Cos'è la tecnologia Blockchain? Guida definitiva

Sezioni

1. Blockchain 101

2. Come funziona la blockchain?

3. A cosa serve la blockchain?

Sezione 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?

• Cos'è la rete peer-to-peer?

• Quali sono i nodi di una blockchain?

• Blockchain pubbliche e pubbliche blockchain private

• 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 anche aver sentito parlare della tecnologia di contabilità distribuita (DLT): in molti casi, entrambi i concetti si riferiscono alla stessa cosa.

Una blockchain ha alcune proprietà uniche. Esistono regole che determinano come devono essere aggiunti i dati e, una volta archiviati, è praticamente impossibile modificarli o eliminarli.

I dati vengono aggiunti, nel tempo, in strutture chiamate blocchi. Ogni blocco è costruito sopra il precedente e include una porzione di informazioni che lo collega ad esso. Osservando il blocco più recente possiamo verificare che è stato creato dopo il precedente. Quindi, se continuiamo lungo la “catena”, raggiungeremo il nostro primo blocco, noto come blocco genesi.

Usando un'analogia, immagina di avere un foglio di calcolo con due colonne. Nella prima cella della prima colonna inserisci tutte le informazioni che desideri conservare.

I dati in questa prima cella verranno convertiti in un identificatore di due lettere, che verrà quindi utilizzato come parte dell'input successivo. Nel nostro esempio, l'identificatore di due lettere KP dovrebbe essere utilizzato per riempire la cella successiva nella seconda riga (defKP). Ciò significa che se modifichi i dati nel primo input (abcAA), avrai una combinazione di lettere diversa in tutte le celle rimanenti.

Un database in cui ogni voce è collegata all'ultima.

Se ora guardiamo la riga 4, vediamo che il nostro identificatore più recente è TH. Ricordi come abbiamo detto che non puoi tornare indietro ed eliminare o eliminare le voci? Il motivo è che sarebbe facile per chiunque notare che ciò è accaduto e il tuo tentativo di cambiare verrebbe semplicemente ignorato.

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

Come sono collegati i blocchi?

La discussione di cui sopra – con i nostri identificatori di due lettere – è una semplice analogia del modo in cui una blockchain utilizza le funzioni hash. L'hashing è il collante che tiene insieme i blocchi. Consiste nel prendere dati di qualsiasi dimensione per produrre un output (un hash) che avrà sempre la stessa lunghezza.

Gli hash utilizzati nelle blockchain sono interessanti, perché la probabilità di trovare due informazioni che generano esattamente lo stesso output è astronomicamente bassa. Come per i nostri identificatori sopra, qualsiasi leggera modifica ai nostri dati di input si tradurrà in un output completamente diverso.

Possiamo illustrarlo con SHA256, una funzione ampiamente utilizzata in Bitcoin. Come puoi vedere, anche l'uso differenziale delle lettere maiuscole è sufficiente per alterare completamente l'output.

Il fatto che non siano note "collisioni" (ovvero due input diversi che danno lo stesso output) per SHA256 è incredibilmente prezioso nel contesto delle blockchain. Ciò significa che ogni blocco può puntare a quello precedente includendo il suo hash e qualsiasi tentativo di modificare i vecchi blocchi sarà immediatamente evidente.

Ogni blocco contiene un'impronta digitale di quello precedente.

Blockchain e decentralizzazione

Abbiamo spiegato la struttura di base di una blockchain. Ma quando senti parlare di tecnologia blockchain, probabilmente non si riferiscono al database stesso, ma piuttosto all’ecosistema costruito attorno ad esso.

In quanto strutture dati indipendenti, le blockchain sono utili solo per applicazioni molto specifiche. Il punto in cui le cose diventano interessanti è quando li usiamo come strumento 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 distribuito che nessuno controlla.

Ciò significa che nessun attore ha il potere di modificare gli input relativi alle regole del sistema (ulteriori informazioni sulle regole tra breve). In questo senso, potremmo sostenere che tutti sono in possesso del registro simultaneamente: i partecipanti concordano in ogni momento sul suo aspetto.

Il problema dei generali bizantini

La vera sfida che ostacola un sistema come quello sopra descritto è ciò che conosciamo come il problema dei generali bizantini. Concepito negli anni '80, descrive un dilemma in cui i partecipanti isolati devono comunicare per coordinare le proprie azioni. Il dilemma in questione coinvolge una serie di generali dell'esercito che circondano una città, mentre decidono se attaccarla. I generali possono comunicare solo tramite un messaggero.

Ognuno deve decidere se attaccare o ritirarsi. Non avrà importanza se faranno una cosa o l'altra, purché tutti i generali condividano la stessa decisione. Se decidono di attaccare, avranno successo solo se si muoveranno all’unisono. Allora come possiamo garantire che raggiungano questo obiettivo?

Naturalmente, potrebbero comunicare tramite il messaggero. Ma cosa accadrebbe se il messaggero venisse intercettato con un messaggio che dice “attaccheremo all’alba” e tale messaggio fosse sostituito da un altro che dice “attaccheremo stanotte”? Cosa succederebbe se uno dei generali fosse un malintenzionato che ingannasse deliberatamente gli altri per assicurarsi la loro sconfitta?

I generali hanno successo quando tutti attaccano (a sinistra). Quando alcuni si ritirano mentre altri attaccano, verranno sconfitti (a destra).

Abbiamo bisogno di una strategia attraverso la quale si possa raggiungere il consenso, anche nel caso in cui i partecipanti si rivelassero malevoli o i messaggi venissero intercettati. Non riuscire a mantenere un database non è una situazione di vita o di morte equivalente ad attaccare una città senza rinforzi, ma vale lo stesso principio. Se non c’è nessuno incaricato di supervisionare la blockchain e di fornire agli utenti informazioni “corrette”, allora saranno gli utenti a dover poter comunicare tra loro.

Per superare il potenziale fallimento di uno (o più) utenti, i meccanismi blockchain devono essere stati attentamente progettati per resistere a tali battute d’arresto. Chiamiamo sistemi in grado di raggiungere questa tolleranza ai guasti bizantina. Come vedremo tra poco, gli algoritmi di consenso vengono utilizzati per far rispettare regole fisse.

Perché le blockchain devono essere decentralizzate?

Ovviamente si potrebbe gestire una blockchain da soli. Ma finiresti per avere un database goffo, rispetto ad altre alternative superiori. E il suo vero potenziale può essere sfruttato solo in un ambiente decentralizzato, ovvero in cui vi sia uguaglianza tra tutti gli utenti. In questo modo la blockchain non può essere eliminata o dominata maliziosamente. Sarà un’unica fonte di verità che sarà visibile a tutti.

Cos'è la rete peer-to-peer?

La rete peer-to-peer (P2P) è il nostro livello utente (o il livello generale, nel nostro esempio precedente). Non esiste un amministratore, quindi invece di connettersi a un server centrale ogni volta che qualcuno vuole scambiare informazioni con un altro utente, ciò che fa è inviarle direttamente ai propri colleghi.

Diamo un'occhiata al grafico qui sotto. A sinistra A deve inviare il suo messaggio attraverso il server per farlo arrivare a F. A destra invece i due sono collegati senza intermediari.

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

In genere, il server memorizza tutte le informazioni di cui gli utenti hanno bisogno. Quando accedi a Binance Academy, stai chiedendo ai loro server di fornirti tutti i loro articoli. Se la pagina web è "offline", non potrai vederli. Tuttavia, se hai scaricato tutto il contenuto, potresti caricarlo sul tuo computer senza dover interrogare Binance Academy.

Fondamentalmente, questo è ciò che fa ogni peer della rete con la blockchain: archivia l'intero database sul proprio computer. Se qualcuno lascia la rete, gli utenti che ne rimangono potranno 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.

Non dimenticare di leggere la nostra Introduzione alle reti peer-to-peer per un'analisi più dettagliata di questo tipo di reti.

Quali sono i nodi di una blockchain?

I nodi sono, semplicemente, le macchine connesse alla rete: sono responsabili della memorizzazione di copie della blockchain e della condivisione delle informazioni con il resto delle unità. Gli utenti non devono gestire manualmente questi processi. In genere, tutto ciò che devono fare è scaricare ed eseguire il software blockchain, e il resto funzionerà automaticamente.

Sopra abbiamo descritto cos'è un nodo nel suo senso più puro, ma la definizione può includere anche altri utenti che interagiscono in qualche modo con la rete. Nel caso delle criptovalute, ad esempio, una semplice app di tipo portafoglio sul tuo telefono sarebbe ciò che chiamiamo un nodo leggero.

Blockchain pubbliche e pubbliche blockchain private

Come forse saprai, Bitcoin ha gettato le basi affinché il settore blockchain diventasse quello che è oggi. Non appena Bitcoin ha iniziato a dimostrarsi un asset finanziario legittimo, gli operatori innovativi hanno iniziato a pensare al potenziale della tecnologia sottostante per altri campi. Ciò ha portato all’esplorazione della blockchain per innumerevoli casi d’uso al di fuori della finanza.

Bitcoin è ciò che chiamiamo “blockchain pubblica”. Ciò significa che chiunque può visualizzare le transazioni in esso contenute e tutto ciò che serve per partecipare è una connessione Internet e il software necessario. Poiché non ci sono altri requisiti per partecipare, possiamo riferirci a questi tipi di ambienti come senza autorizzazione.

Al contrario, esiste anche un altro tipo di blockchain che chiamiamo “blockchain private”. Questi sistemi stabiliscono regole che determinano chi può vedere e interagire con la blockchain. Per questo motivo li chiamiamo ambienti consentiti. Anche se a prima vista le blockchain private possono sembrare ridondanti, presentano alcune importanti applicazioni, soprattutto in scenari aziendali.

Se vuoi approfondire l'argomento dai un'occhiata a Blockchain private, pubbliche e consortili: in cosa differiscono?

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Come funzionano le transazioni?

Se Alice desidera pagare Bob tramite bonifico bancario, dovrà avvisare la banca. Per semplicità, diciamo che entrambe le parti utilizzano la stessa banca. Quest'ultimo controllerà che Alice abbia i fondi necessari per effettuare la transazione, prima di aggiornare il suo database (ovvero annotando -50$ ad Alice e +50$ a Bob).

Non è qualcosa di molto diverso da quanto accade in una blockchain. Dopotutto, è anche un database. La differenza principale è che non esiste un unico attore che si occupa dei controlli e dell’aggiornamento dei bilanci, ma devono farlo tutti i nodi.

Se Alice vuole inviare cinque bitcoin a Bob, trasmetterà un messaggio alla rete per annunciarlo. Questo non verrà immediatamente aggiunto alla blockchain: i nodi lo vedranno, ma dovranno essere completate altre azioni affinché la transazione venga confermata. Vedi Come vengono aggiunti i blocchi alla blockchain?

Una volta aggiunta la transazione alla blockchain, tutti i nodi potranno vedere che è stata eseguita. Successivamente, ciò che faranno è aggiornare la loro copia della blockchain per riflettere questo. Da quel momento in poi, Alice non potrà inviare quelle stesse cinque unità a Carol (il che comporterebbe una "doppia spesa"), perché la rete saprà che le ha già spese in una transazione precedente.

Non esistono i concetti di "nome utente" e "password": la crittografia a chiave pubblica viene utilizzata per dimostrare la proprietà dei fondi. Quindi, per ricevere i fondi, Bob dovrà innanzitutto generare una chiave privata. Si tratta semplicemente di un numero casuale molto lungo, che è praticamente impossibile da indovinare per chiunque, anche se ha centinaia di anni per provarci. Ma se Bob rivela la sua chiave privata a qualcuno, questi può agire come proprietario dei suoi fondi (e quindi spenderli). Quindi è importante mantenerlo segreto.

Ciò che Bob può fare, tuttavia, è ricavare una chiave pubblica dalla sua chiave privata. Puoi quindi dare questa chiave pubblica a chiunque, perché è praticamente impossibile per chiunque decodificare la chiave privata da essa. Nella maggior parte dei casi, Bob eseguirà un'altra operazione sulla chiave pubblica (come ad esempio l'hashing) per ottenere un indirizzo pubblico.

Bob darà ad Alice l'indirizzo pubblico in modo che sappia dove inviare i fondi. Genererà una transazione che dice di pagare questi fondi a questo indirizzo pubblico. Successivamente, per dimostrare alla rete che non sta cercando di spendere fondi che non sono suoi, Alice genererà una firma digitale utilizzando la propria chiave privata. Chiunque può entrare in possesso del messaggio firmato di Alice e confrontarlo con la sua chiave pubblica per determinare con certezza se ha il diritto di inviare quei fondi a Bob.

Come effettuare transazioni Bitcoin

Per illustrare come è possibile effettuare transazioni Bitcoin, immaginiamo due scenari. Nella prima prevedi di prelevare bitcoin da Binance, mentre nella seconda prevedi di inviare fondi dal tuo TrustWallet al tuo portafoglio Electrum.

Come prelevare bitcoin da Binance

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

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

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

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

5. Copia l'indirizzo a cui desideri inviare i bitcoin che prelevi e incollalo nell'indirizzo BTC del destinatario.

6. Specifica l'importo che desideri prelevare.

7. Fare clic su "Invia".

8. Riceverai un'e-mail di conferma poco dopo. Si prega di verificare attentamente che l'indirizzo sia corretto. In tal caso, conferma la transazione nella stessa email.

9. Attendi che la transazione passi attraverso la blockchain. Puoi monitorarne lo 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. Fai clic sul tuo account Bitcoin.

3. Fare clic su "Invia".

4. Apri il tuo portafoglio Electrum.

5. Fare clic sulla scheda "Ricevi" di Electrum e copiare l'indirizzo.

In alternativa, puoi tornare a Trust Wallet e toccare l'icona [-] per scansionare il codice QR che punta al tuo indirizzo Electrum.

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

7. Specificare la quantità.

8. Se tutto sembra corretto, conferma la transazione.

9. Hai finito! Attendi che la tua transazione venga confermata sulla blockchain. Puoi monitorare il suo stato inserendo 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, lo pseudonimo del suo creatore, Satoshi Nakamoto, si ispirerebbe a tecnologie e proposte precedenti.

Le blockchain fanno ampio uso di funzioni hash e crittografia – elementi che, al momento del lancio di Bitcoin, esistevano già da decenni. È interessante notare che l'origine della struttura blockchain risale ai primi anni '90, ma a quel tempo veniva utilizzata semplicemente per "datare" i documenti, in modo che non potessero essere modificati in seguito.

Per saperne di più sull'argomento, vedere Storia della Blockchain.

Pro e contro della tecnologia blockchain

Le blockchain progettate correttamente risolvono un problema che colpisce le parti interessate in vari settori, dalla finanza all’agricoltura. Una rete distribuita presenta numerosi vantaggi rispetto al tradizionale modello client-server, ma presenta anche alcuni inconvenienti.

Professionisti

Uno dei vantaggi immediati rilevati nel white paper di Bitcoin è la possibilità di effettuare pagamenti senza la partecipazione di un intermediario. Le blockchain successive hanno fatto un ulteriore passo avanti, consentendo agli utenti di inviare tutti i tipi di informazioni. L'eliminazione delle controparti si traduce in un rischio inferiore per gli utenti coinvolti e si traduce in commissioni inferiori, poiché non vi è alcun intermediario che si faccia carico della parte.

Come accennato in precedenza, una rete blockchain pubblica è anche “priva di autorizzazione”: non vi sono barriere all’ingresso, perché nessuno ne è responsabile. Se un potenziale utente può connettersi a Internet, sarà in grado di interagire con altri peer sulla rete.

Molti sosterranno che la qualità più importante delle blockchain è che hanno un alto grado di resistenza alla censura. Per disabilitare un servizio centralizzato, tutto ciò che un attore malintenzionato dovrebbe fare è prendere di mira un server. Ma in una rete peer-to-peer, ogni nodo funge da proprio server.

Un sistema come Bitcoin ha più di 10.000 nodi visibili sparsi in tutto il mondo, rendendo praticamente impossibile anche per un utente malintenzionato dotato di risorse adeguate compromettere la rete. È necessario notare che ci sono anche molti nodi nascosti, che non sono visibili alla rete in generale.

Questi sono alcuni dei vantaggi generali. Esistono molti casi d'uso specifici che le blockchain possono soddisfare, come vedrai in A cosa serve una blockchain?

Contro

Le blockchain non sono la soluzione miracolosa a tutti i problemi. Poiché sono ottimizzati per i loro punti di forza, di cui alla sezione precedente, finiscono per avere carenze in altre aree. L’ostacolo più evidente all’adozione di massa delle blockchain è il fatto che non si adattano molto bene.

Questo è valido per qualsiasi rete distribuita. Poiché tutti i partecipanti devono rimanere sincronizzati, le nuove informazioni non possono essere aggiunte troppo rapidamente, altrimenti i nodi non saranno in grado di tenere il passo. Pertanto, gli sviluppatori tendono a limitare deliberatamente la velocità con cui la blockchain può essere aggiornata, per garantire che il sistema rimanga decentralizzato.

Per gli utenti di una rete, ciò può manifestarsi sotto forma di lunghi periodi di attesa se troppe persone tentano di effettuare transazioni. I blocchi possono contenere solo una certa quantità di dati e non vengono aggiunti immediatamente alla catena. Se ci sono più transazioni di quelle che un blocco può contenere, quelle 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 ritieni opportuno: non è necessario collaborare con altri o chiedere loro il permesso per apportare modifiche.

In un ambiente con milioni di potenziali utenti, apportare modifiche è notevolmente più difficile. Potrai modificare alcuni parametri del software del tuo nodo, ma alla fine ti ritroverai isolato dalla rete. Se il software modificato è incompatibile con altri nodi, lo rileveranno e rifiuteranno l'interazione con esso.

Supponiamo che tu voglia modificare la regola che determina la dimensione massima del blocco (da 1 MB a 2 MB). Potresti provare a inviare detto blocco ai nodi a cui sei connesso, ma hanno una regola che dice "non accettare blocchi più grandi di 1 MB". Se ricevono qualcosa di più grande, non lo includeranno nella loro copia della blockchain.

L’unico modo per attuare i cambiamenti è convincere la maggior parte dell’ecosistema ad accettarli. Nel caso delle principali blockchain, possono volerci mesi – o addirittura anni – di intense discussioni nei forum prima che i cambiamenti possano essere coordinati. Per ulteriori informazioni su questo argomento, vedere Hard Fork e Soft Fork.

Sezione 2 - Come funziona la blockchain?

Contenuto

• Come vengono aggiunti i blocchi alla blockchain?

• Estrazione mineraria (prova di lavoro)

  • Pro della prova di lavoro

  • Contro la prova di lavoro

• Staking (Prova di Stake)

  • Pro della Proof of Stake

  • Contro la Proof of Stake

• Altri algoritmi di consenso

• Posso 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?

Fino a questo punto abbiamo trattato molti argomenti. Sappiamo che i nodi sono interconnessi e che memorizzano copie della blockchain. Inoltre, si trasmettono reciprocamente informazioni sulle transazioni e sui nuovi blocchi. Abbiamo già analizzato cosa sono i nodi, ma forse ti starai chiedendo: come si aggiungono 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 per decidere equamente chi può aggiungere blocchi alla blockchain. Abbiamo bisogno di un sistema che renda costoso per gli utenti imbrogliare, ma che li premi quando agiscono onestamente. Qualsiasi utente razionale vorrà agire in modo economicamente vantaggioso.

Poiché la rete è priva di autorizzazioni, la creazione dei blocchi deve essere accessibile a chiunque. I protocolli spesso garantiscono questo richiedendo all’utente di mettere un po’ di “parte in gioco”: deve mettere a rischio il proprio denaro. Ciò consentirà loro di partecipare alla creazione di blocchi e, se ne genereranno uno valido, riceveranno una ricompensa.

Tuttavia, se tentano di imbrogliare, il resto della rete lo saprà. Qualsiasi puntata inviata andrà persa. Chiamiamo questi meccanismi algoritmi di consenso perché consentono ai partecipanti alla rete di raggiungere un consenso su quale blocco aggiungere successivamente.

Estrazione mineraria (prova di lavoro)

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

Il puzzle richiede agli utenti di controllare le transazioni e le altre informazioni incluse 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 ottenuto, i miner devono continuare ad analizzare i dati leggermente modificati finché non trovano una soluzione valida.

Ovviamente, l'hashing ripetuto dei dati è computazionalmente costoso. Nelle blockchain Proof of Work, la “puntata” che gli utenti inviano è il denaro investito nei computer di mining e nell’elettricità utilizzata per alimentarli. Lo fanno nella speranza di ottenere una ricompensa in blocco.

Ricordi come abbiamo detto prima che è praticamente impossibile invertire un hash, ma è facile da verificare? Quando un minatore invia un nuovo blocco al resto della rete, tutti gli altri nodi lo utilizzano come input per una funzione hash. Devono semplicemente eseguirlo una volta per verificare che il blocco sia valido secondo le regole della blockchain. In caso contrario, il minatore non riceverà la ricompensa e avrà sprecato elettricità inutilmente.

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

Vantaggi della prova di lavoro

• Provato e testato: ad oggi, Proof of Work è l'algoritmo di consenso più maturo e ha garantito un valore di centinaia 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 il potere di hashing non è mai controllato da un unico soggetto.

Contras de Prova di lavoro

• Dispendioso: l’attività mineraria consuma un’enorme quantità di elettricità.

• Barriere all’ingresso sempre più elevate: 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. Ciò potrebbe costare a molti minatori.

• Attacchi del 51%: sebbene il mining promuova la decentralizzazione, esiste la possibilità che un miner acquisisca la maggior parte del potere di hashing. Se lo fanno, potrebbero teoricamente annullare le transazioni e minare la sicurezza della blockchain.

Staking (Prova di Stake)

Nei sistemi Proof of Work, ciò che ti incentiva ad agire onestamente sono i soldi che hai pagato per i computer e l’elettricità di mining. Non otterrai un ritorno sul tuo investimento se non estrai i blocchi correttamente.

Con Proof of Stake (PoS), non ci sono costi esterni. Al posto dei miner, abbiamo validatori che propongono (o “forgiano”) blocchi. Possono utilizzare un normale computer per generare nuovi blocchi, ma devono mettere in gioco una parte significativa dei loro fondi per ottenere il privilegio. Lo staking viene effettuato con una quantità predefinita della criptovaluta nativa della blockchain, secondo le regole di ciascun protocollo.

Differenti implementazioni hanno differenti varianti, ma una volta che un validatore mette in stake le sue unità, il protocollo può selezionarle casualmente per annunciare il blocco successivo. Facendolo correttamente, riceveranno una ricompensa. In alternativa, potrebbero esserci più validatori che accettano il blocco successivo e una ricompensa viene distribuita proporzionalmente alla puntata che ciascuno ha inviato.

Le blockchain PoS "pure" sono meno comuni delle DPoS (Delegate Proof of Stake), che richiedono agli utenti di votare sui nodi (testimoni) per convalidare i blocchi per l'intera rete.

Ethereum, la principale blockchain di contratti intelligenti, passerà presto alla Proof of Stake mentre migra a ETH 2.0.

Vantaggi della Proof of Stake

• Rispettoso dell'ambiente: l'impronta di carbonio del PoS è una frazione dell'estrazione PoW. Lo staking elimina la necessità di operazioni di hashing ad uso intensivo di risorse.

• Transazioni più veloci: poiché non è necessario spendere ulteriore potenza di calcolo su enigmi arbitrari impostati dal protocollo, alcuni sostenitori del PoS sostengono che ciò potrebbe aumentare il throughput delle transazioni.

• Ricompense e interessi per lo staking: invece di andare ai 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.

Contro la Proof of Stake

• Relativamente non testati: i protocolli PoS non sono ancora stati testati su larga scala. Potrebbero esserci alcune vulnerabilità non ancora scoperte nella sua implementazione o nella criptoeconomia.

• Plutocrazia: si teme che la PoS incoraggi un ecosistema “i ricchi diventano sempre più ricchi”, poiché i validatori con una posta in gioco elevata tendono a guadagnare più premi.

• Problema "niente staking": in PoW, gli utenti possono "staking" solo una catena: eseguono il mining sulla catena che ritengono abbia maggiori probabilità di successo. Durante un hard fork, non possono puntare multipli con lo stesso hash power. Tuttavia, i validatori in PoS possono lavorare su più catene con pochi costi aggiuntivi, il che può causare problemi economici.

Altri algoritmi di consensoAltri 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 ibridi che combinano elementi di entrambi i sistemi, mentre altri sono metodi completamente diversi.

Non li tratteremo qui, ma se sei interessato, consulta i seguenti articoli:

• Spiegazione della prova di lavoro ritardata

• Spiegazione del consenso della prova di partecipazione in leasing

• Prova di autorità spiegata

• Prova di bruciatura spiegata

Posso invertire le transazioni blockchain?

Le blockchain sono, per natura, database molto robusti. Le sue proprietà intrinseche rendono estremamente difficile eliminare o modificare i dati blockchain dopo che sono stati registrati. Quando si tratta di Bitcoin e di altre reti di grandi dimensioni, è quasi impossibile. Pertanto, quando si effettua una transazione su una blockchain, è meglio pensarla come scritta nella pietra per sempre.

Detto questo, esistono molte diverse implementazioni della blockchain e la differenza fondamentale tra loro è il modo in cui raggiungono il consenso all’interno della rete. Ciò significa che, in alcune implementazioni, un gruppo relativamente piccolo di partecipanti può acquisire potere sufficiente all’interno della rete per invertire efficacemente le transazioni. Ciò è particolarmente preoccupante per le altcoin che operano su reti di piccole dimensioni (con bassi tassi di hash a causa della bassa concorrenza nel mining).

Cos’è la scalabilità della blockchain?

La scalabilità della blockchain è generalmente utilizzata come termine generale per riferirsi alla capacità di un sistema blockchain di soddisfare la crescente domanda. Sebbene le blockchain abbiano proprietà desiderabili (come decentralizzazione, resistenza alla censura, immutabilità), hanno un costo.

A differenza dei sistemi decentralizzati, un database centralizzato può funzionare con velocità e prestazioni considerevolmente più elevate. Ciò ha senso poiché migliaia di nodi sparsi in tutto il mondo non hanno bisogno di sincronizzarsi con la rete ogni volta che il loro contenuto viene modificato. Ma questo non è il caso delle blockchain. Di conseguenza, la scalabilità è da anni un argomento molto dibattuto tra gli sviluppatori blockchain.

Sono state proposte o implementate diverse soluzioni per mitigare alcuni degli svantaggi prestazionali delle blockchain. A questo punto, tuttavia, non esiste un approccio chiaro e migliore. Probabilmente sarà necessario provare molte soluzioni diverse finché non si troveranno risposte più dirette al problema della scalabilità.

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

Potrebbero esserci chiari vantaggi per entrambi. Le soluzioni di scalabilità on-chain potrebbero ridurre le dimensioni delle transazioni o anche semplicemente ottimizzare il modo in cui i dati vengono archiviati in blocchi. D’altro canto, le soluzioni off-chain implicano transazioni batch al di fuori della blockchain principale e le aggiungono solo in seguito. Alcune delle soluzioni off-chain più importanti sono chiamate sidechain e canali di pagamento.

Se vuoi approfondire questo argomento, leggi Scalabilità Blockchain: Sidechain e canali di pagamento.

Perché la blockchain ha bisogno di crescere?

Se i sistemi blockchain vogliono competere con le loro controparti centralizzate, devono essere efficienti almeno quanto loro. Realisticamente, tuttavia, dovranno probabilmente fare ancora meglio per incentivare gli sviluppatori e gli utenti a passare a piattaforme e applicazioni basate su blockchain.

Ciò significa che rispetto ai sistemi centralizzati, l’utilizzo delle blockchain dovrebbe essere più veloce, più economico e più semplice sia per gli sviluppatori che per gli utenti. Non è un compito facile da raggiungere mantenendo le caratteristiche distintive delle blockchain di cui abbiamo discusso sopra.

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. Poiché la maggior parte del software blockchain è open source, chiunque può teoricamente proporre nuovi aggiornamenti da aggiungere al software che governa la rete.

Tieni presente che le blockchain sono reti distribuite. Una volta aggiornato il software, migliaia di nodi sparsi in tutto il mondo devono essere in grado di comunicare e distribuire la nuova versione. Ma cosa succede se i partecipanti non riescono a mettersi d'accordo su quale aggiornamento implementare? In genere, non esiste un'organizzazione con un flusso decisionale stabilito per decidere. Questo ci porta alle forcelle morbide e dure.

Forchette morbide

Se c'è un accordo generale su come dovrebbe apparire un aggiornamento, è una questione relativamente semplice. In uno scenario come questo, il software viene aggiornato con una modifica compatibile con le versioni precedenti, il che significa che i nodi aggiornati possono comunque interagire con i nodi che non lo sono. Tuttavia, in realtà, quasi tutti i nodi dovrebbero essere aggiornati nel tempo. Questa si chiama soft fork.

Forcelle dure

Un hard fork è più complicato. Una volta implementate, le nuove regole saranno incompatibili con quelle vecchie. Pertanto, se un nodo che esegue le nuove regole tenta di interagire con un nodo che esegue le vecchie regole, non sarà in grado di comunicare. Ciò fa sì che la blockchain venga divisa in due: da una parte gira il vecchio software, dall’altra vengono implementate le nuove regole.

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

Per ulteriori informazioni al riguardo, vedere Hard Fork e Soft Fork.

Capitolo 3 - A cosa serve la blockchain?

Contenuti

• Blockchain per le catene di fornitura

• Blockchain e l'industria dei giochi

• Blockchain per la sanità

• Rimesse con blockchain

• Blockchain e identità digitale

• Blockchain e Internet delle cose (IoT)

• Blockchain per la governance

• Blockchain per beneficenza

• Blockchain per la speculazione

• Crowdfunding con Blockchain

• Blockchain e file system distribuiti

La tecnologia Blockchain può essere utilizzata per un’ampia gamma di casi d’uso. Diamo un'occhiata ad alcuni di loro.

Blockchain per le catene di fornitura

Catene di fornitura efficienti sono alla base di molte aziende di successo e riguardano la movimentazione delle merci dal fornitore al consumatore. Il coordinamento di più parti interessate in un determinato settore è stato tradizionalmente difficile. Tuttavia, la tecnologia blockchain potrebbe consentire nuovi livelli di trasparenza in molti settori. Un ecosistema di catena di fornitura interoperabile che ruota attorno a un database immutabile è proprio ciò di cui molte industrie hanno bisogno per diventare più robuste e affidabili.

Se vuoi saperne di più, dai un'occhiata a Casi d'uso della Blockchain: catena di fornitura.

Blockchain e l'industria dei giochi

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

Quello che potrebbe essere il problema più grande, tuttavia, è che gli elementi di gioco non possono esistere al di fuori dei titoli, eliminando le possibilità di proprietà effettiva e di mercati secondari. Optando per un approccio basato sulla blockchain, i giochi potrebbero diventare più sostenibili a lungo termine e gli oggetti di gioco emessi come oggetti da collezione crittografici potrebbero acquisire valore nel mondo reale.

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Blockchain per la sanità

L’archiviazione affidabile delle cartelle cliniche è vitale per qualsiasi sistema sanitario e il ricorso a server centralizzati lascia vulnerabili le informazioni sensibili. 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 condividere le proprie informazioni mediche con qualsiasi istituzione sanitaria. Se tutti i partecipanti al sistema sanitario attualmente frammentato potessero accedere a un database globale e sicuro, il flusso di informazioni tra loro sarebbe molto più veloce.

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Rimesse con blockchain

Inviare denaro a livello internazionale è una seccatura con il sistema bancario tradizionale. Principalmente a causa di un’intricata rete di intermediari, le commissioni e i tempi di regolamento rendono l’utilizzo delle banche tradizionali costoso e inaffidabile per le transazioni urgenti.

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

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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 utilizzando algoritmi di apprendimento automatico a nostra insaputa o consenso.

La tecnologia Blockchain consente agli utenti di assumere la proprietà dei propri dati e di divulgare selettivamente le informazioni a terzi solo quando necessario. Questo tipo di magia crittografica potrebbe consentire un’esperienza online più fluida senza sacrificare la privacy.

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Blockchain e Internet delle cose (IoT)

Un numero straordinario di dispositivi fisici viene connesso a Internet e questo numero è destinato ad aumentare. Alcuni ipotizzano che la comunicazione e la cooperazione tra questi dispositivi potrebbero aumentare in modo significativo con la tecnologia blockchain. I micropagamenti automatizzati machine-to-machine (M2M) potrebbero creare una nuova economia che dipende da una soluzione di database sicura e ad alte prestazioni.

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Blockchain per la governance

Le reti distribuite possono definire e applicare le proprie forme di regolamentazione sotto forma di codice informatico. Non sorprende che la blockchain abbia l’opportunità di disintermediare vari processi di governance a livello locale, nazionale o addirittura internazionale.

Inoltre, potrebbe risolvere uno dei maggiori problemi che attualmente affliggono 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 partecipare al processo decisionale e fornisce una panoramica trasparente delle politiche implementate.

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Blockchain per beneficenza

Gli enti di beneficenza sono spesso ostacolati da limitazioni su come possono accettare fondi. Ancora più frustrante è il fatto che può essere difficile tracciare con precisione la destinazione finale dei fondi donati, il che senza dubbio scoraggia molti dal sostenere queste organizzazioni.

“Criptofilantropia” si riferisce all’uso della tecnologia blockchain per aggirare queste limitazioni. Facendo affidamento sulle proprietà intrinseche della tecnologia per garantire maggiore trasparenza, partecipazione globale e spese ridotte, il settore emergente cerca di massimizzare l’impatto degli enti di beneficenza. Una di queste organizzazioni è la Blockchain Charity Foundation.

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Blockchain per la speculazione

Senza dubbio, uno degli usi più popolari della tecnologia blockchain è la speculazione. Trasferimenti fluidi tra borse, soluzioni di trading non custodite e un crescente ecosistema di prodotti derivati ​​ne fanno un campo di gioco ideale per tutti i tipi di scalper.

Grazie alle sue proprietà intrinseche, la blockchain è uno strumento eccellente per coloro che sono disposti a correre il rischio di partecipare a una simile classe di asset. Alcuni addirittura pensano che una volta che la tecnologia e la regolamentazione circostante matureranno, i mercati speculativi globali potranno essere tokenizzati sulla blockchain.

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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 per lo sviluppo di prodotti finanziati dal crowdfunding. Tuttavia, poiché queste piattaforme fungono da custodi dei fondi, possono prelevarne una parte considerevole come commissioni. Inoltre, ciascuno avrà il proprio insieme di regole per facilitare 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 degli accordi sono definiti nel codice informatico.

Un’altra applicazione del crowdfunding che utilizza la 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 ottengano un ritorno sul loro investimento.

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 si basa su server e fornitori di servizi centralizzati, che tendono ad essere più vulnerabili agli attacchi e alla perdita di dati. In alcuni casi, gli utenti potrebbero anche dover affrontare problemi di accessibilità dovuti alla censura da parte dei server centralizzati.

Dal punto di vista dell'utente, le soluzioni di archiviazione di file blockchain funzionano proprio come le altre soluzioni di archiviazione cloud: puoi caricare, archiviare e accedere ai file. Tuttavia, ciò che accade sullo sfondo è molto diverso.

Quando carichi un file su un archivio blockchain, viene distribuito e replicato su più nodi. In alcuni casi, ciascun nodo memorizzerà una parte diversa del file. Non possono fare molto con i dati parziali, ma puoi chiedere ai nodi di fornire ciascuna parte, in modo da poterli combinare per recuperare l'intero file

Lo spazio di archiviazione deriva dai partecipanti che forniscono spazio di archiviazione e larghezza di banda alla rete. In genere, questi partecipanti ricevono incentivi finanziari per fornire tali risorse e vengono puniti finanziariamente se non seguono le regole o non archiviano e non pubblicano file.

Potresti pensare che questo tipo di rete sia simile a Bitcoin. In questo caso, tuttavia, l'obiettivo principale della rete non è supportare i trasferimenti di valore monetario, ma piuttosto consentire l'archiviazione decentralizzata di file resistente alla censura.

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