Le blockchain sono protette utilizzando una varietà di meccanismi che includono tecniche crittografiche avanzate e modelli matematici di comportamento e processo decisionale. La tecnologia Blockchain è la struttura alla base della maggior parte dei sistemi di criptovaluta e impedisce che questo tipo di denaro digitale venga duplicato o distrutto.

L’uso della tecnologia blockchain viene esplorato anche in altri settori in cui l’immutabilità e la sicurezza dei dati sono molto importanti. Alcuni esempi includono atti di registrazione e monitoraggio delle donazioni di beneficenza, database medici e gestione della catena di fornitura.

Tuttavia, la sicurezza della tecnologia blockchain è tutt’altro che un argomento semplice. Pertanto, è importante comprendere i concetti e i meccanismi di base che garantiscono una protezione affidabile di questi sistemi innovativi.


Concetto di immutabilità e consenso

Sebbene molte caratteristiche svolgano un ruolo importante nella sicurezza associata alla blockchain, due delle più importanti sono i concetti di consenso e immutabilità. Il consenso si riferisce alla capacità dei nodi in una rete blockchain distribuita di concordare il vero stato della rete e la validità delle transazioni. In genere, il processo per raggiungere il consenso dipende dai cosiddetti algoritmi di consenso.

D'altra parte, l'immutabilità si riferisce alla capacità della blockchain di impedire che le transazioni già confermate vengano modificate. E sebbene queste transazioni spesso coinvolgano il trasferimento di criptovalute, possono anche riferirsi alla registrazione di altre forme di dati digitali meno sicure.

La combinazione di consenso e immutabilità fornisce la base per la sicurezza dei dati sulla blockchain. Mentre gli algoritmi di consenso garantiscono che le regole del sistema vengano seguite e che tutte le parti partecipanti concordino sullo stato attuale della rete, l’immutabilità garantisce l’integrità dei dati e delle transazioni registrate dopo che ogni nuovo blocco è stato confermato come valido.


Il ruolo della crittografia nella sicurezza blockchain

Le blockchain fanno molto affidamento sulla crittografia per mantenere i propri dati al sicuro. Una funzione crittografica estremamente importante in un contesto di questo tipo è l’hashing. L'hashing è un processo in cui un algoritmo noto come funzione hash prende un input (di qualsiasi dimensione) e restituisce un output specifico contenente un valore di lunghezza fissa.

Indipendentemente dalla dimensione dei dati in input, l'output avrà sempre la stessa lunghezza. Se l’input cambia, l’output sarà completamente diverso. Tuttavia, se i dati di input non cambiano, l'hash risultante sarà sempre lo stesso, indipendentemente da quante volte si esegue la funzione hash.

Nelle blockchain, il valore di output è noto come hash e viene utilizzato come identificatore univoco per un blocco di dati. L'hash di ciascun blocco viene generato rispetto all'hash del blocco precedente, ed è questo che li collega tra loro per formare una catena di blocchi. Inoltre, l'hash di un blocco dipende dai dati contenuti in quel blocco, il che significa che qualsiasi modifica ai dati richiederà una modifica all'hash di quel blocco.

Pertanto, l’hash di ciascun blocco viene generato in base ai dati contenuti in quel blocco e all’hash di quello precedente. Questi identificatori hash svolgono un ruolo importante nel garantire la sicurezza e l'immutabilità della blockchain.

L'hashing viene utilizzato anche negli algoritmi di consenso utilizzati per convalidare le transazioni. Ad esempio, sulla blockchain di Bitcoin, l’algoritmo Proof of Work (PoW) utilizzato per ottenere il consenso e per estrarre nuove monete utilizza la funzione hash SHA-256. Come suggerisce il nome, SHA-256 accetta e restituisce i dati come hash di 256 bit o 64 caratteri.

Oltre a fornire sicurezza e registrare le transazioni sui registri, la crittografia svolge anche un ruolo nel garantire la sicurezza dei portafogli utilizzati per archiviare le unità di criptovaluta. Le chiavi pubblica e privata accoppiate, che consentono rispettivamente agli utenti di ricevere e inviare pagamenti, vengono create utilizzando la crittografia asimmetrica o la crittografia a chiave pubblica. Le chiavi pubbliche vengono utilizzate per generare firme digitali per le transazioni, consentendo l'autenticazione della proprietà delle monete inviate.

Anche se i dettagli vanno oltre lo scopo di questo articolo, la natura della crittografia asimmetrica impedisce a chiunque altro oltre al proprietario della chiave privata di accedere ai fondi archiviati nel portafoglio di criptovaluta, mantenendo così tali fondi al sicuro finché il proprietario non decide di spenderli (come finché la chiave privata non è stata condivisa) o non è stata compromessa).


Economia crittografica

Oltre alla crittografia, anche un concetto relativamente nuovo noto come criptoeconomia svolge un ruolo importante nel mantenimento della sicurezza delle reti blockchain. Ciò deriva da un campo di studio noto come teoria dei giochi, che modella matematicamente il processo decisionale razionale dei partecipanti in varie situazioni con regole e ricompense predeterminate. Mentre la teoria dei giochi tradizionale può essere ampiamente applicata a una varietà di casi, la criptoeconomia modella e descrive specificamente il comportamento dei nodi nei sistemi blockchain distribuiti.

In breve, la criptoeconomia è lo studio dell’economia dei protocolli blockchain e dei possibili risultati che la loro progettazione può fornire in base al comportamento dei suoi partecipanti. La sicurezza della criptoeconomia si basa sull’idea che i sistemi blockchain forniscono maggiori incentivi affinché i nodi agiscano onestamente rispetto a comportamenti dannosi o errati. L'algoritmo di consenso Proof of Work utilizzato nel mining di Bitcoin è un buon esempio di questa struttura di incentivi.

Quando Satoshi Nakamoto creò il framework di mining Bitcoin, fu specificamente progettato per essere un processo costoso e ad alta intensità di risorse. A causa della sua complessità e dei requisiti computazionali, il mining PoW richiede un investimento significativo di denaro e tempo, indipendentemente da dove e come si trova il nodo di mining. Pertanto, una tale struttura costituisce un forte deterrente contro attività dannose e un incentivo significativo per il mining onesto. I nodi disonesti o inefficienti verranno rapidamente rimossi dalla rete blockchain, mentre i miner onesti ed efficienti potranno ricevere significative ricompense in blocchi.

Allo stesso modo, questo equilibrio tra rischi e benefici fornisce anche protezione contro potenziali attacchi che potrebbero minare l’intero consenso, mettendo la maggior parte dell’hash rate della rete blockchain nelle mani di un singolo gruppo o entità. Questo tipo di attacco è noto anche come attacco del 51% e può essere estremamente distruttivo se eseguito con successo. A causa della competitività del mining Proof of Work e delle dimensioni della rete Bitcoin, la probabilità che un utente malintenzionato ottenga il controllo della maggior parte dei nodi è estremamente bassa.

Inoltre, il costo della potenza di calcolo necessaria per ottenere il controllo del 51% di un’enorme rete blockchain sarebbe astronomico, fornendo un disincentivo immediato a un investimento così grande per una ricompensa potenziale relativamente piccola. Questo fatto contribuisce a una delle caratteristiche della tecnologia blockchain nota come Byzantine Fault Tolerance (BFT), che è essenzialmente la capacità di un sistema distribuito di continuare a funzionare normalmente anche se alcuni nodi sono compromessi o agiscono in modo dannoso.

Finché il costo della creazione della maggior parte dei nodi dannosi rimane proibitivo e ci sono incentivi migliori per un’attività onesta, il sistema può prosperare senza interruzioni significative. Tuttavia, vale la pena notare che le piccole reti blockchain sono certamente suscettibili alla maggior parte degli attacchi perché l’hash rate complessivo di questi sistemi è significativamente inferiore a quello di Bitcoin.


Conclusione

Attraverso l’uso combinato della teoria dei giochi e della crittografia, le blockchain possono raggiungere elevati livelli di sicurezza per i sistemi distribuiti. Tuttavia, come per la maggior parte dei sistemi, è molto importante che queste due aree di conoscenza siano applicate correttamente. Un attento equilibrio tra decentralizzazione e sicurezza è vitale per costruire una rete di criptovaluta affidabile ed efficiente.

Poiché l’uso della tecnologia blockchain continua ad evolversi, anche i sistemi di sicurezza stanno cambiando per soddisfare le esigenze di diverse applicazioni. Ad esempio, le blockchain private attualmente in fase di sviluppo per le imprese commerciali si basano più sulla sicurezza attraverso il controllo degli accessi che sui meccanismi della teoria dei giochi (o criptoeconomia) necessari per la sicurezza della maggior parte delle blockchain pubbliche.