Cos’è la tecnologia blockchain? Consulta la Guida introduttiva definitiva

capitolo

1. Blockchain 101

2. Come funziona la blockchain?

3. A cosa serve la blockchain?

Capitolo 1 - Blockchain 101

Sommario

• Cos’è la blockchain?

• Come sono collegati i blocchi?

• Blockchain e decentralizzazione

• Problema dei generali bizantini

• Perché la blockchain deve implementare la decentralizzazione?

• Cos'è una rete peer-to-peer?

• Cos’è un nodo blockchain?

• Catena pubblica e catena privata

• Come funziona la transazione?

• Come scambiare Bitcoin

  • Come prelevare Bitcoin da Binance

  • Come inviare Bitcoin da Trust Wallet a Electrum

• Chi ha inventato la tecnologia blockchain?

• Pro e contro della tecnologia Blockchain

  • vantaggio

  • discordanza

Cos’è la blockchain?

Blockchain è un tipo speciale di database. Potresti aver sentito parlare del termine tecnologia di registro distribuito, o DLT, e in molti casi una blockchain è un registro distribuito.

La Blockchain ha alcune caratteristiche, come un insieme di regole su come aggiungere dati sulla catena, e una volta che i dati entrano nel sistema di archiviazione, è quasi impossibile modificarli o eliminarli tramite mezzi virtuali.

Nel tempo, i dati vengono aggiunti a strutture chiamate blocchi. Ogni blocco si basa sul blocco precedente e ogni blocco contiene un'informazione che lo collega al blocco precedente. Dobbiamo solo guardare l'ultimo blocco per vedere se era l'ultimo blocco creato. Pertanto, se continuiamo a cercare lungo la “catena”, possiamo trovare il primo blocco, comunemente noto come blocco genesi.

Ad esempio, supponiamo che tu abbia un foglio di calcolo con due colonne. Nella prima cella della prima riga puoi inserire i dati che desideri salvare.

I dati nella prima cella vengono quindi convertiti in un identificatore di due lettere e continuano ad essere inseriti come parte della cella successiva. In questo esempio nella cella della seconda riga (defKP) deve essere inserito l'identificatore di due lettere KP. Ciò significa che se si modificano i primi dati inseriti (abcAA), cambierà la combinazione di lettere nella cella successiva.

Ogni voce nel database è correlata alla voce precedente.

Ora diamo un'occhiata alla riga 4, l'ultimo identificatore è TH. Ricordi cosa ho menzionato prima? Non possiamo invertire il processo e non possiamo spostare o eliminare voci. A causa della natura della blockchain, ogni utente può vedere visivamente che l'operazione è stata completata e ignorerà semplicemente le modifiche tentate.

Supponiamo di modificare i dati nella prima cella, l'identificatore ottenuto cambierà, il che significa che i dati nel secondo blocco cambieranno, facendo cambiare anche l'identificatore nella riga 2, in modo che E così via. In sostanza, TH è il prodotto di tutte le informazioni che hanno preceduto la sua creazione.

Come sono collegati i blocchi?

Ciò di cui abbiamo discusso in precedenza, gli identificatori di due lettere, simula semplicemente l'uso delle funzioni hash da parte della blockchain. Gli hash sono il collante che garantisce che i blocchi siano correlati tra loro. L'hashing accetta dati di qualsiasi dimensione e utilizza una funzione matematica per produrre una stringa di output (valori hash) che hanno sempre la stessa lunghezza.

L’uso di algoritmi di hashing nella blockchain ha senso perché la possibilità che un utente trovi due dati che producono lo stesso output è estremamente ridotta. Come mostrato nell'identificatore sopra, una volta che i dati di input vengono leggermente modificati, l'output esportato sarà completamente diverso.

SHA256 è una funzione ampiamente utilizzata nel campo Bitcoin Usiamo questa funzione per spiegare. Come puoi vedere, anche solo cambiare il caso delle lettere è sufficiente per cambiare completamente l'output.

Attualmente non si sono verificate collisioni SHA256 (ovvero due diversi input che portano allo stesso output), il che è particolarmente importante nel contesto della blockchain. Ciò significa che ogni blocco contenente un hash può essere ricondotto al blocco precedente e qualsiasi tentativo di modificare un blocco più vecchio sarà esposto alla vista.

Ogni blocco contiene l'impronta digitale del blocco precedente.

Blockchain e decentralizzazione

Abbiamo trattato in dettaglio la struttura di base della blockchain. Se senti altre persone parlare della tecnologia blockchain, potresti scoprire che l’argomento di cui stanno discutendo non è il database stesso, ma l’ecosistema costruito attorno alla blockchain.​

La Blockchain ha una struttura dati separata ed è quindi utile solo in applicazioni di nicchia. Se forniamo questi strumenti a estranei per facilitare il coordinamento e la cooperazione, sarà interessante vedere come si svilupperanno le cose. Allo stesso tempo, se combinata con altre tecnologie e una certa conoscenza della teoria dei giochi, la blockchain può diventare un registro distribuito non controllato da nessuno.

Ciò significa che nessun utente può modificare una voce in violazione delle regole di sistema (ne parleremo più avanti in seguito). In questo senso, puoi pensare al registro come condiviso da tutti: i partecipanti devono essere sempre d’accordo sui cambiamenti nella blockchain.

Problema dei generali bizantini

In effetti, il vero ostacolo allo sviluppo del sistema di cui sopra è il problema dei generali bizantini. Il problema ha ricevuto attenzione per la prima volta negli anni ’80 e descrive un dilemma in cui attori isolati devono comunicare tra loro per coordinare le proprie azioni. In questa situazione particolare, dopo che un gruppo di generali condusse le proprie truppe a circondare una certa città, dovettero decidere se attaccare. Ma il generale poteva comunicare le sue decisioni solo tramite corriere.​

Ogni generale deve dare ordini di attaccare o ritirarsi. Indipendentemente dal fatto che si tratti di un attacco o di una ritirata, purché i generali raggiungano un accordo. Se decidono di attaccare, l'intero esercito deve attaccare per ottenere la vittoria. Quindi, come possiamo garantire che nulla vada storto?​

È vero, avevano messaggeri come mezzo di comunicazione. Ma cosa accadrebbe se il corriere venisse intercettato e il nemico cambiasse il messaggio da "Attacco all'alba" in "Attacco stasera"? Cosa succederebbe se uno dei generali si ribellasse e ingannasse deliberatamente gli altri generali, provocandone la sconfitta?

Per avere successo è necessario un attacco congiunto da parte di tutti i generali (a sinistra). Altrimenti verranno sconfitti (a destra).

Pertanto, dobbiamo stabilire una strategia che permetta a tutti di raggiungere un consenso, anche se i partecipanti disertano o i messaggi vengono intercettati. Se l'esercito attacca una città senza supporto, la situazione sarà molto tragica e anche la mancata manutenzione del database porterà a conseguenze negative. Sebbene non sia una questione di vita o di morte, la verità è la stessa. Se la blockchain non viene supervisionata e potrebbe non fornire agli utenti le informazioni “corrette”, gli utenti devono essere in grado di comunicare tra loro.

Per affrontare i potenziali fallimenti incontrati da uno (o più) utenti, il meccanismo blockchain deve essere adeguatamente progettato per far fronte a questi ostacoli. Successivamente vennero alla luce i sistemi bizantini tolleranti agli errori. Come vedremo in seguito, gli algoritmi di consenso possono essere utilizzati per imporre regole solide come muri di ferro.

Perché la blockchain deve implementare la decentralizzazione?

Naturalmente puoi anche gestire tu stesso la blockchain. Ma alla fine, scoprirai che la quantità di dati e di informazioni sovraccariche è così terribile che non può competere con altre blockchain gestite con attenzione. Perché solo in un ambiente decentralizzato in cui tutti gli utenti sono uguali il vero potenziale della blockchain può essere pienamente sviluppato. In questo modo, la blockchain è protetta dalla cancellazione o dall’acquisizione dannosa. Poiché esiste una sola fonte di dati, tutte le informazioni sono disponibili per ogni utente.

Cos'è una rete peer-to-peer?

Una rete peer-to-peer (P2P) è costituita dal nostro livello utente (o da quel gruppo di generali nell'esempio descritto in precedenza). Non esiste una posizione di amministratore in questa rete, quindi se gli utenti hanno bisogno di scambiare informazioni, possono inviare informazioni direttamente all'altra parte senza chiamare il server centrale.​

Si prega di vedere l'immagine qui sotto. A nel diagramma a sinistra deve passare attraverso il server per instradare i suoi messaggi a F. Ma come potete vedere dall'immagine a destra, possono essere collegati direttamente senza intermediari.

Rete centralizzata (a sinistra) e rete decentralizzata (a destra).

In circostanze normali, il server memorizzerà tutte le informazioni richieste dall'utente. Ad esempio, quando visiti Binance Academy, stai effettivamente chiedendo al suo server di fornire tutti gli articoli sul sito. Se il sito è offline non potrai più visualizzarlo. Tuttavia, se hai già scaricato tutto e caricato sul tuo computer, non è necessario inviare una richiesta a Binance Academy.​

In effetti, questo è esattamente il modo in cui ogni peer opera sulla blockchain: l’intero database è già archiviato sul proprio computer. Non importa chi lascia la rete, ciò non influenzerà la capacità degli altri utenti di accedere alla blockchain e condividere informazioni tra loro. Quando un nuovo blocco viene aggiunto alla blockchain, i dati in esso contenuti verranno propagati a tutti gli utenti della rete, in modo che ogni utente possa aggiornare tempestivamente la propria copia del registro.

Assicurati di leggere "Una spiegazione dettagliata delle reti peer-to-peer" per una discussione approfondita di esperti in questo tipo di rete.

Cos’è un nodo blockchain?

I nodi, in poche parole, sono le macchine che utilizziamo per connetterci alla rete. Queste macchine sono responsabili della memorizzazione di copie della blockchain e della condivisione di informazioni con altre macchine. Gli utenti non devono gestire questi processi manualmente. Di solito, devono solo scaricare ed eseguire il software relativo alla blockchain e il sistema può automaticamente eseguire le operazioni rimanenti.

La descrizione dei nodi sopra è molto concisa e la definizione include anche altri utenti che interagiscono in qualsiasi modo con la rete. Ad esempio, nel mondo delle criptovalute, una semplice app portafoglio sul tuo telefono è un cosiddetto nodo luminoso.​

Catena pubblica e catena privata

Potresti sapere che l'industria blockchain si è sviluppata fino ad oggi grazie alle solide basi gettate da Bitcoin. Da quando Bitcoin si è affermato come asset finanziario legittimo, gli innovatori hanno iniziato a pensare al potenziale di applicazione della tecnologia sottostante ad altre aree. Da qui l’esplorazione della blockchain in innumerevoli casi d’uso oltre la finanza.

Bitcoin, noto anche come blockchain pubblico. Ciò significa che ogni utente può visualizzare le transazioni sulla catena e avere semplicemente accesso a Internet e al software necessario per unirsi alla blockchain. Non ci sono altri requisiti per partecipare alla blockchain, quindi possiamo chiamarlo un ambiente senza autorizzazione.

La controparte è la blockchain privata, che è un altro tipo di blockchain. Questi sistemi creano una serie di regole che limitano i permessi di accesso e interazione sulla blockchain. Pertanto, lo chiamiamo ambiente autorizzato. Anche se a prima vista le blockchain private possono sembrare un po’ inutili, utilizzandole sono state sviluppate alcune importanti applicazioni, soprattutto in ambienti aziendali.

Per approfondire l'argomento si rimanda alla sezione "Qual è la differenza tra catena pubblica, catena privata e catena consortile?" 》

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Come funziona la transazione?

Se Alice desidera pagare Bob tramite un sistema di bonifico bancario, avviserà prima la banca. Per semplicità assumiamo che entrambe le parti utilizzino la stessa banca. La banca controlla se Alice dispone di fondi sufficienti per eseguire la transazione (ad esempio, $ 50 vengono addebitati sul conto di Alice e $ 50 vengono accreditati sul conto di Bob) prima di aggiornare il proprio database.

La Blockchain funziona in modo simile. Dopotutto, entrambi sono essenzialmente database. Ma la differenza fondamentale è che la blockchain omette la necessità che una terza parte controlli e aggiorni il saldo. Tutti i nodi completeranno queste operazioni automaticamente.​

Se Alice vuole pagare a Bob 5 Bitcoin, trasmette semplicemente questo messaggio alla rete. La transazione non viene aggiunta immediatamente alla blockchain, ma le informazioni vengono ricevute dai vari nodi perché è necessario completare altre operazioni prima che la transazione possa essere confermata. Si prega di leggere Come vengono aggiunti i blocchi alla blockchain?

Una volta aggiunta una transazione alla blockchain, tutti i nodi ricevono l’informazione che la transazione è stata completata. Questi nodi aggiornano la loro copia della blockchain per riflettere le nuove transazioni. Ora Alice non può più inviare queste cinque unità a Carol (evitando così un invio duplicato) perché la rete sa che ha già pagato queste unità in una transazione precedente.

Il concetto di nome utente e password non esiste nella blockchain e la crittografia a chiave pubblica può essere utilizzata per dimostrare la proprietà dei fondi. Il primo passo per ricevere fondi è che Bob debba generare una chiave privata. Una chiave privata è un numero lungo, generato casualmente, così complesso che nessuno può decifrarlo, anche se ci vogliono centinaia di anni. Ma se dici ad altri la tua chiave privata, allora gli altri potranno dimostrare di possedere i suoi fondi (e quindi avere il diritto di spenderli). Pertanto, la riservatezza è fondamentale.

Ma Bob può anche intraprendere l'azione seguente, ovvero derivare una chiave pubblica dalla chiave privata. Può dare la sua chiave pubblica a chiunque perché la possibilità di decodificare la chiave pubblica per ottenere la chiave privata è scarsa. Nella maggior parte dei casi, eseguirà un'altra operazione a chiave pubblica (come l'esecuzione di un algoritmo hash) per ottenere un indirizzo pubblico.

Darà ad Alice l'indirizzo pubblico in modo che sappia dove inviare i fondi. Costruisce una transazione per pagare fondi a questo indirizzo pubblico. Dovrà quindi generare una firma digitale utilizzando la sua chiave privata per dimostrare alla rete che sta utilizzando i propri fondi. Tutti gli utenti possono prendere il messaggio firmato di Alice e confrontarlo con la sua chiave pubblica per determinare che ha l'autorità per inviare quei fondi a Bob.

Come scambiare Bitcoin

Spieghiamo come scambiare Bitcoin attraverso i seguenti due scenari. Il primo caso è prelevare Bitcoin da Binance e il secondo caso è inviare fondi dal tuo TrustWallet al portafoglio Electrum.

Come prelevare Bitcoin da Binance

1. Accedi al tuo account Binance. Se non possiedi già alcun asset Bitcoin, consulta la nostra guida Bitcoin per sapere come acquistarne uno.

2. Passa il cursore su "Portafoglio" e seleziona "Portafoglio Spot".

3. Fai clic su "Preleva" nella barra laterale sinistra.

4. Seleziona il Bitcoin che desideri prelevare (questa volta seleziona Bitcoin).

5. Copia l'indirizzo di invio dei Bitcoin ritirati e incollalo nell'indirizzo Bitcoin del destinatario.

6. Determina quanti Bitcoin devi prelevare.

7. Fare clic su "Invia".

8. Riceverai a breve un'e-mail di conferma. Assicurati che l'indirizzo sia corretto. Se è corretto, basta confermare la transazione via email.

9. Attendi che la transazione entri nella blockchain. Puoi controllare lo stato della transazione andando alla scheda "Cronologia depositi e prelievi" o utilizzando il Block Explorer.

Come inviare Bitcoin da Trust Wallet a Electrum

In questo esempio, invieremo Bitcoin dal Trust Wallet a Electrum.

1. Apri l'applicazione Trust Wallet.

2. Fai clic sul tuo account Bitcoin.

3. Fare clic su "Invia".

4. Apri il portafoglio Electrum.

5. Fare clic sulla scheda Ricevi in ​​Electrum e copiare l'indirizzo.

Puoi anche tornare al Trust Wallet e fare clic sull'icona [-] per scansionare il codice QR e passare al tuo indirizzo Electrum.

6. Incolla il tuo indirizzo Bitcoin nell'"Indirizzo del destinatario" in Trust Wallet.

7. Determinare la quantità.

8. Se il processo è corretto, conferma la transazione.

9. Hai finito! Attendi pazientemente che la transazione venga confermata nella blockchain. Puoi copiare l'indirizzo nel Block Explorer e tenere traccia del suo stato in qualsiasi momento.

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Chi ha inventato la tecnologia blockchain?

Dal lancio di Bitcoin, la prima e più popolare blockchain, nel 2009, la tecnologia blockchain è stata formalizzata. Tuttavia, il suo creatore anonimo, Satoshi Nakamoto, ha tratto ispirazione da tecnologie e proposte precedenti.

La blockchain fa ampio uso di funzioni hash e concetti crittografici che precedono Bitcoin di decenni. È interessante notare che la struttura della blockchain risale ai primi anni '90, ma all'epoca la tecnologia veniva utilizzata solo per aggiungere un timestamp ai documenti che non potevano essere manomessi.

Per saperne di più su questo argomento, vedi Cronologia Blockchain.

Pro e contro della tecnologia Blockchain

La blockchain è stata attentamente progettata per risolvere numerosi problemi che affliggono le parti interessate in vari settori, dalla finanza all’agricoltura, la blockchain può svolgere efficacemente il suo ruolo. Le reti distribuite presentano molti vantaggi rispetto al tradizionale modello client-server, ma non sono perfette.

vantaggio

Come menzionato nel white paper di Bitcoin, uno dei vantaggi diretti della blockchain è che gli utenti possono trasferire denaro direttamente, aggirando gli intermediari. Le blockchain successive hanno approfondito questa funzionalità, consentendo agli utenti di inviare informazioni di vario tipo. L’eliminazione del sistema di controparte significa che gli utenti hanno meno probabilità di essere esposti al rischio e le commissioni sono di conseguenza più basse in quanto non vi sono intermediari che addebitano commissioni.

Come accennato in precedenza, la rete blockchain pubblica è un ambiente senza autorizzazione, poiché non esiste una persona responsabile, non ci sono barriere all’ingresso. I potenziali utenti possono interagire con gli altri sulla rete purché dispongano di una connessione Internet.

Molti credono che la blockchain sia meglio conosciuta per la sua natura altamente evasiva verso la censura. Se un utente malintenzionato tenta di attaccare un servizio centralizzato, può semplicemente prendere di mira il server e farla finita. Ma in una rete peer-to-peer, ogni nodo può agire come un proprio server.​

Sistemi come Bitcoin hanno oltre 10.000 nodi visibili sparsi in tutto il mondo, rendendo quasi impossibile per un utente malintenzionato compromettere la rete anche se dispone di risorse sufficienti. Vale la pena notare che ci sono molti nodi nascosti nel sistema, nascosti nella vasta rete.

Alcuni dei vantaggi sono descritti di seguito. La Blockchain può servire a molti casi d'uso speciali, vedi A cosa serve la Blockchain?

discordanza

La Blockchain non è una soluzione unica per tutti i problemi. Come accennato nella sezione precedente, sebbene i punti di forza siano rafforzati, esistono anche altre aree di debolezza. L’ostacolo più grande della blockchain è la sua incapacità di essere utilizzata su larga scala a causa della scarsa scalabilità.

Questo è anche un problema comune nelle reti distribuite. Poiché tutti i partecipanti devono rimanere sincronizzati, la velocità con cui vengono aggiunte le nuove informazioni deve essere controllata, altrimenti i nodi non saranno in grado di tenere il passo. Pertanto, per garantire la decentralizzazione del sistema, gli sviluppatori tendono a limitare consapevolmente la velocità di aggiornamento della blockchain.

Per gli utenti della rete, se troppe persone tentano di effettuare transazioni, il periodo di attesa si estenderà indefinitamente. I blocchi hanno una capacità limitata di contenere dati e spesso i dati non possono essere aggiunti immediatamente a un blocco. Se il numero di transazioni supera la capacità del blocco, le transazioni in eccesso dovranno essere messe in coda in attesa di entrare nel blocco successivo.

Un altro potenziale svantaggio dei sistemi blockchain decentralizzati è che non possono essere aggiornati a piacimento. Se sviluppi un software, puoi naturalmente aggiungere nuove funzioni a piacimento. Non è necessario cercare la collaborazione o il consenso di altri per garantire il successo dell'implementazione delle modifiche.

Tuttavia, con milioni di potenziali utenti nello stesso ambiente, è comprensibile quanto sia difficile apportare modifiche. Forse puoi modificare alcuni parametri del software del nodo, ma alla fine ciò ti farà staccare dalla rete originale. Se il software viene migliorato e diventa incompatibile con altri nodi, gli altri nodi noteranno rapidamente la differenza e si rifiuteranno di interagire con il tuo nodo.

Supponiamo di voler modificare la dimensione dei blocchi (ad esempio da 1 MB a 2 MB). Puoi provare a inviare il blocco ai nodi a cui sei connesso, ma questi nodi seguono una regola: non accetteranno blocchi più grandi di 1 MB. Se ricevono un blocco più grande, non lo includeranno nella loro copia della blockchain.

L’unico modo per implementare i cambiamenti è che la stragrande maggioranza degli utenti dell’ecosistema li accetti. Per la maggior parte delle blockchain, il coordinamento dei cambiamenti richiede un’ampia discussione tra gli utenti nei forum, che può richiedere mesi o addirittura anni. Per i dettagli vedere Hard Fork e Soft Fork.

Capitolo 2 - Come funziona la blockchain?

Sommario

• Come vengono aggiunti i blocchi alla blockchain?

• Estrazione mineraria (prova di lavoro)

  • Vantaggi della prova di lavoro

  • Svantaggi della prova di lavoro

• Pegno di partecipazione (prova di partecipazione)

  • Vantaggi della Proof of Stake

  • Svantaggi della Proof of Stake

• Altri algoritmi di consenso

• È possibile invertire una transazione blockchain?

• Cos’è la scalabilità della blockchain?

• Perché la blockchain ha bisogno di espandersi?

• Cos’è un fork della blockchain?

  • forchetta morbida

  • forchetta dura

Come vengono aggiunti i blocchi alla blockchain?

Finora abbiamo trattato molti concetti. Comprendiamo che i nodi sono collegati tra loro e possono archiviare copie della blockchain. Inoltre, i nodi condivideranno le informazioni sulle transazioni e le nuove informazioni sui blocchi. Abbiamo discusso la definizione di nodo, ma potresti avere ancora delle domande: come vengono aggiunti i nuovi blocchi alla blockchain?

Nessuno assegna compiti agli utenti. Poiché tutti i nodi hanno lo stesso potere, è necessario stabilire un meccanismo per decidere equamente a chi viene data l’opportunità di aggiungere nuovi blocchi alla blockchain. Dobbiamo costruire un sistema in cui gli utenti paghino costi elevati per imbrogliare e siano ricompensati per agire onestamente. Qualsiasi utente sensato vorrebbe che le cose andassero per il meglio.

Poiché la rete è un ambiente privo di autorizzazioni, la creazione di un blocco richiede il consenso unanime di tutti gli utenti. I protocolli spesso richiedono che tutti gli utenti condividano il rischio, ovvero debbano mettere a rischio il proprio denaro affinché la rete funzioni correttamente. Questa azione consente loro di partecipare al processo di creazione del blocco e, se alla fine viene generato con successo un blocco valido, riceveranno tutti una ricompensa.

Tuttavia, una volta che qualcuno tenta di imbrogliare, viene immediatamente scoperto dagli altri utenti della rete. Gli imbroglioni perderanno tutti i diritti investiti. Chiamiamo questo meccanismo un algoritmo di consenso perché consente ai partecipanti alla rete di concordare quali blocchi aggiungere successivamente.

Estrazione mineraria (prova di lavoro)

Il mining è di gran lunga l’algoritmo di consenso più comunemente utilizzato. L'algoritmo Proof of Work (PoW) viene spesso utilizzato nel processo di mining. Gli utenti devono lavorare duro per risolvere i difficili problemi della formulazione del protocollo a scapito della potenza di calcolo.

Tali enigmi richiedono agli utenti di eseguire l'hashing delle transazioni e di altre informazioni contenute nei blocchi. Ma il valore hash deve essere inferiore a un certo valore per essere efficace. Poiché non esiste un modo per prevedere un determinato output, i minatori devono continuare ad eseguire l'hashing dei dati leggermente modificati finché non trovano una soluzione valida.

Ovviamente, il costo dell’hashing ripetuto dei dati è piuttosto elevato. In una blockchain che utilizza un meccanismo di prova del lavoro, il “capitale” investito dagli utenti include il denaro speso per acquistare macchine minerarie e l’elettricità consumata dalle macchine minerarie. Questa mossa ha lo scopo di guadagnare ricompense in blocchi.

Abbiamo accennato in precedenza che le funzioni hash sono teoricamente irreversibili, ma il processo per verificarne la correttezza è abbastanza semplice. Se un minatore invia un nuovo blocco ad altri utenti sulla rete, tutti gli altri nodi utilizzeranno quel nuovo blocco come input per la funzione hash. Questi nodi devono eseguire solo una verifica per confermare se il blocco è valido secondo le regole dell'attuale blockchain. Se si tratta di informazioni false, non solo i minatori non riceveranno alcuna ricompensa, ma sprecheranno anche molti costi dell’elettricità.

Bitcoin è la prima blockchain ad adottare un meccanismo di proof-of-work. Dalla creazione del meccanismo di prova del lavoro, sono entrate in uso molte blockchain.

Vantaggi della prova di lavoro

• Comprovato: il Proof of Work è di gran lunga l’algoritmo di consenso più maturo e ha creato un valore di centinaia di miliardi di dollari.

• Nessuna autorizzazione richiesta: tutti gli utenti possono partecipare a gare di mining o semplicemente eseguire un nodo di convalida.

• Decentralizzazione – I minatori competono tra loro per produrre blocchi, il che significa che il potere di hashing non può essere controllato da nessuna delle parti.

Svantaggi della prova di lavoro

• Rifiuti – L’attività mineraria consuma molta elettricità.

• Le barriere all'ingresso stanno gradualmente aumentando: il numero di minatori che si uniscono alla rete aumenta di giorno in giorno, quindi il protocollo aumenta la difficoltà del problema del mining. Per rimanere competitivi, gli utenti devono acquistare dispositivi con prestazioni migliori. Questo è sufficiente per scoraggiare molti minatori.

• Attacco del 51% – Sebbene il mining promuova la decentralizzazione, esiste anche la possibilità che un singolo miner ottenga la maggior parte del potere di hashing. Se ciò accade, in linea di principio, hanno il potere di invertire la transazione e minare la sicurezza della blockchain.

Pegno di partecipazione (prova di partecipazione)

In un sistema che utilizza un meccanismo di prova del lavoro, paghi la macchina mineraria e paghi la bolletta elettrica, che è l’incentivo per agire onestamente. Se non estrai la blockchain nel modo giusto, non otterrai un ritorno sul tuo investimento.

Con il meccanismo Proof of Stake (PoS) non ci sono costi esterni. Oltre ai miner abbiamo anche dei validatori che possono proporre (o produrre) blocchi. Possono utilizzare normali computer per generare nuovi blocchi, ma solo se investono una grande quantità di fondi azionari e rappresentano una parte considerevole dell’intera catena di capitale per godere di questo privilegio. A seconda delle regole di ciascun protocollo, gli utenti sono tenuti a puntare un importo predeterminato della criptovaluta nativa della blockchain.​

Sebbene implementazioni diverse daranno come risultato risultati molto diversi, una volta che un validatore mette in staking le proprie unità, il protocollo seleziona casualmente un utente idoneo per annunciare il blocco successivo. Se fatto correttamente, questi utenti possono guadagnare premi. È anche possibile che molti validatori vogliano ipotecare il blocco successivo, quindi la blockchain assegnerà i premi in base al rapporto di mutuo investito da ciascun validatore.

Le blockchain proof-of-stake "pure" sono meno comuni delle proof-of-stake delegate (DPoS), che richiedono agli utenti di votare per i nodi (testimoni) che convalidano i blocchi attraverso la rete.

Ethereum, la principale blockchain di contratti intelligenti, passerà gradualmente alla prova di stake mentre migra su Ethereum 2.0.​

Vantaggi della Proof of Stake

• Rispettoso dell’ambiente – La Proof of Stake ha un’impronta di carbonio molto inferiore rispetto al mining Proof of Work. Lo staking elimina la necessità di operazioni di hashing ad uso intensivo di risorse.

• Transazioni più veloci – Alcuni sostenitori della Proof-of-Stake ritengono che possa aumentare il throughput delle transazioni eliminando la necessità di investire ulteriore potenza di calcolo in uno qualsiasi degli enigmi arbitrari impostati dal protocollo.

• Ricompense e interessi per lo staking: questi vantaggi non vengono pagati ai miner, poiché i premi per la protezione della rete vanno direttamente nei conti dei titolari di token. In alcuni casi, la Proof of Stake consente agli utenti di guadagnare un reddito passivo (sotto forma di airdrop o interessi) semplicemente scommettendo sui propri asset.

Svantaggi della Proof of Stake

• Relativamente non testati – I protocolli Proof of Stake non sono stati testati su larga scala. Potrebbero esserci alcune vulnerabilità sconosciute nel processo di esecuzione o nella criptoeconomia.

• Plutocratico – Alcuni utenti temono che la Proof-of-Stake incoraggi un ecosistema “i ricchi diventano più ricchi”, in cui i validatori ricevono più premi quanto più puntano.

• Problema No-Stake – Nel proof-of-work, i minatori possono “stake” solo su una catena, quindi tendono a minare sulla catena con il tasso di successo più alto. Durante l’hard fork, non potevano scommettere su più catene mantenendo lo stesso hash power. Tuttavia, con il meccanismo di prova della posta in gioco, i validatori possono minare su più catene contemporaneamente con solo un piccolo costo aggiuntivo, quindi è probabile che causi problemi economici.

Altri algoritmi di consenso

Proof-of-work e Proof-of-stake sono i due algoritmi di consenso più comuni. Inoltre, esistono molti altri algoritmi. Alcuni algoritmi combinano elementi di entrambi i sistemi, mentre altri sono algoritmi completamente diversi.​

Non ne parlerò questa volta. Se sei interessato, puoi consultare i seguenti articoli:

• "Spiegazione dettagliata della prova del carico di lavoro ritardato"

• "Spiegazione dettagliata del consenso sulla prova dell'interesse del leasing"

• "Spiegazione dettagliata della prova autorevole"

• "Spiegazione dettagliata del certificato di distruzione"

È possibile invertire una transazione blockchain?

Dal punto di vista del design, le blockchain sono database estremamente robusti. Le sue proprietà intrinseche rendono i dati blockchain difficili da eliminare o modificare una volta registrati. E in Bitcoin e in altre grandi aree della rete, la probabilità che si verifichi un simile incidente è estremamente ridotta. Pertanto, quando effettui transazioni sulla blockchain, pensaci due volte perché non c’è spazio di manovra.

Detto questo, ci sono molti modi per implementare la blockchain sul mercato, e la differenza più essenziale tra questi modi è come ottenere il consenso all’interno della rete. Ciò significa che, in alcune implementazioni, un gruppo può acquisire potere sufficiente all’interno della rete per invertire efficacemente una transazione nonostante un numero relativamente piccolo di partecipanti. Ecco perché la circolazione delle altcoin su alcune reti di piccole dimensioni (dove la concorrenza nel mining è bassa, con conseguenti tassi di hash bassi) è particolarmente preoccupante.

Cos’è la scalabilità della blockchain?

La scalabilità della blockchain è spesso usata come termine generico per riferirsi alla capacità di un sistema blockchain di soddisfare la domanda crescente. Sebbene la blockchain combini molti attributi desiderabili (come decentralizzazione, resistenza alla censura e immutabilità), non è perfetta.

I database centralizzati funzionano più velocemente e hanno una produttività maggiore rispetto ai sistemi decentralizzati. Quest'ultimo esiste per ragioni proprie, come quello di non doversi sincronizzare con la rete attraverso migliaia di nodi distribuiti nel mondo ogni volta che cambia qualcosa. Blockchain è esattamente l’opposto. Pertanto, la scalabilità è da anni un argomento molto dibattuto tra gli sviluppatori blockchain.

Per risolvere alcune delle carenze prestazionali della blockchain, da tempo sono state proposte o implementate diverse soluzioni. Tuttavia, fino ad oggi, non è stata raggiunta alcuna soluzione perfetta. Potrebbero essere necessarie innumerevoli soluzioni da provare prima di trovare finalmente una risposta chiara al tuo problema di scalabilità.

A livello macro, resta da risolvere una questione fondamentale sulla scalabilità: dovremmo migliorare le prestazioni della blockchain stessa (scaling on-chain), o dovremmo consentire a più transazioni di procedere simultaneamente senza gonfiare la blockchain principale (scaling on-chain) ) estensione)?

Entrambe le direzioni di ricerca presentano evidenti vantaggi. Le soluzioni di scalabilità on-chain possono ridurre le dimensioni delle transazioni e persino ottimizzare il modo in cui i dati vengono archiviati in blocchi. Le soluzioni off-chain, d’altro canto, potrebbero richiedere che le transazioni sulla blockchain principale vengano elaborate in batch e aggiunte alla blockchain solo successivamente. Inoltre, anche le catene laterali e i canali di pagamento sono soluzioni off-chain meritevoli di studio approfondito.

Per ulteriori informazioni su questo argomento, consulta Scalabilità Blockchain: sidechain e canali di pagamento.

Perché la blockchain ha bisogno di espandersi?

Se un sistema blockchain vuole competere con i sistemi centralizzati, deve avere prestazioni almeno altrettanto buone. Nelle situazioni reali, i primi devono avere prestazioni migliori per motivare sviluppatori e utenti ad orientarsi verso piattaforme e applicazioni blockchain.​

Ciò significa che la blockchain deve fornire agli sviluppatori e agli utenti un’esperienza migliore rispetto ai sistemi centralizzati, essendo più veloce, più conveniente e più facile da utilizzare. Tuttavia, in realtà non è facile mantenere le caratteristiche di base della blockchain discusse sopra pur garantendo queste premesse.​

Cos’è un fork della blockchain?

Tutto il software deve essere aggiornato e il software blockchain non fa eccezione. Solo attraverso gli aggiornamenti è possibile risolvere i problemi, aggiungere nuove regole o rimuovere quelle vecchie. Poiché la maggior parte del software blockchain è open source, ogni utente ha teoricamente il potere di aggiungere aggiornamenti al software che governa la rete.​

Ricorda, la blockchain è una rete distribuita. Una volta aggiornato il software, migliaia di nodi sparsi nel mondo devono comunicare e implementare la nuova versione. Ma cosa succede se i partecipanti non riescono a mettersi d’accordo sull’implementazione dell’aggiornamento? Poiché non esiste un'organizzazione, non è possibile fornire un processo decisionale dettagliato. Ciò alla fine si traduce in forcelle morbide e dure.

forchetta morbida

Se tutti gli utenti sono d'accordo sull'aggiornamento, tutti sono contenti. Ma in questo caso, il software viene aggiornato con modifiche compatibili con le versioni precedenti, il che significa che i nodi aggiornati possono ancora interagire con i nodi non aggiornati. Ma in realtà si prevede che quasi tutti i nodi verranno aggiornati nel tempo. Questa è una forchetta morbida.​

forchetta dura

Gli hard fork sono relativamente complessi. Una volta implementate, le nuove regole sono incompatibili con quelle vecchie. Pertanto, se un nodo che esegue una nuova regola tenta di interagire con un nodo che esegue una vecchia regola, la comunicazione non sarà possibile. Questa situazione comporterebbe la divisione della blockchain in due, con il software originale che continuerebbe a funzionare sulla vecchia catena mentre la nuova catena implementerebbe nuove regole.

Dopo un hard fork, ci saranno sostanzialmente due reti diverse che eseguono due protocolli in parallelo. Vale la pena notare che al momento del fork, il resto delle unità native della blockchain erano token clonati dalla vecchia rete. Pertanto, dopo il fork, nella nuova catena ci saranno ancora dei saldi sulla vecchia catena.​

Per i dettagli fare riferimento a "Hard Fork e Soft Fork".

Capitolo 3 - A cosa serve la blockchain?

Sommario

• Blockchain applicata alla supply chain

• Blockchain e industria dei giochi

• Blockchain utilizzata in ambito sanitario

• Rimesse blockchain

• Blockchain e identità digitale

• Blockchain e Internet delle cose (IoT)

• Blockchain applicata alla governance

• Blockchain utilizzata in beneficenza

• Blockchain utilizzata nella speculazione

• Crowdfunding e Blockchain

• Blockchain e file system distribuito

La tecnologia Blockchain può essere applicata a un’ampia gamma di casi d’uso. Diamo un'occhiata ad alcuni di questi tipi.​

Blockchain applicata alla supply chain

Una catena di fornitura efficiente è alla base del successo di molte aziende e implica la movimentazione delle merci dal fornitore al consumatore. È sempre stato difficile conciliare i numerosi stakeholder di un dato settore. Tuttavia, la tecnologia blockchain potrebbe consentire a molti settori di raggiungere un livello completamente nuovo di trasparenza. La creazione di un ecosistema di catena di fornitura interoperabile dotato di un database immutabile è la base per il funzionamento robusto, sicuro e affidabile di molti settori.

Per saperne di più, consulta Casi d'uso della Blockchain: catena di fornitura.

Blockchain e industria dei giochi

L’industria dei giochi è diventata una delle più grandi industrie dell’intrattenimento al mondo e può trarre grandi benefici dalla tecnologia blockchain. In generale, i giocatori sono sempre alla mercé degli sviluppatori di giochi. Nella maggior parte dei giochi online, i giocatori sono costretti a utilizzare lo spazio del server dello sviluppatore e a rispettare le loro regole in continua evoluzione. In questo caso, la blockchain può aiutare a decentralizzare la proprietà, la gestione e la manutenzione dei giochi online.

Forse il più significativo di questi, tuttavia, è che gli oggetti di gioco non possono esistere senza la proprietà, poiché ciò eliminerebbe la vera proprietà e le opportunità del mercato secondario. Adottando un approccio basato sulla blockchain, i giochi saranno più sostenibili a lungo termine se gli oggetti di gioco verranno emessi come oggetti da collezione crittografici che hanno valore nel mondo reale.

Per ulteriori informazioni, fare riferimento a "Casi d'uso della Blockchain: Giochi".

Blockchain utilizzata in ambito sanitario

I sistemi medici devono archiviare le cartelle cliniche in modo affidabile. Tuttavia, la dipendenza del sistema da server centralizzati rende le informazioni sensibili vulnerabili al furto. Tuttavia, la trasparenza e la sicurezza della tecnologia blockchain la rendono una piattaforma ideale per l’archiviazione delle cartelle cliniche.

L'uso della crittografia per proteggere la storia medica del paziente nella blockchain può proteggere efficacemente la privacy del paziente e, allo stesso tempo, le principali istituzioni mediche possono condividere le informazioni mediche dei pazienti. L’attuale sistema medico è relativamente decentralizzato e se tutti i partecipanti avessero accesso a un database globale sicuro, il flusso di informazioni tra loro sarebbe molto più veloce.

Per saperne di più, consulta Casi d'uso della Blockchain: Sanità.

Rimesse blockchain

Quando si tratta di effettuare trasferimenti internazionali, i processi bancari tradizionali sono spesso complessi. Ciò è dovuto principalmente alla complessa rete di intermediari, alla necessità di pagare commissioni di gestione e di attendere il regolamento. Una serie di fattori porta a costi elevati e bassa affidabilità quando si utilizzano i processi aziendali tradizionali per le transazioni di emergenza.

La criptovaluta e la blockchain eliminano l’ecosistema degli intermediari, rendendo i trasferimenti di denaro convenienti ed efficienti in tutto il mondo. Anche se la blockchain sacrificherà senza dubbio le prestazioni a favore di alcuni attributi desiderabili, esistono già numerosi progetti che sfruttano la tecnologia per consentire transazioni istantanee e convenienti.

Per saperne di più, consulta Caso d'uso della blockchain: rimesse.

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Blockchain e identità digitale

Tutti vogliono poter gestire in modo sicuro le informazioni sull'identità su Internet, quindi è urgentemente necessaria una soluzione rapida. Oggi, grandi quantità di dati personali vengono archiviati su server centralizzati e analizzati utilizzando algoritmi di apprendimento automatico all’insaputa o al consenso della persona.​

La tecnologia Blockchain consente agli utenti di avere la proprietà dei propri dati e di divulgare selettivamente le informazioni a terzi solo quando necessario. Questo tipo di crittografia consente alle persone di avere un'esperienza online più fluida senza sacrificare la privacy.

Per ulteriori informazioni, consulta Caso d'uso della blockchain: identità digitale.

Blockchain e Internet delle cose (IoT)

Oggigiorno un numero enorme di dispositivi fisici è connesso a Internet e il numero non fa che aumentare. Alcuni ipotizzano che la tecnologia blockchain migliorerà notevolmente la comunicazione e la cooperazione tra i dispositivi. I micropagamenti automatizzati machine-to-machine (M2M) possono creare un nuovo ambiente economico, ma fanno affidamento su una soluzione di database sicura e ad alto rendimento.

Per saperne di più, leggi Casi d'uso della Blockchain: Internet of Things (IoL).

Blockchain applicata alla governance

Le reti distribuite possono definire e applicare le proprie forme di governance sotto forma di codice informatico. Non sorprende quindi che la blockchain possa avere l’opportunità di decentralizzare e aggirare vari processi di governance a livello locale, nazionale e persino internazionale.

Ancora più importante, potrebbe risolvere uno dei maggiori problemi che attualmente affliggono gli ambienti di sviluppo open source, ovvero la mancanza di un meccanismo affidabile per l’allocazione dei fondi. La governance della blockchain garantisce che tutti i partecipanti possano partecipare al processo decisionale e possa fornire una panoramica trasparente di quali politiche specifiche vengono implementate.

Per saperne di più, leggi Casi d'uso della Blockchain: governance.

Blockchain utilizzata in beneficenza

Le organizzazioni di beneficenza sono spesso ostacolate nei loro sforzi a causa delle restrizioni sulle modalità con cui ricevono i finanziamenti. Ancora più frustrante è il fatto che la destinazione finale dei fondi donati a volte è difficile da tracciare con precisione, il che senza dubbio dissuade molte persone dal sostenere queste organizzazioni.

L’obiettivo della “criptofilantropia” è utilizzare la tecnologia blockchain per aggirare queste restrizioni. Questo modello si basa sulle proprietà intrinseche della tecnologia per garantire maggiore trasparenza, impegno globale e riduzione delle spese. Questo settore emergente è alla ricerca di un modo per massimizzare l’impatto degli enti di beneficenza. La Blockchain Charitable Foundation è proprio una di queste organizzazioni.

Per saperne di più, leggi "Casi d'uso della Blockchain: beneficenza".

Blockchain utilizzata nella speculazione

Non c’è dubbio che la tecnologia blockchain sia molto ricercata dalla comunità speculativa. I trasferimenti senza attriti tra piattaforme di trading, soluzioni di trading non custodite e un ecosistema di derivati ​​in crescita lo rendono un campo di gioco ideale per speculatori di tutti i tipi.

Per le sue caratteristiche intrinseche, coloro che sono disposti a correre il rischio di investire in questa classe di asset emergente vedranno la blockchain come uno strumento eccellente. Alcune persone credono addirittura che una volta che la tecnologia e le relative misure normative saranno mature, è molto probabile che il mercato speculativo globale adotti un modello di tokenizzazione sulla blockchain.

Per saperne di più, leggi "Casi d'uso della Blockchain: Mercati di previsione".

Crowdfunding e Blockchain

Le piattaforme di crowdfunding online si stanno sviluppando da decenni e hanno gettato solide basi per l’economia peer-to-peer. Il successo di questi siti dimostra che esiste un reale interesse per lo sviluppo di prodotti di crowdfunding. Tuttavia, in quanto depositari di fondi, queste piattaforme possono ricavare una parte considerevole delle commissioni come commissioni di gestione. Inoltre, svilupperanno il proprio insieme di regole per facilitare l’accordo tra i diversi attori.

La tecnologia blockchain, e più specificamente i contratti intelligenti, possono consentire un modello di crowdfunding più sicuro e automatizzato, in cui il codice informatico definisce i termini dell’accordo.​

Altre applicazioni per il crowdfunding che utilizzano la tecnologia blockchain includono le offerte iniziali di monete (ICO) e le offerte di scambio iniziali (IEO). In un processo simile di vendita di token, gli investitori raccolgono fondi con l’aspettativa che la rete avrà successo in futuro e riceveranno un corrispondente ritorno sul loro investimento.

Blockchain e file system distribuito

Rispetto ai tradizionali metodi di archiviazione centralizzata, l'archiviazione di file distribuita su Internet presenta più vantaggi. Una grande quantità di dati archiviati nel cloud si basa su server e fornitori di servizi centralizzati, che spesso sono più vulnerabili agli attacchi o alla perdita di dati. In alcuni casi, gli utenti a volte si trovano ad affrontare l'inaccessibilità poiché i server centralizzati sono soggetti a censura.

Dal punto di vista dell'utente, le soluzioni di archiviazione di file blockchain funzionano secondo gli stessi principi di altre soluzioni di archiviazione cloud, puoi caricare, archiviare e accedere ai file. Tuttavia, ciò che accade dietro le quinte varia notevolmente.

Se carichi file su un repository blockchain, vengono distribuiti su più nodi e replicati. In alcuni casi, ciascun nodo memorizzerà parte del contenuto del file. Parti dei dati non sono di grande utilità per loro, ma puoi sempre chiedere a questi nodi di fornire singole parti, in modo da poterle suddividere in parti intere e ottenere un file completo.

Lo spazio di archiviazione proviene dai partecipanti che forniscono il proprio spazio di archiviazione e larghezza di banda alla rete. In genere, i partecipanti riceveranno ricompense finanziarie se forniranno queste risorse, ma saranno soggetti a sanzioni finanziarie se non rispettano le regole o non archiviano e forniscono documenti.

Puoi pensare a questo tipo di rete come simile a Bitcoin. In questo caso, tuttavia, l’obiettivo principale della rete non è supportare il trasferimento di valore monetario, ma consentire l’archiviazione decentralizzata e resistente alla censura dei file.

Altri protocolli open source come InterPlanetary File System (IPFS) hanno aperto la strada a questa nuova rete persistente e distribuita. In effetti, IPFS è solo un protocollo e una rete peer-to-peer, per essere precisi, non è una blockchain. Tuttavia, applica alcuni principi della tecnologia blockchain per migliorare la sicurezza e l’efficienza.