Cos'è la tecnologia Blockchain? Guida definitiva

Capitoli

1. Blockchain 101

2. Come funziona la blockchain?

3. A cosa serve la blockchain?

Capitolo 1 - Blockchain 101

Contenuto

• Cos’è la blockchain?

• Come sono collegati i blocchi?

• Blockchain e decentralizzazione

• Il problema dei generali bizantini

• Perché le blockchain devono essere decentralizzate?

• Che cos'è la rete peer-to-peer?

• Cosa sono i nodi su una blockchain?

• Blockchain pubbliche e pubbliche privato

• Come funzionano le transazioni?

• Come effettuare transazioni 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

  • Professionisti

  • Contro

Cos’è la blockchain?

Una blockchain è un tipo speciale di database. Potresti avere familiarità con il termine tecnologia di contabilità distribuita (DLT), che nella maggior parte dei casi si riferisce alla stessa cosa.

Una blockchain ha alcune proprietà uniche. Esistono regole su come aggiungere i dati e, una volta archiviati, è praticamente impossibile modificarli o eliminarli.

I dati vengono aggiunti nel tempo in strutture chiamate blocchi. Ogni blocco si basa sull'ultimo e include informazioni che si collegano a quello precedente. Osservando il blocco più aggiornato possiamo verificare se è stato effettivamente creato dopo l'ultimo. Pertanto, se continuiamo a “ritornare nella catena”, raggiungeremo il primo blocco – noto come Genesis Block.

Facciamo un'analogia. Supponiamo di avere un foglio di calcolo con due colonne. Nella prima cella della prima riga, inserisci i dati che desideri archiviare.

I dati della prima cella vengono convertiti in un identificatore di due lettere, che verrà utilizzato come parte della voce successiva. In questo esempio, l'identificatore di due lettere, KP, dovrebbe essere utilizzato per riempire la cella successiva nella seconda riga (defKP). Cioè, se modifichi i primi dati di input (abcAA), riceverai una diversa combinazione di lettere in tutte le altre celle.

Database in cui ogni voce è collegata a quella precedente.

Osservando la riga 4, il nostro identificatore più recente è TH. Come accennato, non puoi tornare indietro e rimuovere o eliminare le voci. Questo perché sarebbe facile per qualsiasi utente notare che ciò è stato fatto e ignorare semplicemente il tentativo di modifica.

Supponiamo di modificare i dati nella prima cella: otterresti un identificatore diverso, ovvero il tuo secondo blocco avrebbe dati diversi, risultando in un identificatore diverso nella riga 2 e così via. Essenzialmente, il TH è il prodotto di tutte le informazioni che lo precedono.

Come sono collegati i blocchi?

Ciò di cui abbiamo discusso sopra – con i nostri identificatori a due lettere – è un’analogia semplificata di come una blockchain utilizza le funzioni hash. L'hashing è la "colla" che tiene insieme i blocchi. Le funzioni hash raccolgono dati di qualsiasi dimensione e li sottopongono a una funzione matematica per produrre un output (un hash), che ha sempre la stessa lunghezza.

Gli hash utilizzati nelle blockchain sono interessanti perché le possibilità di trovare due dati che danno esattamente lo stesso risultato sono astronomicamente basse. Proprio come i nostri identificatori, qualsiasi leggera modifica ai dati di input darà un output completamente diverso.

Facciamo un esempio utilizzando la funzione SHA256, ampiamente utilizzata per Bitcoin. Come puoi vedere, anche cambiare il case è sufficiente per confondere completamente l'output.

Il fatto che non siano note collisioni SHA256 (ovvero due input diversi che ci danno lo stesso output) è incredibilmente prezioso nel contesto delle blockchain. Ciò significa che includendo il proprio hash, ogni blocco può puntare a quello precedente e eventuali tentativi di modificare i vecchi blocchi diventano immediatamente visibili sulla rete.

Ogni blocco contiene un'impronta digitale di quello precedente.

Blockchain e decentralizzazione

Spieghiamo la struttura di base di una blockchain. Ma quando senti persone parlare di tecnologia blockchain, probabilmente non parlano solo del database, ma anche degli ecosistemi costruiti attorno alle blockchain.

In quanto strutture dati indipendenti, le blockchain saranno veramente utili solo in applicazioni specifiche. Le cose diventano più interessanti quando utilizziamo le blockchain come strumenti per consentire agli estranei di coordinarsi tra loro. Combinata con altre tecnologie e con la teoria dei giochi, una blockchain può agire come un registro/registro distribuito, che non è controllato da nessuno.

Ciò significa che nessuno ha il potere di modificare gli input ignorando le regole del sistema (più sulle regole presto). Possiamo quindi dire che il libro mastro appartiene a tutti contemporaneamente: i partecipanti raggiungono un accordo al riguardo in qualsiasi momento.

Il problema dei generali bizantini

Il cosiddetto Problema dei Generali Bizantini è una vera sfida per un sistema come quello sopra descritto. Concepito negli anni '80, descrive un dilemma in cui i partecipanti isolati devono comunicare per coordinare le loro azioni. Il dilemma specifico coinvolge un gruppo di generali di un esercito che assedia una città, decidendo se effettuare l'attacco. I generali possono comunicare solo tramite un messaggero.

Ciascuno dei generali deve prendere la decisione di attaccare o ritirarsi. Non importa se attaccano o si ritirano, purché tutti i generali concordino su una decisione comune. Se decidono di attaccare, avranno successo solo se lo faranno contemporaneamente. Allora come possiamo garantirlo?

Naturalmente possono comunicare tramite Messenger. Ma cosa succede se il messaggero viene intercettato con un messaggio che dice “attaccheremo all’alba” e quel messaggio viene sostituito con “attaccheremo stanotte”? Cosa succede se uno dei generali è malizioso e inganna intenzionalmente gli altri per assicurarsi che vengano sconfitti?

Tutti i generali riescono ad attaccare contemporaneamente (a sinistra). Se qualche generale si ritira, chi ha attaccato verrà sconfitto (a destra).

Abbiamo bisogno di una strategia in cui sia possibile raggiungere il consenso, anche in caso di partecipanti malintenzionati o di messaggi intercettati. Per un database, il mancato raggiungimento del consenso non è una situazione di vita o di morte, come nel caso dei generali che attaccano una città senza l’aiuto di rinforzi, ma vale lo stesso principio. Se non c’è nessuno che supervisioni la blockchain e fornisca agli utenti le informazioni “corrette”, questi devono essere in grado di comunicare tra loro.

Per superare il potenziale punto di fallimento di uno (o più) utenti, i meccanismi blockchain devono essere attentamente progettati per resistere a questi intoppi. Un sistema con questa resistenza è chiamato tollerante ai guasti bizantino. Come vedremo presto, gli algoritmi di consenso vengono utilizzati per imporre regole rigide.

Perché le blockchain devono essere decentralizzate?

Ovviamente potresti gestire tu stesso una blockchain. Ma ti ritroveresti con un database disorganizzato se lo confrontassimo con altre alternative più adatte. Il vero potenziale di una blockchain può essere esplorato in un ambiente decentralizzato, ovvero dove tutti gli utenti sono uguali. In questo modo, la blockchain non può essere cancellata o dominata in modo dannoso. È un'unica fonte di verità che chiunque può vedere.

Che cos'è la rete peer-to-peer?

La rete peer-to-peer (P2P) è il nostro livello utente (o generale, come nell'esempio precedente). Non esiste un amministratore; quindi, invece di rivolgersi ad un server centrale ogni volta che vuole scambiare informazioni con un altro utente, l'utente le invia direttamente ai suoi colleghi (peers).

Considera il grafico qui sotto. A sinistra, l'utente A deve instradare il suo messaggio attraverso il server in modo che raggiunga l'utente F. A destra, invece, sono direttamente collegati. Non c'è alcun intermediario.

Una rete centralizzata (a sinistra) e una rete centralizzata una rete decentralizzata (a destra).

In genere, il server memorizza tutte le informazioni di cui gli utenti hanno bisogno. Accedendo a Binance Academy, chiedi ai server di fornirti tutti gli articoli. Se il sito va offline, non sarai in grado di vederli. Tuttavia, se hai scaricato tutti i contenuti, potrai accedervi dal tuo computer senza dover consultare Binance Academy.

In sostanza, questo è ciò che fanno tutti i Peer con la blockchain: l’intero database è archiviato sui loro computer. Se qualcuno lascia la rete, gli utenti rimanenti possono comunque accedere alla blockchain e condividere informazioni tra loro. Quando un nuovo blocco viene aggiunto alla catena, i dati vengono propagati attraverso la rete in modo che ognuno possa aggiornare la propria copia del registro.

Consulta la nostra Guida alle reti peer-to-peer per una discussione più approfondita su questo tipo di rete.

Cosa sono i nodi su una blockchain?

In poche parole, i nodi sono macchine connesse alla rete: archiviano copie della blockchain e condividono informazioni con altre macchine. Gli utenti non devono gestire questi processi manualmente. In genere, tutto ciò che devono fare è scaricare ed eseguire il software blockchain e il resto verrà eseguito automaticamente dal sistema.

Quanto abbiamo scritto sopra è la descrizione di un nodo nel senso più puro, ma la definizione può coprire anche altri utenti che interagiscono con la rete in altri modi. Con le criptovalute, ad esempio, una semplice applicazione di portafoglio sul tuo cellulare è considerata un nodo leggero.

Blockchain pubbliche e pubbliche privato

Come forse saprai, Bitcoin ha fornito le basi affinché l’industria blockchain si sviluppasse in quello che abbiamo oggi. Da quando Bitcoin ha iniziato a dimostrarsi un asset finanziario legittimo, molti studiosi innovativi hanno pensato al potenziale della tecnologia sottostante per l’utilizzo in altri campi. Ciò ha consentito l’esplorazione della tecnologia blockchain per numerosi casi d’uso, oltre alla finanza.

Il sistema Bitcoin è ciò che chiamiamo blockchain pubblica. In altre parole, chiunque può visualizzare le tue transazioni. Tutto ciò di cui hai bisogno è una connessione Internet e il software necessario. Poiché non sono previsti altri requisiti per la partecipazione, possiamo definire questo sistema un ambiente senza autorizzazione.

Esistono invece altri tipi di blockchain, chiamate blockchain private. Questi sistemi stabiliscono regole su chi può vedere e interagire con la blockchain. Pertanto, li chiameremo ambienti autorizzati (quando è richiesta l'autorizzazione). Anche se a prima vista le blockchain private possono sembrare ridondanti, hanno alcune applicazioni importanti, in particolare negli scenari aziendali.

Per approfondire l'argomento leggi l'articolo Blockchain private, pubbliche e consortili: qual è la differenza?

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Come funzionano le transazioni?

Se Alice desidera effettuare un pagamento a Bob tramite bonifico bancario, lo comunicherà alla sua banca. Supponiamo che, per ragioni pratiche, entrambe le parti utilizzino la stessa banca. Prima di aggiornare il proprio database (es. -$50 per Alice, +$50 per Bob), la banca verifica che Alice disponga dei fondi per effettuare la transazione.

Non è molto diverso da quanto accade con una blockchain. Dopotutto, è anche un database. La differenza principale è che non esiste un unico soggetto che esegue i controlli e aggiorna i saldi. Tutti i nodi della rete devono farlo.

Se Alice vuole inviare cinque bitcoin a Bob, trasmette alla rete un messaggio contenente queste informazioni. La transazione non verrà aggiunta immediatamente alla blockchain: i nodi potranno vederla, ma dovranno essere completate altre azioni affinché la transazione venga confermata. Scopri Come vengono aggiunti i blocchi alla blockchain?

Una volta aggiunta questa transazione alla blockchain, tutti i nodi possono vedere che è stata effettuata. Aggiorneranno la loro copia della blockchain considerando le modifiche. Ora, Alice non può inviare quelle stesse cinque unità a Carol (doppia spesa), perché la rete sa che ha già speso i cinque bitcoin in una transazione precedente.

Non esiste il concetto di nome utente e password: la crittografia a chiave pubblica viene utilizzata per dimostrare la proprietà dei fondi. Per ricevere fondi, Bob deve prima generare una chiave privata. È semplicemente un numero casuale molto lungo che è praticamente impossibile da indovinare per chiunque, anche se ci provasse per secoli. Tuttavia, se Bob rivela la sua chiave privata, chiunque disponga di tali informazioni può utilizzarla per dimostrare di possedere i fondi (e quindi spenderli). Pertanto, è molto importante che mantenga segreta la chiave privata.

Ciò che Bob può fare, tuttavia, è ricavare una chiave pubblica dalla sua chiave privata. Può fornire la chiave pubblica a chiunque, poiché il reverse engineering per ottenere la chiave privata, utilizzando la chiave pubblica, è praticamente irrealizzabile. Inoltre, nella maggior parte dei casi, l'utente esegue un'altra operazione (come l'hashing) sulla chiave pubblica per ottenere un indirizzo pubblico.

Bob fornirà ad Alice il suo indirizzo pubblico in modo che sappia dove inviare i fondi. Crea una transazione che dice di pagare questi fondi a questo indirizzo pubblico. Quindi, per dimostrare alla rete che non sta cercando di spendere fondi di cui non dispone, genera una firma digitale utilizzando la propria chiave privata. Chiunque può prendere il messaggio firmato di Alice e confrontarlo con la sua chiave pubblica e quindi dire con certezza che ha il diritto di inviare questi fondi a Bob.

Come effettuare transazioni Bitcoin

Per illustrare come è possibile effettuare transazioni con Bitcoin, immaginiamo due diversi scenari. Il primo prevede il ritiro di bitcoin da Binance e il secondo prevede l'invio di fondi dal tuo TrustWallet al portafoglio Electrum.

Come prelevare bitcoin da Binance

1. Accedi al tuo account Binance. Se non hai ancora Bitcoin, consulta la nostra guida su come acquistare Bitcoin.

2. Posiziona il cursore su Wallet e seleziona Spot Wallet.

3. Fai clic su Incasso nella barra laterale a sinistra.

4. Seleziona la valuta che desideri prelevare, in questo caso BTC.

5. Copia l'indirizzo a cui desideri prelevare bitcoin e incollalo nel campo Indirizzo BTC destinatario.

6. Inserisci l'importo che desideri prelevare.

7. Fare clic su Invia.

8. Riceverai presto un'e-mail di conferma. Controlla attentamente che l'indirizzo sia corretto. In tal caso, conferma la transazione utilizzando il collegamento nell'e-mail.

9. Attendi il completamento della transazione blockchain. Puoi monitorare il tuo stato nella scheda Cronologia depositi e prelievi o utilizzando un block explorer.

Come inviare bitcoin da Trust Wallet a Electrum

In questo esempio, invieremo alcuni bitcoin da Trust Wallet a Electrum.

1. Apri l'app Trust Wallet.

2. Seleziona il tuo account Bitcoin.

3. Selezionare Invia.

4. Apri il tuo portafoglio Electrum.

5. In Electrum, fai clic sulla scheda Ricevi e copia l'indirizzo.

Un'altra alternativa è, tramite l'app Trust Wallet, fare clic sull'icona [–] per scansionare il codice QR corrispondente al tuo indirizzo Electrum.

6. Incolla il tuo indirizzo Bitcoin nel campo Indirizzo del destinatario in Trust Wallet.

7. Inserisci l'importo.

8. Controlla che i dati siano corretti e conferma la transazione.

9. Fatto! Attendi che la tua transazione venga confermata sulla blockchain. Puoi monitorare il tuo stato copiando il tuo indirizzo in un block explorer.

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Chi ha inventato la tecnologia blockchain?

La tecnologia Blockchain è stata formalizzata nel 2009 con il lancio di Bitcoin, la prima e più popolare blockchain. Tuttavia, il suo creatore (pseudonimo) Satoshi Nakamoto si è ispirato a tecnologie e proposte precedenti.

Le blockchain fanno un uso massiccio delle funzioni hash e della crittografia, che esistevano da decenni prima del lancio di Bitcoin. È interessante notare che la struttura della blockchain può essere fatta risalire ai primi anni '90, sebbene fosse utilizzata solo per la marcatura temporale dei documenti, quindi non potevano essere modificati in seguito.

Per saperne di più sull'argomento, consulta La storia della Blockchain.

Pro e contro della tecnologia blockchain

Le blockchain adeguatamente sviluppate risolvono un problema che affligge le parti interessate in vari settori, dalla finanza all’agricoltura. Una rete distribuita presenta molti vantaggi rispetto al tradizionale modello client-server, ma presenta anche alcuni svantaggi.

Professionisti

Uno dei vantaggi immediati rilevati nel white paper di Bitcoin è che i pagamenti possono essere trasmessi senza coinvolgere un intermediario. Le blockchain successive sono andate ancora oltre, consentendo agli utenti di inviare tutti i tipi di informazioni. Eliminare le controparti significa ridurre i rischi per gli utenti coinvolti, con conseguenti commissioni inferiori in quanto non è necessario un intermediario.

Inoltre, come accennato, una rete blockchain pubblica è priva di autorizzazione: non vi sono barriere all’ingresso, poiché non vi è nessuno responsabile. Se un utente può connettersi a Internet, può interagire con altri partecipanti alla rete (peer).

Molti sostengono che la qualità più importante delle blockchain sia il loro elevato grado di resistenza alla censura. Per danneggiare un sistema centralizzato, tutto ciò che un attore malintenzionato deve fare è prendere di mira il server. Tuttavia, in una rete peer-to-peer, ciascun nodo funge da server proprio.

Un sistema come la blockchain di Bitcoin ha più di 10.000 nodi visibili sparsi in tutto il mondo. In altre parole, è praticamente impossibile che un utente malintenzionato disponga di risorse sufficienti per compromettere in qualche modo la rete. È importante notare che ci sono anche molti nodi nascosti, che non sono visibili all’intera rete.

Questi sono alcuni dei vantaggi generali. Esistono molti casi d'uso specifici per le blockchain, come puoi vedere nel capitolo A cosa serve la blockchain?

Contro

Le blockchain non sono la soluzione miracolosa a tutti i problemi. Se ottimizzati per i vantaggi della sezione precedente, finiscono per lasciare a desiderare in altre aree. L’ostacolo più evidente all’adozione di massa delle blockchain è che non si adattano bene.

Questo è vero per qualsiasi rete distribuita. Poiché tutti i partecipanti devono rimanere sincronizzati, non è possibile aggiungere nuove informazioni così rapidamente poiché i nodi non sarebbero in grado di tenere il passo. Pertanto, gli sviluppatori tendono a limitare intenzionalmente la velocità con cui una blockchain si aggiorna, garantendo che il sistema rimanga decentralizzato.

In una rete, se molti utenti effettuano transazioni simultanee, potrebbero verificarsi lunghi periodi di attesa. I blocchi possono archiviare una quantità limitata di dati e non vengono aggiunti immediatamente alla catena. Se ci sono più transazioni di quelle che un blocco può archiviare, le transazioni aggiuntive dovranno attendere il blocco successivo.

Un altro possibile svantaggio dei sistemi blockchain decentralizzati è che non possono essere facilmente aggiornati. Se stai creando il tuo software, puoi aggiungere nuove funzionalità come desideri. Non è necessario collaborare con altri o chiedere il permesso per apportare modifiche.

In un ambiente con potenzialmente milioni di utenti, apportare modifiche è molto più difficile. Potresti modificare alcuni parametri software del nodo, ma finiresti per separarti dalla rete. Se il tuo software modificato è incompatibile con altri nodi, lo riconosceranno e si rifiuteranno di interagire con il tuo nodo.

Supponiamo di voler modificare una regola relativa alle dimensioni dei blocchi (da 1 MB a 2 MB). Puoi provare a inviare questo blocco ai nodi a cui sei connesso, ma hanno una regola che dice "non accettare blocchi più grandi di 1 MB". Se ricevono un blocco più grande di quanto consentito, non lo includeranno nella loro copia della blockchain.

L’unico modo per apportare cambiamenti è convincere la maggior parte dell’ecosistema ad accettarli. Considerando le principali blockchain, potrebbero essere necessari mesi – o addirittura anni – di intense discussioni nei forum prima che i cambiamenti o le modifiche proposte possano essere implementati. Per ulteriori informazioni, vedere Hard Fork e Soft Fork.

Capitolo 2 - Come funziona la blockchain?

Contenuto

• Come vengono aggiunti i blocchi alla blockchain?

• Estrazione mineraria (prova di lavoro)

  • I Vantageni fanno Proof of Work

  • Gli svantaggi fanno Proof of Work

• Staking (Prova di Stake)

  • I Vantagen fanno la Proof of Stake

  • Gli svantaggi della Proof of Stake

• Altri algoritmi di consenso

• È possibile invertire le transazioni blockchain?

• Cos’è la scalabilità della blockchain?

• Perché la blockchain ha bisogno di crescere?

• Cos’è un fork della blockchain?

  • Forchette morbide

  • Forcelle dure

Come vengono aggiunti i blocchi alla blockchain?

Finora abbiamo trattato molte informazioni importanti. Sappiamo che i nodi sono interconnessi e che memorizzano copie della blockchain. Si trasmettono reciprocamente informazioni sulle transazioni e sui nuovi blocchi. Abbiamo già discusso di cosa sono i nodi, ma forse ti starai chiedendo: come vengono aggiunti i nuovi blocchi alla blockchain?

Non esiste un’unica fonte che dica agli utenti cosa fare. Poiché tutti i nodi hanno lo stesso potere, è necessario che esista un meccanismo che decida con precisione chi può aggiungere nuovi blocchi alla blockchain. Abbiamo bisogno di un sistema che renda costoso l’imbroglio e premi gli utenti che agiscono onestamente. Qualsiasi utente razionale preferirà agire in un modo che gli sia economicamente vantaggioso.

Poiché la rete è senza autorizzazione (non è necessaria alcuna autorizzazione), la creazione di blocchi deve essere accessibile a chiunque. I protocolli generalmente garantiscono questo richiedendo all’utente di mettere parte della propria “parte in gioco” – deve mettere a rischio il proprio denaro. Ciò consente agli utenti di partecipare alla creazione del blocco e, se viene generato un blocco valido, i premi verranno distribuiti di conseguenza.

Tuttavia, se si tenta di imbrogliare, tutti nella rete lo sapranno. Qualsiasi valore di puntata dell'utente che tenta di imbrogliare andrà perso. Chiamiamo questi meccanismi algoritmi di consenso perché consentono ai partecipanti alla rete di raggiungere un consenso su quale dovrebbe essere il prossimo blocco aggiunto.

Estrazione mineraria (prova di lavoro)

Il mining è di gran lunga l’algoritmo di consenso più utilizzato. Nel mining viene utilizzato un algoritmo Proof of Work (PoW). Ciò implica che gli utenti offrano potenza di calcolo per provare a risolvere un enigma stabilito dal protocollo.

Questo puzzle richiede agli utenti di effettuare transazioni con l'hash e altre informazioni contenute nel blocco. Ma affinché l’hash sia considerato valido, deve essere inferiore a un certo numero. Poiché non è possibile prevedere quale sarà il risultato, i minatori devono continuare a utilizzare dati leggermente modificati finché non trovano una soluzione valida.

Evidentemente, il processo di ripetizione dell’hashing dei dati è costoso, in termini di calcolo. Sulle blockchain Proof of Work, il valore della puntata proposto dagli utenti è il denaro investito nei computer per il mining e l'elettricità utilizzata per alimentarli. Lo fanno nella speranza di ottenere una ricompensa in blocco.

Ricordi cosa abbiamo detto prima che è praticamente impossibile invertire un hash, ma è facile verificarlo? Quando un minatore invia un nuovo blocco al resto della rete, tutti gli altri nodi lo utilizzano come input in una funzione hash. Devono eseguirlo solo una volta per verificare che il blocco sia valido date le regole della blockchain. Altrimenti, il minatore non riceverà la ricompensa e avrà speso risorse ed elettricità inutilmente.

La prima blockchain Proof of Work è stata Bitcoin. Dalla sua creazione, molte altre blockchain hanno adottato il meccanismo PoW.

I Vantageni fanno Proof of Work

• Provato e vero – Ad oggi, Proof of Work è l’algoritmo di consenso più maturo e ha garantito un valore di miliardi di dollari.

• Senza autorizzazione: chiunque può partecipare alla competizione mineraria o semplicemente eseguire un nodo di convalida.

• Decentralizzazione: i minatori competono tra loro per produrre blocchi, il che significa che l’hash power non è mai controllato da un singolo partecipante alla rete.

Gli svantaggi fanno Proof of Work

• Rifiuti: l’estrazione mineraria consuma un’enorme quantità di energia elettrica.

• Aumento delle barriere all’ingresso – Man mano che sempre più minatori si uniscono alla rete, i protocolli aumentano la difficoltà del puzzle minerario. Per rimanere competitivi, gli utenti devono investire in attrezzature migliori. I costi potrebbero rivelarsi troppo alti per i minatori.

• Attacchi del 51% – Sebbene il mining promuova la decentralizzazione, esiste la possibilità che un singolo miner acquisisca la maggior parte dell’hash power. Se ciò accadesse, sarebbe teoricamente possibile annullare le transazioni e compromettere la sicurezza della blockchain.

Staking (Prova di Stake)

Nei sistemi Proof of Work, ciò che incoraggia gli utenti ad agire onestamente è l’elevato importo investito nel mining. Il minatore non riceverà un ritorno sul suo investimento se non estrae blocchi validi.

Con Proof of Stake (PoS), non ci sono costi esterni. Al posto dei miner, ci sono validatori che propongono (o “forgiano”) i blocchi. Possono utilizzare un normale computer per generare nuovi blocchi, ma devono scommettere una parte significativa dei loro fondi per avere questo privilegio. Il valore di staking è una quantità predefinita della criptovaluta nativa della blockchain, secondo le regole di ciascun protocollo.

Implementazioni diverse hanno varianti diverse, ma una volta che un validatore mette in stake le proprie unità, queste possono essere selezionate casualmente dal protocollo per annunciare il blocco successivo. Se l'utente lo fa correttamente, riceverà una ricompensa. Potrebbero esserci più validatori che concordano sul blocco successivo e una ricompensa viene distribuita proporzionalmente, in base al valore della puntata di ciascuno.

Le Blockchain PoS “pure” sono meno comuni delle DPoS (Delegate Proof of Stake), che richiedono agli utenti di votare, scegliendo i nodi (testimoni) per convalidare i blocchi per l’intera rete.

Ethereum, la principale blockchain di contratti intelligenti, passerà presto alla Proof of Stake nella sua migrazione a ETH 2.0.

I Vantagen fanno la Proof of Stake

• Sostenibile: l’impatto ambientale del PoS è molto inferiore a quello del mining PoW. Lo staking elimina la necessità di operazioni di hashing ad uso intensivo di risorse.

• Transazioni più veloci: poiché non è necessario spendere potenza di calcolo per risolvere enigmi casuali definiti dal protocollo, alcuni sostenitori del PoS sostengono che il tasso di transazione può essere più elevato.

• Premi per staking e interessi: invece di avvantaggiare i minatori, i premi per la sicurezza della rete vengono pagati direttamente ai possessori di token. In alcuni casi, il PoS consente agli utenti di guadagnare un reddito passivo sotto forma di lanci o interessi semplicemente puntando i propri fondi.

Gli svantaggi della Proof of Stake

• Sotto-testati – I protocolli PoS non sono ancora stati testati su larga scala. Potrebbero esserci alcune vulnerabilità non ancora note nella sua implementazione o nella criptoeconomia.

• Plutocrazia: si teme che la PoS possa incoraggiare un ecosistema in cui “i ricchi diventano più ricchi”, poiché i validatori con una quota elevata (valore della quota) tendono a ricevere maggiori ricompense.

• Problema del “niente in gioco”: nel sistema PoW, gli utenti possono scegliere solo una catena: estraggono sulla catena che ritengono abbia il maggior potenziale di successo. Durante un hard fork, non possono effettuare staking su più catene con lo stesso hash power. Tuttavia, i validatori PoS possono funzionare su più catene con costi aggiuntivi minimi, il che può causare problemi economici.

Altri algoritmi di consenso

Proof of Work e Proof of Stake sono gli algoritmi di consenso più comuni, ma ce ne sono molti altri. Alcuni sono modelli ibridi che combinano elementi di entrambi i sistemi, mentre altri utilizzano metodi diversi.

Non entreremo nei dettagli sugli altri metodi qui. Se sei interessato, consulta i seguenti articoli:

• Che cos'è la prova di lavoro ritardata

• Prova di partecipazione affittata di Algoritmo de Consenso

• Cos'è la prova di autorità?

• Cos'è la prova di ustione?

È possibile invertire le transazioni blockchain?

Le blockchain sono database molto robusti. Le sue proprietà intrinseche rendono la rimozione o la modifica dei dati dalla blockchain un processo molto difficile dopo la registrazione. Quando si tratta di Bitcoin e di altre reti più grandi, questo è quasi impossibile. Quindi, quando effettui una transazione su una blockchain, è meglio pensarla come una transazione eterna, che non può essere annullata.

Considerando questo, esistono diverse implementazioni blockchain e la differenza principale tra loro è in relazione all’ottenimento del consenso all’interno della rete. Ciò significa che in alcune implementazioni, un gruppo relativamente piccolo di partecipanti può ottenere abbastanza potere sulla rete per invertire efficacemente le transazioni. Ciò è particolarmente preoccupante per le altcoin che funzionano su reti di piccole dimensioni (con bassi tassi di hash a causa della bassa concorrenza nel mining).

Cos’è la scalabilità della blockchain?

Il termine scalabilità blockchain viene generalmente utilizzato come termine generico per riferirsi alla capacità di un sistema blockchain di soddisfare la crescente domanda. Le blockchain hanno proprietà desiderabili (come decentralizzazione, resistenza alla censura, immutabilità), ma queste proprietà hanno un costo.

A differenza dei sistemi decentralizzati, un database centralizzato può funzionare con velocità e velocità di trasferimento più elevate. Ciò ha senso, poiché non è necessario che migliaia di nodi sparsi in tutto il mondo si sincronizzino con la rete ogni volta che il loro contenuto viene modificato. Ma questo non è il caso delle blockchain. Pertanto, la scalabilità è sempre stata un argomento molto discusso tra gli sviluppatori blockchain.

Sono già state proposte o implementate diverse soluzioni per mitigare alcuni degli svantaggi prestazionali delle blockchain. Ad oggi, tuttavia, non esiste un approccio chiaramente efficace. È ancora necessario testare molte delle diverse soluzioni finché non saranno disponibili risposte più dirette al problema della scalabilità.

A un livello più ampio, abbiamo una domanda fondamentale sulla scalabilità: dovremmo migliorare le prestazioni della blockchain stessa (scalabilità on-chain) o dovremmo consentire l’esecuzione delle transazioni senza sovraccaricare la blockchain principale (scalabilità off-chain)?

Entrambi presentano evidenti vantaggi. Le soluzioni di scalabilità on-chain possono ridurre la dimensione delle transazioni o semplicemente ottimizzare il modo in cui i dati vengono archiviati in blocchi. Le soluzioni off-chain, invece, prevedono transazioni batch, esterne alla blockchain principale, che vengono aggiunte successivamente. Alcune delle soluzioni off-chain più importanti sono chiamate sidechain e canali di pagamento.

Per approfondire questo argomento, consulta l'articolo Scalabilità Blockchain - Sidechain e canali di pagamento.

Perché la blockchain ha bisogno di crescere?

Se i sistemi blockchain vogliono competere con i sistemi centralizzati, devono avere almeno le stesse prestazioni di questi. Realisticamente, tuttavia, dovranno probabilmente funzionare ancora meglio per incoraggiare sviluppatori e utenti a passare a piattaforme e applicazioni basate sulla tecnologia blockchain.

In altre parole, rispetto ai sistemi centralizzati, l’uso delle blockchain deve essere più veloce, più economico e più semplice per sviluppatori e utenti. Non si tratta di un compito facile, considerando che le proprietà più importanti delle blockchain, sopra menzionate, devono essere mantenute.

Cos’è un fork della blockchain?

Come con qualsiasi software, le blockchain necessitano di aggiornamenti per risolvere problemi, aggiungere nuove regole o rimuovere quelle vecchie. Dato che il software blockchain è open source, in teoria chiunque può proporre nuovi aggiornamenti da aggiungere al software che gestisce la rete.

Ricorda che le blockchain sono reti distribuite. Dopo l'aggiornamento del software, migliaia di nodi in tutto il mondo devono comunicare e implementare la nuova versione. Ma cosa succede se i partecipanti non riescono a mettersi d'accordo su quale aggiornamento implementare? In generale, non esiste un’organizzazione o una gerarchia consolidata che prenda questa decisione. Questo ci porta alle hard fork e alle soft fork.

Forchette morbide

Se c'è consenso su un aggiornamento, il processo è relativamente semplice. Il software viene aggiornato con modifiche compatibili con le versioni precedenti, il che significa che i nodi aggiornati possono comunque interagire con quelli che non lo hanno fatto. In realtà, l’aspettativa è che quasi tutti i nodi verranno aggiornati dopo un po’. Questa si chiama soft fork.

Forcelle dure

Un hard fork è più complicato. Una volta implementate, le nuove regole saranno incompatibili con le vecchie regole. Pertanto, se un nodo che esegue le nuove regole tenta di interagire con uno che esegue le vecchie regole, non sarà in grado di comunicare. Ciò fa sì che la blockchain si divida in due: in uno è in esecuzione il vecchio software e nell’altro le nuove regole sono già state implementate.

Dopo l’hard fork, ci sono essenzialmente due reti che eseguono due protocolli diversi, in parallelo. Vale la pena notare che al momento del fork (split), i saldi dell’unità blockchain nativa vengono clonati dalla vecchia rete. Pertanto se al momento del fork si ha un saldo sulla vecchia catena si avrà un saldo anche su quella nuova.

Per ulteriori informazioni su questo argomento, vedere Hard Fork e Soft Fork.

Capitolo 3 - A cosa serve la blockchain?

Contenuto

• Blockchain per la catena di fornitura

• Blockchain e l'industria dei giochi

• Blockchain per i sistemi sanitari

• Blockchain e rimesse

• Blockchain e identità digitale

• Blockchain e Internet delle cose (IoT)

• Blockchain per i sistemi di governance

• Blockchain per beneficenza

• Blockchain per il mercato speculativo

• Crowdfunding con blockchain

• Blockchain e file system distribuiti

La tecnologia Blockchain può essere utilizzata per una varietà di casi d’uso. Discutiamone alcuni.

Blockchain per la catena di fornitura

Catene di fornitura efficienti sono il fondamento di molte aziende di successo, focalizzate sulla gestione delle merci dal fornitore al consumatore. Tuttavia, il coordinamento di più parti interessate in un dato settore si è tradizionalmente rivelato difficile. Tuttavia, la tecnologia blockchain può consentire nuovi livelli di trasparenza in molti settori. Un ecosistema di supply chain interoperabile che ruota attorno a un database immutabile è esattamente ciò di cui molte industrie hanno bisogno per diventare più robuste e affidabili.

Se vuoi saperne di più su questo argomento, consulta l'articolo Casi d'uso della Blockchain: Supply Chain.

Blockchain e l'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 genere, i giocatori tendono a dipendere completamente dagli sviluppatori di giochi. Nella maggior parte dei giochi online, i giocatori sono tenuti ad accettare le condizioni del server e seguire le regole degli sviluppatori, che cambiano costantemente. In questo contesto, la blockchain può aiutare a decentralizzare l’amministrazione, la gestione e la manutenzione dei giochi online.

Un potenziale problema, tuttavia, è che gli oggetti di gioco non possono esistere esternamente, eliminando le possibilità di proprietà reale e di mercati secondari. Adottando un approccio basato sulla blockchain, i giochi possono diventare più sostenibili a lungo termine e gli oggetti di gioco emessi come oggetti da collezione crittografici potrebbero avere un valore reale.

Se vuoi approfondire l'argomento, consulta l'articolo Casi d'uso della Blockchain: giochi.

Blockchain per i sistemi sanitari

L’archiviazione affidabile delle cartelle cliniche è vitale per qualsiasi sistema sanitario. La dipendenza da server centralizzati lascia le informazioni sensibili in una posizione vulnerabile. La trasparenza e la sicurezza della tecnologia blockchain la rendono una piattaforma ideale per l'archiviazione di cartelle cliniche.

Proteggendo crittograficamente i propri dati su una blockchain, i pazienti possono mantenere la propria privacy e allo stesso tempo condividere le proprie informazioni mediche con qualsiasi istituzione sanitaria se sono interessati. Se tutti i membri dell’attuale sistema sanitario frammentato potessero accedere a un database globale sicuro, il flusso di informazioni sarebbe molto più veloce tra tutte le istituzioni e i membri del sistema.

Se vuoi approfondire l’argomento consulta l’articolo Casi d’Uso Blockchain: Sistemi Sanitari.

Blockchain e rimesse

Inviare denaro a livello internazionale utilizzando le banche tradizionali è un processo relativamente complicato. Principalmente a causa della rete burocratica degli intermediari, le commissioni e i tempi di regolamento rendono l’utilizzo delle banche tradizionali un’opzione costosa e inaffidabile per le transazioni più urgenti.

Le criptovalute e le blockchain eliminano questo ecosistema di intermediari e consentono trasferimenti rapidi ed economici in tutto il mondo. Sebbene le blockchain sacrifichino senza dubbio le prestazioni per alcune delle loro proprietà desiderabili, diversi progetti stanno sfruttando la tecnologia per consentire transazioni più economiche e quasi istantanee.

Se vuoi approfondire l’argomento consulta l’articolo Casi d’uso della Blockchain: Rimesse.

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Blockchain e identità digitale

La gestione sicura delle identità su Internet necessita urgentemente di una soluzione rapida. Una quantità straordinaria dei nostri dati personali viene archiviata su server centralizzati e analizzata da algoritmi di apprendimento automatico a nostra insaputa o consenso.

La tecnologia Blockchain consente agli utenti di assumere la proprietà dei propri dati e di rivelare selettivamente le informazioni a terzi, solo quando necessario. Questo tipo di magia crittografica può migliorare l'esperienza online, senza sacrificare la privacy dell'utente.

Se vuoi approfondire l’argomento consulta l’articolo Casi d’Uso Blockchain: Identità Digitale.

Blockchain e Internet delle cose (IoT)

Attualmente, un numero straordinario di dispositivi si connette a Internet e questo numero aumenta ogni giorno. Alcuni ipotizzano che la comunicazione e l’interattività tra questi dispositivi potrebbero migliorare in modo significativo utilizzando la tecnologia blockchain. I pagamenti automatizzati machine-to-machine (M2M) possono creare una nuova economia basata su una soluzione di database sicura e ad alto rendimento.

Se vuoi approfondire l'argomento, consulta l'articolo Casi d'uso della Blockchain: Internet of Things (IoT).

Blockchain per i sistemi di governance

Le reti distribuite possono definire e applicare le proprie forme di regolamentazione sotto forma di codici informatici. Non sorprende che la tecnologia blockchain possa garantire l’eliminazione degli intermediari da vari sistemi di governance a livello locale, nazionale o addirittura internazionale.

Inoltre, potrebbe risolvere uno dei maggiori problemi che affliggono oggi gli ambienti di sviluppo open source: la mancanza di un meccanismo affidabile per la distribuzione dei fondi. La governance della blockchain garantisce che tutti i partecipanti possano essere coinvolti nel processo decisionale e fornisce una visione trasparente di quali politiche vengono implementate.

Se vuoi approfondire l’argomento, consulta l’articolo Casi d’uso Blockchain: sistemi di governance.

Blockchain per beneficenza

Gli enti di beneficenza spesso soffrono di limitazioni su come possono accettare fondi e donazioni. Inoltre, può essere difficile tracciare con precisione la destinazione finale dei fondi donati, il che senza dubbio scoraggia molte persone dal sostenere queste organizzazioni.

La “criptofilantropia” riguarda l’utilizzo della tecnologia blockchain per aggirare queste limitazioni. Sfruttando le proprietà intrinseche della tecnologia per garantire maggiore trasparenza, partecipazione globale e spese ridotte, il settore emergente cerca di ottimizzare l’impatto degli enti di beneficenza. Una di queste organizzazioni è la Blockchain Charity Foundation.

Se vuoi saperne di più sull'argomento, consulta l'articolo Casi d'uso della Blockchain: enti di beneficenza.

Blockchain per il mercato speculativo

Senza dubbio, uno degli usi più popolari della tecnologia blockchain è la speculazione finanziaria. Trasferimenti senza attriti tra broker, soluzioni di trading non custodite e un ecosistema di derivati ​​in crescita rendono la blockchain un ambiente ideale per tutti i tipi di speculazione.

Grazie alle sue proprietà, la tecnologia blockchain è uno strumento eccellente per gli utenti disposti a correre il rischio di partecipare a questa classe di asset emergente. Alcuni credono addirittura che, una volta che la tecnologia sarà maturata e regolamentata, i mercati speculativi globali potrebbero essere tutti tokenizzati per l’uso nella tecnologia blockchain.

Se vuoi approfondire l’argomento consulta l’articolo Casi d’Uso Blockchain: Mercati Predittivi.

Crowdfunding con blockchain

Da quasi un decennio le piattaforme di crowdfunding online gettano le basi per l’economia peer-to-peer. Il successo di questi siti dimostra che esiste un reale interesse nello sviluppo di prodotti con il crowdfunding. Tuttavia, queste piattaforme fungono da custodi dei fondi, il che significa che potrebbero finire per addebitare una parte considerevole dei fondi come commissioni. Inoltre, ciascuno avrebbe il proprio insieme di regole, che faciliterebbero l’accordo tra i diversi partecipanti.

La tecnologia blockchain, e più specificamente i contratti intelligenti, potrebbero consentire un crowdfunding più sicuro e automatizzato, in cui i termini contrattuali sono definiti dal codice informatico.

Altre applicazioni di crowdfunding che utilizzano la tecnologia blockchain sono le offerte iniziali di monete (ICO) e le offerte di scambio iniziali (IEO). Nelle vendite di token come queste, gli investitori raccolgono fondi nella speranza che la rete abbia successo in futuro e generi ritorni sugli investimenti.

Blockchain e file system distribuiti

La distribuzione dell'archiviazione di file su Internet presenta molti vantaggi rispetto alle alternative centralizzate convenzionali. Gran parte dei dati archiviati nel cloud dipende da server e fornitori di servizi centralizzati, che tendono ad essere più vulnerabili agli attacchi e possono causare la perdita di dati. In alcuni casi, gli utenti potrebbero anche dover affrontare problemi di accessibilità a causa della censura da parte dei server centralizzati.

Dal punto di vista dell’utente, le soluzioni di archiviazione file che utilizzano la tecnologia blockchain funzionano in modo simile alle soluzioni di archiviazione cloud: puoi caricare, archiviare e accedere ai file. Tuttavia, il sistema che fornisce questi servizi è abbastanza diverso.

Quando carichi un file nello spazio di archiviazione blockchain, viene distribuito e replicato su più nodi. In alcuni casi, ciascun nodo memorizzerà una parte diversa del file. I dati frammentati non sono molto utili, ma puoi chiedere ai nodi di fornire ogni parte, combinarle e recuperare il file completo.

Lo spazio di archiviazione deriva dai partecipanti che forniscono spazio di archiviazione e larghezza di banda alla rete. In genere, questi partecipanti ricevono incentivi economici per fornire queste risorse. Se non riescono a fornire risorse secondo le regole, possono essere puniti.

Puoi immaginare questo tipo di rete come simile alla rete Bitcoin. In questo caso, tuttavia, lo scopo principale della rete non è supportare i trasferimenti di valore monetario, ma consentire l’archiviazione decentralizzata e senza censure dei file.

Altri protocolli open source, come l’InterPlanetary File System (IPFS), stanno già aprendo la strada a questo nuovo Web più distribuito. Sebbene IPFS sia un protocollo e una rete peer-to-peer, non è esattamente una blockchain. Tuttavia, applica alcuni principi della tecnologia blockchain per aumentare la sicurezza e l’efficienza.