Punti chiave
La blockchain è un registro digitale che registra in modo sicuro i dati delle transazioni su una rete distribuita di computer.
La blockchain garantisce l'integrità dei dati grazie alla sua natura immutabile attraverso la crittografia e i meccanismi di consenso, il che significa che una volta registrate, le informazioni non possono essere alterate retroattivamente.
La blockchain è alla base delle reti di criptovalute come Bitcoin ed Ethereum ed è fondamentale per promuovere la trasparenza, la sicurezza e la fiducia in vari settori oltre a quello finanziario.
Introduzione
La tecnologia blockchain ha trasformato diversi settori, in particolare quello finanziario, introducendo un modo decentralizzato, trasparente e sicuro di gestire i dati e le transazioni. Sebbene sia nata come base per criptovalute come Bitcoin, le sue applicazioni sono cresciute fino a includere la gestione della catena di fornitura, l'assistenza sanitaria, i sistemi di voto e molto altro ancora.
Cos'è la blockchain?
Una blockchain è un tipo speciale di database. È un registro digitale decentralizzato gestito da una rete distribuita di computer. I dati della blockchain sono organizzati in blocchi, disposti cronologicamente e protetti dalla crittografia.
Questa struttura garantisce che i dati siano trasparenti, sicuri e immutabili. È praticamente impossibile modificare i dati memorizzati in un blocco dopo che il blocco è stato confermato e aggiunto alla catena. Inoltre, la struttura decentralizzata elimina la necessità di un'autorità centrale. Le transazioni blockchain possono avvenire tra utenti senza la necessità di intermediari.
Esistono diversi tipi di blockchain con diversi gradi di decentralizzazione. Tuttavia, il termine blockchain di solito si riferisce a un registro digitale decentralizzato utilizzato per registrare le transazioni di criptovalute.
Breve storia della blockchain
Il primo modello di blockchain è stato creato all'inizio degli anni '90 quando lo scienziato Stuart Haber e il fisico W. Scott Stornetta hanno implementato tecniche crittografiche all'interno di una catena di blocchi per proteggere dei documenti digitali dalla manomissione.
Haber e Stornetta hanno ispirato il lavoro di molti altri informatici e appassionati di crittografia, portando alla creazione di Bitcoin come prima criptovaluta basata sulla tecnologia blockchain. Da allora, l'adozione della blockchain è cresciuta in modo significativo e le criptovalute sono ora un fenomeno globale.
Sebbene la tecnologia blockchain sia spesso utilizzata per registrare le transazioni di criptovalute, è adatta a registrare molti altri tipi di dati digitali e può avere varie applicazioni.
Caratteristiche e vantaggi principali della blockchain
Decentralizzazione: Le informazioni vengono archiviate su una rete di computer (nodi) anziché su un singolo server centrale. Le grandi reti decentralizzate come Bitcoin sono altamente resistenti agli attacchi.
Trasparenza: La maggior parte delle blockchain sono pubbliche, quindi tutti i partecipanti hanno accesso allo stesso database. Le transazioni sono visibili a tutti i partecipanti.
Immutabilità: Una volta aggiunti i dati alla blockchain, non possono essere modificati senza il consenso della rete.
Sicurezza dei dati: La crittografia e i meccanismi di consenso garantiscono una solida protezione contro la manomissione dei dati.
Efficienza: La blockchain può consentire transazioni più rapide ed economiche eliminando la necessità di intermediari. Le transazioni vengono elaborate quasi in tempo reale.
Cos'è la decentralizzazione nella blockchain?
La decentralizzazione nella blockchain si riferisce all'idea che il controllo e il potere decisionale di una rete sono distribuiti tra i suoi utenti piuttosto che controllati da una singola entità, come una banca, un governo o una società.
In una rete blockchain decentralizzata, non esiste un'autorità centrale o un intermediario che controlli il flusso di dati o transazioni. Le transazioni sono invece verificate e registrate da una rete distribuita di computer che collaborano per mantenere l'integrità della rete.
Come funziona la blockchain?
Fondamentalmente, una blockchain è un ledger digitale a prova di manomissione che registra in modo sicuro le transazioni tra due parti. I dati delle transazioni vengono registrati da una rete di computer (nodi) distribuita a livello globale.
Quando Alice invia a Bob dei bitcoin, la transazione viene trasmessa alla rete. Ogni nodo autentica la transazione verificando le firme digitali e altri dati della transazione. Una volta verificata, la transazione viene aggiunta a un blocco insieme ad altre transazioni. Possiamo pensare a ogni blocco come a una pagina del registro digitale.
I blocchi vengono concatenati tra loro con metodi crittografici, portando alla formazione della blockchain. Il processo di verifica delle transazioni e della loro aggiunta alla blockchain avviene attraverso un meccanismo di consenso, un insieme di regole che disciplinano il modo in cui i nodi della rete raggiungono un accordo sullo stato della blockchain e sulla validità delle transazioni.
La blockchain in breve
1. Registrazione delle transazioni
Quando viene avviata una transazione (ad es., il trasferimento di criptovalute), viene trasmessa a una rete di nodi. Ogni nodo convalida la transazione utilizzando regole predefinite.
2. Formazione del blocco
Le transazioni convalidate sono raggruppate in un blocco. Ogni blocco contiene:
Dati (ad es., i dettagli della transazione)
Timestamp
Hash crittografico: Un identificatore univoco creato eseguendo i dati del blocco attraverso un algoritmo di hashing.
Hash del blocco precedente: Questo è ciò che collega i blocchi, formando la catena.
3. Meccanismo di consenso
Per aggiungere un blocco alla catena, i partecipanti alla rete devono concordare sulla sua validità. Questo processo utilizza un algoritmo di consenso, come la Proof of Work (PoW) e la Proof of Stake (PoS). A breve parleremo di entrambi in modo più dettagliato, ma ecco un breve riassunto:
Proof of Work (PoW) (PoW): Utilizzata da Bitcoin, la PoW richiede ai validatori di blocco di utilizzare potenza computazionale per risolvere problemi complessi.
Proof of Stake (PoS): Utilizzato da blockchain più recenti come Ethereum, dove i validatori di blocco vengono scelti in base ai loro token in staking nella rete.
4. Collegamento a catena
Una volta convalidato, il blocco viene aggiunto alla blockchain. Ogni blocco successivo fa riferimento a quello precedente, garantendo una struttura a prova di manomissione. In altre parole, affinché un nuovo blocco venga convalidato, deve utilizzare l'identificatore del blocco precedente.
5. Trasparenza
Un'altra caratteristica della blockchain è la sua trasparenza. In generale, chiunque può controllare i dati di una blockchain, compresi tutti i dati delle transazioni e i dati dei blocchi, su siti web pubblici noti come blockchain explorer.
Ad esempio, puoi vedere ogni transazione registrata sulla rete Bitcoin, incluso l'indirizzo wallet del mittente e del destinatario, l'importo del trasferimento e molto altro ancora. Puoi anche tracciare tutti i blocchi Bitcoin fino al primo blocco, noto come genesis block.
Crittografia blockchain
La crittografia è fondamentale per consentire alla blockchain di mantenere un registro delle transazioni sicuro, trasparente e resistente alle manomissioni. Ad esempio, l'hashing è un metodo crittografico essenziale utilizzato nelle blockchain. È un processo crittografico che converte un input di qualsiasi dimensione in una stringa di caratteri di dimensioni fisse.
Le funzioni di hash utilizzate nelle blockchain sono generalmente resistenti alle collisioni, quindi le probabilità di trovare due dati che producono lo stesso risultato sono astronomicamente basse. Un'altra caratteristica è il cosiddetto effetto valanga, che si riferisce al fenomeno per cui ogni minima variazione dei dati in input produce un output drasticamente diverso.
Illustriamo questo aspetto con SHA256, una funzione utilizzata in Bitcoin. Come puoi vedere, cambiando le lettere da maiuscola a minuscola, l'output è completamente diverso. Inoltre, le funzioni di hash sono funzioni unidirezionali, perché è computazionalmente impossibile arrivare ai dati di input attraverso il reverse engineering dell'output dell'hash.
Ogni blocco all'interno di una blockchain contiene l'hash del blocco precedente, creando una solida catena di blocchi. Chiunque voglia modificare un blocco dovrebbe modificare tutti i blocchi successivi, un compito non solo tecnicamente impegnativo ma anche dal costo computazionale proibitivo.
Un altro metodo crittografico ampiamente utilizzato nella blockchain è la crittografia a chiave pubblica. Chiamata anche crittografia asimmetrica, aiuta a stabilire transazioni sicure e verificabili tra gli utenti.
Ecco come funziona. Ogni partecipante ha una coppia di chiavi unica: una chiave privata, che tiene segreta, e una chiave pubblica, che viene condivisa apertamente. Quando un utente avvia una transazione, la firma utilizzando la propria chiave privata, creando una firma digitale.
Gli altri utenti della rete possono quindi verificare l'autenticità della transazione applicando la chiave pubblica del mittente alla firma digitale. Questo approccio garantisce che le transazioni siano sicure perché solo il legittimo proprietario della chiave privata può autorizzare una transazione, ma tutti possono verificare le firme utilizzando la chiave pubblica.
Cos'è un meccanismo di consenso?
Un algoritmo di consenso è un meccanismo che consente agli utenti o alle macchine di coordinarsi in un ambiente distribuito. Deve garantire che tutti gli agenti nel sistema possano concordare su un'unica fonte di verità, anche se alcuni agenti falliscono.
I meccanismi di consenso garantiscono che tutti i nodi della rete abbiano la stessa copia del ledger, che contiene un registro di tutte le transazioni.
Quando decine di migliaia di nodi conservano una copia dei dati della blockchain, possono sorgere rapidamente alcune sfide, tra cui la coerenza dei dati e la presenza di nodi malintenzionati. Per garantire l'integrità della blockchain, esistono diversi meccanismi di consenso che regolano il modo in cui i nodi della rete raggiungono un accordo. Diamo un'occhiata più da vicino ai principali meccanismi di consenso.
Tipologie di meccanismi di consenso
Cos'è la Proof of Work (PoW)?
La Proof of Work (PoW) è un meccanismo di consenso utilizzato in molte reti blockchain per verificare le transazioni e mantenere l'integrità della blockchain. È il meccanismo di consenso originale utilizzato da Bitcoin.
Nella PoW, i miner competono per risolvere un complesso problema matematico per aggiungere il prossimo blocco alla blockchain. Nel processo noto come mining, il primo miner che risolve il problema viene ricompensato con delle criptovalute.
I miner devono utilizzare potenti computer per risolvere dei problemi matematici al fine di proteggere la rete e ottenere nuove monete. Questo è il motivo per cui il processo di mining richiede quantità significative di risorse (potenza computazionale ed energia).
Cos'è la Proof of Stake?
La Proof of Stake (PoS) è un meccanismo di consenso progettato per risolvere alcuni degli inconvenienti della Proof of Work (PoW). In un sistema PoS, invece dei miner che competono per risolvere complessi problemi matematici per convalidare le transazioni e aggiungere nuovi blocchi alla blockchain, i validatori sono scelti in base alla quantità di criptovaluta che mettono in "staking" sulla rete.
Lo stake rappresenta la quantità di crypto detenuta dai validatori come collaterale. Di solito, i validatori PoS vengono selezionati casualmente per creare nuovi blocchi e convalidare le transazioni in base all'entità della loro somma in staking. I validatori sono ricompensati con le commissioni di transazione per la creazione di nuovi blocchi e come incentivo ad agire nel migliore interesse della rete. Se agiscono in modo dannoso, rischiano di perdere le loro crypto in staking.
Altri meccanismi di consenso popolari
Proof of Work e Proof of Stake sono gli algoritmi di consenso più comuni, ma ne esistono molti altri. Alcuni sono ibridi e combinano elementi di entrambi i sistemi, altri sono metodi completamente diversi.
Ad esempio, la delegated Proof of Stake (DPoS) è simile alla PoS, ma invece di dare a tutti i validatori la possibilità di creare nuovi blocchi, i titolari dei token eleggono un gruppo più ristretto di delegati che lo fanno per loro conto.
Nella Proof of Authority (PoA), invece, i validatori sono identificati dalla loro reputazione o identità piuttosto che dalla quantità di criptovalute che detengono. I validatori vengono selezionati in base alla loro affidabilità e possono essere rimossi dalla rete se agiscono in modo dannoso.
Quali sono i diversi tipi di reti blockchain?
Blockchain pubbliche
Una blockchain pubblica è una rete decentralizzata aperta a chiunque voglia partecipare. Queste reti sono in genere open-source, trasparenti e permissionless, quindi chiunque può accedervi e utilizzarle. Bitcoin ed Ethereum sono esempi di blockchain pubbliche.
Blockchain private
Una blockchain privata, come suggerisce il nome, è una rete blockchain non aperta al pubblico. Le blockchain private sono in genere gestite da un'unica entità, come un'azienda, e vengono utilizzate per scopi e applicazioni interne.
Le blockchain private sono ecosistemi permissioned con regole stabilite che definiscono chi può vedere e scrivere sulla catena. Non sono sistemi decentralizzati perché esiste una chiara gerarchia di controllo. Tuttavia, possono essere distribuite in quanto molti nodi mantengono una copia della catena sulle loro macchine.
Blockchain consortile
Una blockchain consortile è un ibrido tra una blockchain pubblica e una privata. In una blockchain consortile, più organizzazioni si uniscono per creare una rete blockchain condivisa che viene gestita e governata congiuntamente. Queste reti possono essere aperte o chiuse, a seconda delle esigenze dei membri del consorzio.
Invece di un sistema aperto in cui chiunque può convalidare i blocchi o di un sistema chiuso in cui solo una singola entità designa i produttori di blocchi, una blockchain consortile presenta pochi soggetti ugualmente potenti che agiscono come validatori.
Le regole del sistema sono flessibili: la visibilità della catena può essere limitata ai validatori, visibile agli individui autorizzati o visibile a tutti. Se i validatori riescono a raggiungere il consenso, le modifiche possono essere facilmente implementate. Per quanto riguarda il funzionamento della blockchain, se una certa soglia di queste controparti si comporta onestamente, il sistema non avrà problemi.
Per cosa è usata la blockchain?
Sebbene la tecnologia blockchain sia ancora agli inizi, ha già numerose applicazioni in molti settori diversi. Le applicazioni attuali più comuni della tecnologia blockchain includono:
1. Criptovalute
La tecnologia blockchain è stata sviluppata per supportare la creazione di criptovalute, che utilizzano la blockchain come un ledger sicuro e decentralizzato per registrare le transazioni.
Mentre le transazioni transfrontaliere tradizionali comportano l'intervento di intermediari e commissioni elevate, la blockchain consente trasferimenti internazionali più rapidi, economici e trasparenti. Oltre alla sua proprietà come riserva di valore, molti usano Bitcoin e altre criptovalute come metodo di pagamento a livello globale.
2. Smart contract
Gli smart contract sono contratti ad esecuzione automatica che possono essere programmati per essere eseguiti automaticamente quando vengono soddisfatte determinate condizioni. La tecnologia blockchain consente la creazione e l'esecuzione di smart contract in modo sicuro e decentralizzato.
Una delle applicazioni più popolari degli smart contract sono le applicazioni decentralizzate (DApp) e le organizzazioni (DAO), una parte importante delle piattaforme della finanza decentralizzata (DeFi). Le piattaforme DeFi sfruttano la blockchain per fornire servizi finanziari come credito, prestiti e trading senza istituzioni tradizionali. Questo democratizza l'accesso agli strumenti finanziari.
3. Tokenizzazione
Asset del mondo reale (RWA) come immobili, azioni o opere d'arte possono essere tokenizzati (convertiti in token digitali su una blockchain). Questo può migliorare la liquidità e ampliare l'accesso alle opportunità di investimento.
4. Identità digitale
La blockchain può essere usata per creare identità digitali sicure e a prova di manomissione che possono essere utilizzate per verificare le informazioni personali e altri dati sensibili. Questo aspetto potrebbe diventare sempre più importante man mano che le nostre informazioni personali e i nostri asset si spostano online.
5. Votazione
Fornendo un registro decentralizzato e a prova di manomissione di tutti i voti espressi, la tecnologia blockchain può essere utilizzata per creare un sistema di voto sicuro e trasparente che elimina la possibilità di frode da parte degli elettori e ne garantisce l'integrità durante il processo di voto.
4. Gestione della catena di fornitura
La tecnologia blockchain può essere utilizzata per creare un registro di tutte le transazioni all'interno di una catena di fornitura. Ogni transazione (o gruppo di transazioni) può essere registrata come blocco sulla blockchain, creando un registro immutabile e trasparente dell'intero processo della catena di fornitura.
In chiusura
La tecnologia blockchain offre un modo sicuro e trasparente per registrare le transazioni e archiviare dati. È una tecnologia che sta rivoluzionando i settori portando un nuovo livello di fiducia e sicurezza nel mondo digitale.
Che si tratti di consentire le transazioni peer-to-peer, creare nuove forme di asset digitali o facilitare l'utilizzo delle applicazioni decentralizzate, la tecnologia blockchain apre un mondo di possibilità. Visto che la tecnologia continua a evolversi e la sua adozione continua a crescere, possiamo aspettarci che nei prossimi anni emergano applicazioni sempre più innovative e sfidanti.
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