Il mondo delle criptovalute è legato intrinsecamente alla blockchain, non tutti però sanno cosa sia questa blockchain. Scopriamolo!
Una blockchain è un nuovo modo per archiviare i dati. Piuttosto che centralizzare le informazioni e il controllo su di esse, in un unico luogo (un database), le blockchain le memorizzano attraverso una rete in cui nessun ha l’autorità per modificare i record, questo si chiama decentramento.
La blockchain registra i dati ,in blocchi, e archivia in modo sicuro questi dati concatenando quei blocchi insieme usando la crittografia, quindi una catena di blocchi.
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La nascita della Blockchain
Satoshi Nakamoto, l’alias dell’individuo o del gruppo dietro Bitcoin, ha concettualizzato l’idea di una blockchain in un Whitepaper del 2008. La capacità di creare un registro decentralizzato delle transazioni è stata fondamentale per la fattibilità di Bitcoin, un nuovo denaro digitale peer-to-peer, e per risolvere il problema del double spending.
In altre parole, ha creato un denaro puramente digitale che non passa attraverso un istituto finanziario; scorre semplicemente da persona a persona attraverso una rete distribuita, la blockchain.
Essa era un elemento centrale nella soluzione di Satoshi, in combinazione con un metodo per garantire che a ogni nuovo blocco venissero aggiunti solo dati transazionali valide, noto come meccanismo di consenso.
In realtà Satoshi stava effettivamente risolvendo un problema molto più grande che esisteva da molto tempo: trust & agency
Il problema: trust & agency
Come molto probabilmente avrete, il denaro è stato inizialmente utilizzato per facilitare il commercio. Facilitare lo scambio di merci tra due parti che non si conoscevano o non si fidavano l’una dell’altra.
Man mano che la civiltà e le attività di commercio si sono espansi, è stato accettato che l’unica soluzione a questo problema di fiducia su larga scala sia centralizzare il potere nelle mani di un arbitro supremo.
Monarchi, generali, governi o istituzioni multinazionali hanno l’ultima parola e il controllo su ciò che è giusto (Legge), chi possiede quali beni e quanto valgono quei beni (Banche centrali).
Questa disposizione è stata più pratica che ottimale. Di volta in volta, abbiamo visto che fidarsi di un’autorità centrale è un modo poco efficiente per fare le cose, vedasi la crisi finanziaria del 2008. Questo è comunemente noto come il trust & agency problem.
Spieghiamo meglio il trust & agency problem
Gli agenti (governi, grandi organizzazioni) prendono decisioni che hanno un impatto su altre persone (principali, cittadini, clienti) i cui interessi dovrebbero servire. La loro posizione di potere e l’assenza di responsabilità significano che le loro decisioni servono i propri interessi e hanno un impatto negativo su coloro che dovrebbero servire.
Quindi, come può una blockchain risolvere questo annoso problema?
Tutto questo parlare di governi e autorità potrebbe iniziare a sembrare un po’ inverosimile, quindi facciamo qualche passo indietro e concentriamoci sulla questione centrale di come le blockchain raggiungano la fiducia senza autorità.
Innanzitutto, analizzeremo le caratteristiche uniche di una blockchain, come sono strutturati i dati, quindi descriveremo il processo per raggiungere un accordo (consenso) sulla validità di tali dati. Il meccanismo del consenso è davvero la salsa segreta della blockchain, poiché è ciò che consente la rimozione di un’autorità di controllo.
Infine, valuteremo i limiti delle blockchain e valuteremo se la tecnologia vale tutto questo clamore.
Le caratteristiche uniche di una blockchain
Ogni blocco in una blockchain (salvo il blocco genesis o il primo blocco, ne parleremo più avanti) contiene tre cose.
- Dati da registrare rappresentati da quello che viene chiamato hash crittografico.
- Una rappresentazione codificata (o hash crittografico) dei dati del blocco precedente.
- Un timestamp di quando il blocco è stato aggiunto alla catena (chain).
Analizziamo queste tre cose in quello che sono.
- Dati: i dati registrati su una blockchain possono variare a seconda di cosa sta utilizzando la tecnologia. Ad esempio, come valuta, Bitcoin utilizza una blockchain per registrare i suoi dati di transazione, motivo per cui viene chiamato libro mastro.
Altri usi includono la gestione dei dati della catena di approvvigionamento, i dati sanitari e le registrazioni di identità; non ci sono molti limiti in questo caso, purché le informazioni possano essere digitalizzate. Il punto è che le blockchain possono archiviare in modo sicuro molti tipi diversi di dati.
- Hash crittografici: un hash crittografico è essenzialmente una rappresentazione codificata (confusa) di un’informazione. Utilizza una funzione matematica (un jumbler) per generare questa rappresentazione (jumble) che collega le informazioni significative all’hash. Pertanto, se dovessi modificare le informazioni, l’hash corrispondente cambierebbe, poiché le due cose sono indissolubilmente legate dalla funzione hash (jumbling).
Ecco alcuni esempi semplificati:
- I nostri dati: Y=1,
- Applichiamo una funzione hash crittografica (per confonderla)
- Questo genera l’hash Y1.
- Se dovessi modificare i dati originali in Y=2 e applicare la funzione hash, anche l’output con hash cambierebbe, dandoci Y2.
- Fondamentalmente, è banale confermare che Y2 è l’uscita corretta mettere l’hash, ma è quasi impossibile capire cosa fosse l’input.
L’hashing è il modo in cui i siti Web possono memorizzare le tue password, confermare che sono valide quando le inserisci, ma non essere in grado di sapere cosa sono.
Tutto ciò è semplificato a scopo esplicativo perché gli hash crittografici codificano i dati che rappresentano. Pertanto, l’unico collegamento tra i dati e l’hash è la funzione matematica che genera l’hash e non alcun contenuto.
In realtà, gli hash crittografici sono lunghe stringhe di lettere e numeri che non corrispondono ad alcuna parola o significato oltre a rappresentare i dati, ma sono di lunghezza uniforme. Ciò che la crittografia digitale offre alla soluzione del nostro problema di fiducia è un metodo affidabile per proteggere i dati che non richiede autorità o minacce di violenza.
- Timestamp: questo è abbastanza autoesplicativo. Un record dell’ora in cui un singolo blocco di dati è stato aggiunto alla catena. Sebbene semplice, il timestamp è fondamentale, poiché fornisce ai blockchain punti di riferimento storici verificabili e immutabili.
Rendere la chain indistruttibile
L’innovazione della tecnologia blockchain è che, per progettazione, le blockchain sono resistenti alle modifiche retroattive e possono archiviare i dati in modo sicuro senza un’autorità centralizzata.
Il processo inizia con la funzione di hashing crittografico. Ogni blocco ha una funzione hash per i propri dati e una funzione hash per i dati dell’ultimo blocco.
Codificando i dati del blocco precedente in ogni nuovo blocco, gli hash creano una chain che cresce diventando sempre più difficile da corrompere; per manomettere o modificare i dati di un particolare blocco, dovresti anche modificare tutti i blocchi successivi per mantenere valida la chain.
Se cambio i dati su un blocco specifico, l’hash corrispondente cambierà, e sarà diverso da tutti gli hash registrati del blocco successivo e quindi la catena non sarà più valida.
Tuttavia, a causa della velocità dei computer odierni, questa funzione hash non è sufficiente per proteggere le blockchain dalla manomissione.
I computer possono calcolare centinaia di migliaia di funzioni hash al secondo e potrebbero effettivamente calcolare nuovi hash per tutti i blocchi in una catena per renderla nuovamente valida. Pertanto, nasce la necessità di Satoshi di creare un meccanismo di consenso, prendendo in prestito le basi da precedenti tentativi di denaro digitale, che fosse immune ai brute force attack .
Il metodo Proof-Of-Work come meccanismo di consenso
Il metodo Proof-of-Work è la seconda metà della tecnologia blockchain che, combinata con le funzioni hash crittografiche, ha garantito la sicurezza delle blockchain Bitcoin.
Essenzialmente, il metodo PoW è un meccanismo che rallenta la creazione di nuovi blocchi richiedendo che venga esercitato lavoro/sforzo prima che venga prodotto un blocco. Il Proof of Work richiede la risoluzione o il calcolo di un puzzle matematico per ogni nuovo blocco aggiunto alla catena.
Il puzzle stesso è arbitrario, ma il requisito di eseguire un “lavoro” sufficiente (utilizzare grandi quantità di energia elettrica) è un modo per scoraggiare le persone dal tentare di rovinare la blockchain.
Questo processo è regolato per garantire che i blocchi vengano creati in un periodo di tempo medio chiamato tempo di blocco. Per Bitcoin ci vogliono circa 10 minuti per creare un nuovo blocco, che risulta come uno dei limiti di Bitcoin, è un problema di scaling (ridimensionamento).
Vediamo come funziona:
C’è una ricompensa per chi risolve il problema per incentivarlo a realizzarsi. Come abbiamo già visto nel caso di Bitcoin, la ricompensa è attualmente fissata a 6,25 Bitcoin e lo sarà almeno fino al 2024 (noto come Halving).
Questo meccanismo significa che c’è un incentivo economico per i miner ad aggiungere nuovi blocchi contribuendo con il livello di lavoro richiesto. Impedisce inoltre ai computer di generare solo una serie di nuovi hash e di verificare una catena con dati errati nei blocchi.
Bitcoin utilizza il metodo Proof-of-Work come meccanismo di consenso, ma ce ne sono molti altri, i più popolari sono Proof-of-Stake (PoS) e Delegated-Proof-of-Stake (DPoS).
Questi meccanismi sono leggermente più complicati e mirano a essere un modo più efficiente per rendere le blockchain sicure in modo affidabile ma senza il requisito del “lavoro”, che si riduce essenzialmente alla potenza di calcolo e al consumo di energia. Sono in effetti tentativi di risolvere il trilemma Blockchain, offrendo scalabilità, sicurezza e decentralizzazione.
Come si ottiene il consenso?
Quindi abbiamo le nostre funzioni hash crittografiche che collegano blocchi di dati in una catena. Abbiamo il nostro meccanismo di prova del lavoro che incentiva il nuovo blocco Deve essere aggiunto a una catena e aiuta a garantire contro i cattivi attori richiedendo una prova computazionale per ogni blocco.
L’ultimo modo in cui la blockchain garantisce la sicurezza è la distribuzione.
La Blockchain funziona su quella che viene chiamata una rete peer-to-peer (P2P), menzionata nella citazione di Satoshi sopra.
Che cos’è una rete peer-to-peer?
Semplicemente, è una rete di utenti che comunicano direttamente tra loro e condividono gli stessi privilegi.
Piuttosto che essere centralizzate e gestite da un’unica entità, come il governo, le reti P2P sono costituite da una rete distribuita di computer che seguono tutti lo stesso insieme di regole (protocollo). In questo modo, ognuno di quei computer è connesso alla blockchain ha accesso all’intero record (o catena) ma si comporta in modo prevedibile.
Ogni volta che un nuovo blocco viene aggiunto alla catena, tutti hanno la possibilità di verificare che i dati di questo blocco siano accurati. Qualsiasi computer che si connette ed esegue una blockchain è chiamato nodo.
Affinché un blocco venga aggiunto alla catena, almeno il 51% (la maggioranza) di tutti i nodi deve essere d’accordo che sia accurato. In altre parole, la prova del lavoro è stata risolta e le funzioni hash corrispondono tutte. Questo si chiama raggiungere il consenso, creare un accordo condiviso di verità nella nostra magica soluzione alla nostra fiducia. Il tutto senza alcuna autorità centrale.
Per corrompere con successo una blockchain è necessario
- Manomettere tutti i blocchi sulla catena.
- Ripetere il PoW per ogni blocco.
- Prendere il controllo di oltre il 50% della rete P2P
Non solo è quasi impossibile da fare, con la difficoltà che cresce man mano che cresce il numero di nodi, ma non ha senso economico. Pertanto, le blockchain sono un modo sicuro e decentralizzato di archiviare i dati, con quelle qualità che migliorano man mano che le blockchain crescono.
I casi d’uso della blockchain
Ora che abbiamo capito come funzionano le blockchain, diamo un’occhiata ad alcune diverse applicazioni della tecnologia blockchain.
L’applicazione più famosa, e ciò per cui la tecnologia è stata inizialmente inventata, è una nuova forma di denaro libera dal controllo centrale, che ora conosciamo come criptovaluta, il primo e più famoso esempio è Bitcoin.
Memorizzando tutti i dati delle transazioni Bitcoin su una blockchain, Satoshi Nakamoto ha creato la prima versione digitale e decentralizzata al mondo di sound money. Ne abbiamo parlato ampiamente in un articolo precedente, quindi dai un’occhiata se desideri un aggiornamento.
Da allora, le blockchain sono state applicate a molte altre aree al di fuori della valuta. Un altro esempio famoso è Ethereum.
Nel 2013, il programmatore, Vitalik Buterin, ha proposto che la tecnologia blockchain potesse essere utilizzata per creare quelli che ha definito contratti intelligenti in un white paper.
Nel 2015 è stata lanciata la blockchain di Ethereum per costruire questi contratti, completi di un linguaggio di programmazione (Solidity) e di una valuta nativa (Ether).
Un buon modo per pensarci è che Bitcoin ci ha dato denaro programmabile e decentralizzato, ed Ethereum ci ha dato contratti programmabili e decentralizzati (smart contract).
Da questo sono state costruite molte applicazioni e stanno nascendo nuove industrie. Attualmente, il più notevole di questi è la finanza decentralizzata o DeFi, una forma sperimentale di finanza in cui i contratti intelligenti (e quindi le blockchain) vengono utilizzati come intermediari invece di intermediari, exchange o banche.
L’anello più debole
Come abbiamo già visto, la blockchain di Bitcoin sacrifica la scalabilità a favore della sicurezza e del decentramento.
Al contrario, i sistemi centralizzati e sicuri come Visa possono elaborare decine di migliaia di transazioni al secondo, ma soffrono del problema del double spending e della fiducia; le funzioni come il metodo proof-of-work consentono la fiducia senza autorità ma non possono raggiungere questo throughput.
Bitcoin attualmente elabora circa cinque transazioni al secondo ed Ethereum è di circa 15, rendendo le cose lente e poco pratiche.
La comunità di Ethereum è al lavoro per risolvere questo problema al momento con Ethereum 2.0. L’obiettivo principale di questo sviluppo open source è migliorare la capacità di transazione da 15 al secondo a decine di migliaia con una tecnica nota come sharding.
Per ora, è essenziale ricordare che la tecnologia blockchain è agli inizi e sebbene ci siano molte promesse per la tecnologia, la comunità è ancora in fase di sviluppo e applicazione su larga scala.
Molti progetti si descrivono come blockchain, ma non riescono a dimostrare le caratteristiche qui descritte, perché non possono essere raggiunti fuori dagli schemi, e il problema Principal-Agent significa sempre che dove qualcuno può esercitare il controllo, c’è una buona probabilità che lo faccia e non necessariamente a vantaggio dell’utente.
La Blockchain è diventata una parola d’ordine che a volte viene utilizzata per dedurre credibilità, come si è visto durante i giorni delle dotcom, e riferimenti privi di significato all’essere “un business online”
La Blockchain e il futuro
Ora dovresti avere una conoscenza di base di come funziona la tecnologia blockchain nel selvaggio e perché sono un’idea così rivoluzionaria. Le blockchain sono un modo radicalmente nuovo di produrre fiducia nell’era digitale senza la necessità di un’autorità centrale.
Per comprendere l’impatto che le blockchain potrebbero avere un giorno, può essere utile guardare indietro alla creazione della tecnologia.
Ricordi il termine blocco della genesi di prima? Questo è il nome dato al primo blocco su una blockchain. Il blocco di genesi sulla prima blockchain, Bitcoin, conteneva il seguente messaggio:
“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks.”
