore di Ethereum, Vitalik Buterin, ha ricordato più volte come non sia necessario comprendere la blockchain affinché questa possa cambiare la vita delle persone. Esattamente come molti altri cambiamenti tecnologici, per alcuni rimane soltanto “magia”. Un esempio pratico può chiarire molto meglio, tuttavia, come funzioni questo sistema.

Bitcoin e la blockchain, primo passo: installare un client

Fino a questo momento, la teoria ha prevalso ma per una buona causa: ora che abbiamo definito a grandi linee la blockchain, vediamo come funziona. Poiché è stato il Bitcoin a far risonare l’eco di questo nuovo sistema, non ci possiamo esimere da usare come esempio il re delle criptovalute.

Per prima cosa, quando si vuole iniziare ad avere a che fare con la rete Bitcoin è necessario munirsi di un client. Di cosa si tratta? Semplice. Si tratta del programma necessario per entrare nella rete peer-to-peer dove circola questa criptovaluta. Il client più utilizzato è Bitcoin Core, poiché è molto affidabile e si adatta all’utilizzo su praticamente ogni sistema operativo o dispositivo.

Una volta scaricato ed installato il client, il nostro pc, smartphone o tablet sarà connesso alla rete Bitcoin. Questo significa che scaricheremo e terremo una copia in costante aggiornamento della blockchain, con tutte le transazioni avvenute fino a questo momento.

Quali informazioni sono contenute nella blockchain di Bitcoin?

Si sente sempre dire che un vantaggio di Bitcoin è essere totalmente anonimo, proprio grazie ai protocolli blockchain. Ma se ogni computer connesso alla rete ha una copia della catena di blocchi, come è possibile mantenere l’anonimato? L’arcano si svela facilmente.

Nelle informazioni che la blockchain contiente, vi è riferimento al wallet del mandante, al wallet del ricevente e alla quantità di Bitcoin trasferita. Poiché ogni wallet è contrassegnato da un codice alfanumerico non riconducibile ad una singola persona, non si può sapere esattamente da chi a chi siano stati inviati quei Bitcoin.

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Il sistema blockchain è fondamentale per Bitcoin

Ogni quanto si forma un nuovo blocco?

I blocchi vengono formati sulla base della dimensione dei dati che contengono. Non esiste un limite temporale né un limite di transazioni. Nella rete Bitcoin, un blocco richiede 1 MB di dati per essere validato ed aggiunto alla catena. Solitamente per la creazione di un blocco sono necessarie 2000 transazioni ed un tempo medio di 10 minuti.

É importante notare che la blockchain può essere programmata con parametri molto diversi. Per questo motivo, i riferimenti in questione legati alla rete Bitcoin non hanno nulla a che spartire con altri protocolli su cui si basano altre criptovalute. Litecoin, ad esempio, nasce con l’intento di aumentare nettamente la dimensione di ogni blocco (fino ad 8 MB) per rendere più scalabile il sistema.

Secondo passo: aprire un wallet e comprare Bitcoin

Per operare su un sistema blockchain devono esistere dei dati da immagazzinare nei blocchi. I dati, nel sistema Bitcoin e per le criptovalute in generale, sono rappresentati da transazioni. Fin qui è tutto abbastanza risaputo, ma come si ottengono i Bitcoin per operare all’interno del sistema? É necessario prima di tutto avere un portafoglio, o wallet, all’interno del quale conservare la moneta virtuale.

Esistono diversi tipi di wallet. Alcuni sono online, dunque accessibili da pc e con i Bitcoin conservati sul server di un servizio terzo (es. BitFinex o Coinbase). Le stesse piattaforme che offrono questo servizio, di solito, possono offrire gratuitamente o a pagamento la possibilità di conservare la criptovaluta offline nei cosiddetti deep cold wallets. Questa alternativa è decisamente più sicura, in quanto tutto ciò che è in rete è a rischio di attacco informatico.

Infine esiste una terza strada percorribile: comprare un wallet esterno che conservi la valuta offline, ma collegabile al pc quando si desidera eseguire una transazione. In questo caso si vive il vero spirito di Bitcoin, perché un servizio esterno di stoccaggio rimane comunque un intermediario verso cui avere fiducia. Nel caso il wallet sia fisicamente in mano all’utente, tale fiducia non è necessaria.

Per comprare i Bitcoin esistono diversi exchange pronti a cambiare valuta Fiat in criptomoneta e viceversa in ogni momento. La guida completa ai migliori exchange risolve pienamente ogni dubbio a riguardo.

Terzo passo: operare sulla blockchain

A questo punto abbiamo tutto ciò che ci serve per poter usufruire del sistema blockchain su cui si basa Bitcoin. La criptovaluta è all’interno del nostro portafoglio e il client installato ci permette di far parte della rete, dunque non rimane altro che fare la nostra prima transazione.

Nel momento in cui si inviano Bitcoin ad un altro wallet, la transazione genererà un codice automatico che verrà tradotto in accredito sul wallet del ricevente. Questo codice viene comunicato a tutti i nodi che, come il nostro computer, fanno parte della rete.

La nostra transazione verrà organizzata insieme ad altre, in modo da formare un blocco di 1 MB che verifichi l’algoritmo e venga dunque correttamente aggiunto alla catena di blocchi già formata.

Come funziona l’algoritmo di verifica della blockchain?

Questo è un argomento un po’tecnico, ma si può comunque risolvere con un approccio intuitivo. I blocchi, una volta formati, hanno una loro firma digitale rappresentata da un certo numero. Il numero in questione varia enormemente anche modificando una infinitesimale porzione dei dati che contiene, dunque l’algoritmo è infallibile.

Se il codice formato dal blocco è corretto, verificherà un’espressione matematica che parte dal codice del blocco prima. Modificando una transazione passata, dunque, si va a modificare il codice del blocco in cui è presente; questo implica che i blocchi successivi non rispetteranno più l’algoritmo e, dunque, non saranno più correttamente aggiunti alla blockchain.

A seguito di quanto spiegato, è chiaro che i blocchi formati non potranno più essere modificati altrimenti comprometterebbero il sistema. Per questo motivo, dal momento in cui la nostra transazione farà parte di un blocco formato, potremo considerarla correttamente eseguita. Esiste una piccola eccezione eventuale, nel caso si formino dei blocchi orfani di cui si parlerà tra poco.

Il mining, cos’è e perché rientra in un sistema blockchain

Per comprendere il fenomeno del mining occorre un pochino di immaginazione. In particolare, bisognerebbe riuscire ad immaginare un’enorme rete di nodi tutti connessi fra di loro che si inviano informazioni da organizzare e sistemare rapidamente in blocchi, seguendo complessi schemi matematici di verifica.

Un sistema di questo genere, affinché possa funzionare, necessita di molta potenza di calcolo. Questa potenza viene impiegata per raccogliere transazioni e disporle in ordine cronologico finché non si crea un blocco validato.

miners sono coloro che, praticando il mining, assicurano un corretto funzionamento alla rete. Prestano la potenza di calcolo dei loro strumenti -ormai molto sofisticate strutture di schede video collegate fra loro- e provano ripetutamente a combinare le transazioni per formare i blocchi corretti. Una volta che il blocco è formato, ricevono una ricompensa per quanto fatto.

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Il mining è un processo fondamentale per le reti peer-to-peer

 

Esistono due fondamentali tipi di blockchain: i sistemi proof-of-work, come Bitcoin, ed i sistemi proof-of-stake come Ethereum. Le differenze sono estremamente importanti e cambiano il modo stesso di concepire la blockchain.

Sistemi blockchain proof-of-work

Nei sistemi proof-of-work, quel che importa di più è la potenza di calcolo. I blocchi sono molto difficili da formare, per cui richiedono molti tentativi di combinazioni matematiche. Provando e riprovando, i vari miners competono tra loro per essere i primi a risolvere il blocco successivo.

Poiché un singolo miner difficilmente potrebbe disporre di una tale potenza di calcolo, solitamente chi mina Bitcoin o altre criptovalute proof-of-work lo fa riunendosi in gruppi detti mining pools. Partecipando ad una pool, le ricompense vengono poi spartite tra gli aderenti sulla base della potenza di calcolo da loro prestata.

Le ricompense vengono assegnate dal sistema blockchain in automatico. Questo significa che, per ogni blocco risolto, c’è una ricompensa costituita da nuova criptovaluta emessa. Nel caso di Bitcoin, questo sistema si protrarrà fino all’emissione di 21 milioni totali; ciò significa che nel mondo non ci saranno mai più Bitcoin di così.

Sistemi blockchain proof-of-stake

I sistemi proof-of-stake hanno blocchi molto più semplici da risolvere. Questo implica grandissimi vantaggi in termini di scalabilità, perché possono essere migliaia di volte meno costosi da gestire di un sistema proof-of-work.

Per il mining in un sistema proof-of-work è richiesta una potenza di calcolo enorme, alimentata da strutture che consumano molta energia elettrica. In un momento storico come questo, la società ha decisamente bisogno di un sistema più efficiente. La risposta arriva proprio dalla blockchain proof-of-stake,

In questo sistema il miner che avrà la possibilità di risolvere il blocco viene scelto su precisi parametri. Sostanzialmente, i nodi che fanno maggiormente girare l’economia del sistema -detenendo grandi somme di criptovaluta e facendo transazioni- si qualificano ad essere i prescelti.

Per il mining dei blocchi, in questo caso, sono semplicemente richieste specifiche minime. In particolar modo, per il mining di Ethereum un normale pc con 8 Gb di RAM è sufficiente. Non esistono ricompense per i nuovi blocchi, bensì piccoli costi di transazione (molto inferiori a quelli di una banca su un bonifico, specialmente internazionale o SEPA) che vengono poi assegnati al miner.

La blockchain può fallire?

In un sistema proof-of-stake no, in un sistema proof-of-work sì.

Come già spiegato, nei sistemi proof-of-work i miners competono tra di loro per risolvere i blocchi per primi. Può succedere, in alcuni casi, che due miners riescano a risolvere lo stesso blocco a distanza di pochi secondi, così entrambi i blocchi vengono aggiunti alla blockchain; non saranno due blocchi perfettamente identici, ma rispetteranno entrambi la verifica matematica del blocco precedente.

Questo fenomeno genera una vera e propria biforcazione della catena di blocchi, poiché da un blocco se ne dipartono due diversi.

Essendo gli ultimi blocchi aggiunti diversi tra loro, anche se per poche transazioni, i blocchi successivi potranno verificare o l’uno o l’altro. Quello che forma la catena più lunga verrà infine ritenuto valido, mentre l’altro ramo verrà eliminato dalla blockchain.

I blocchi eliminati vengono chiamati orfani, e sono una spiacevole sopresa. Le transazioni al loro interno, infatti, erano state precedentemente validate. Una volta che il blocco diventa orfano si perde questa convalida, e le transazioni non verranno mai aggiunte alla blockchain.

In un sistema proof-of-work, essendo ogni blocco assegnato ad uno specifico miner, non sussiste l’eventualità che due miner risolvano lo stesso blocco a distanza temporale ravvicinata; non esiste in generale la possibilità che essi risolvano mai lo stesso blocco.

Smart contracts, applicazione fondamentale della blockchain

Il sistema blockchain permette di fare molto altro oltre che scambiare criptovalute. Già dagli albori di Ethereum, infatti, si è iniziato a parlare di smart contracts. Si tratta di contratti legalmente vincolanti in grado di eseguirsi da soli. La blockchain, per certi versi, è un sostituto della figura del notaio.

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Gli smart contracts sono una rivoluzione nella rivoluzione

Per immaginarsi un contratto che si esegue da solo, se non si è pratici di questi sistemi, occorre un po’di fantasia. Eppure, sostanzialmente, ogni bene di natura patrimoniale può essere gestito attraverso un sistema blockchain. In questo senso, l’internet delle cose (IoT, Internet of Things) è un altrettanto importante rivoluzione che sta avvenendo in concomitanza con quella di blockchain.

Ipotizziamo di voler affittare il nostro appartamento al mare, di cui non ci stiamo servendo, ad un terzo. Possiamo utilizzare il sistema blockchain e l’internet delle cose per assicurarci che il locatore possa ricevere puntualmente la chiave e che l’affitto venga regolarmente pagato a scadenza. Ipotizzando che il canone sia di 1.000 euro per un affitto dal 10 al 21 agosto, lo smart contract assegnerà ad ognuna di queste fasi un codice diverso:

  • All’ora prefissata del 10 agosto, un codice che funga da chiave per aprire la porta
  • Nell’ora prefissata del 21 agosto, un nuovo codice di apertura della porta segreto, non comunicato al locatore
  • Nel momento in cui scade l’affitto, il codice di una transazione del valore di 1.000 euro -Fiat o in criptovaluta- dal locatore al locatario

In questo modo nessuno dovrà utilizzare la fiducia come riferimento per il corretto svolgimento degli obblighi derivanti dal contratto.

Altre applicazioni della blockchain

Esistono infinite applicazioni del sistema blockchain, poiché tramite questo nuovo meccanismo è possibile riscrivere tutto ciò che viene regolato da un’autorità centrale affinché sia un algoritmo a regolarlo. Un prestito può venire emesso tramite smart contract, una polizza assicurativa, si può persino creare un sistema cloud senza ente intermedio, insomma è possibile riscrivere le regole del web.

A differenza delle criptovalute, che hanno ricevuto aspre critiche da alcuni analisti finanziari, nessuno mette in discussione la validità del sistema blockchain. L’augurio è che, in futuro, questo sistema possa garantire a tutti maggiore tutela della privacy e maggiore sicurezza nelle transazioni di ogni genere. Inoltre molti vedranno ridotti i costi per notai, transazioni bancarie, avvocati e via dicendo; nell’epoca degli algoritmi, blockchain first sarà il motto dei prossimi anni.

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