Come funziona la tecnologia blockchain?

Una blockchain è un registro digitale decentralizzato che protegge i dati usando tecniche crittografiche. Le transazioni sono validate dai miner che utilizzano algoritmi di hashing per minare blocchi che vengono aggiunti alla catena. La blockchain più lunga è considerata la più affidabile e sicura. La tecnologia blockchain ha vari casi d'uso oltre alle criptovalute e viene esplorata in diversi settori.

Fondamenti

La tecnologia del registro digitale decentralizzato chiamata blockchain è essenzialmente un elenco di record di dati. La crittografia protegge i dati che sono organizzati in blocchi in ordine cronologico.

All'inizio degli anni '90, Stuart Haber e W. Scott Stornetta crearono il primo modello di blockchain per salvaguardare documenti digitali dalla manomissione usando tecniche crittografiche. Questo ispirò altri informatici e appassionati di crittografia. Alla fine fu creato Bitcoin, la prima criptovaluta.

Nonostante sia più antica delle criptovalute, la tecnologia blockchain venne riconosciuta realmente solo dopo l'introduzione di Bitcoin nel 2008. Progressivamente, la tecnologia blockchain iniziò a suscitare interesse e le criptovalute cominciarono a ricevere maggiore riconoscimento.

Pur essendo tipicamente usata per documentare transazioni di criptovalute, la blockchain è adatta anche ad altre forme di dati digitali e ha diversi casi d'uso. La rete blockchain più grande e sicura è Bitcoin, progettata con un equilibrio tra teoria dei giochi e crittografia.

Come funziona la blockchain?

Una blockchain è essenzialmente una catena stabile di blocchi, con ogni blocco che contiene un elenco di transazioni confermate. La rete blockchain è mantenuta da molteplici computer distribuiti globalmente, risultando in un database o registro decentralizzato. Ogni nodo conserva una copia dei dati della blockchain e interagisce con gli altri per garantirne la coerenza.

Transazioni e mining sulla blockchain

Questa rete peer-to-peer globale facilita le transazioni blockchain e rende Bitcoin una valuta digitale decentralizzata resistente alla censura e senza limiti geografici. Inoltre, i sistemi blockchain sono spesso considerati trustless perché non richiedono alcuna forma di fiducia. Bitcoin non è controllato da una singola autorità.

Il mining è un aspetto centrale di Bitcoin e di molte altre blockchain, ma non tutte le blockchain fanno pesante uso di algoritmi di hashing per il processo di mining. Bitcoin in particolare utilizza l'algoritmo SHA-256 (Secure hash algorithm 256 bit). Questo algoritmo prende un input di qualsiasi lunghezza e produce un output di lunghezza fissa. L'output è chiamato "hash" e consiste di 64 caratteri (256 bit).

Esecuzione di una transazione blockchain

Per comprendere meglio come opera una blockchain, consideriamo un esempio base di una transazione tra due persone chiamate Emily e Jack, e il loro saldo in criptovaluta. Supponiamo che Emily debba 3 bitcoin a Jack.

Per eseguire la transazione, Emily inizia un messaggio che viene broadcastato a tutti i miner nella rete. Il messaggio contiene l'indirizzo di Jack e l'importo di bitcoin che Emily intende trasferire. Inoltre, Emily allega una firma digitale e la sua chiave pubblica, che vengono validate dai miner per confermare la sua proprietà dei token.

Il mining del blocco

Il processo di mining inizia una volta che i miner verificano la validità di una transazione. Quando una transazione è confermata, viene aggiunta a un blocco insieme a molte altre transazioni. I miner quindi tentano di minare il blocco eseguendo l'algoritmo SHA-256 su di esso. Perché l'output sia considerato valido, deve iniziare con un certo numero di 0. Il numero di 0 richiesti è determinato dalla "difficulty", che è regolata in base alla potenza di calcolo della rete.

I miner di criptovalute cercano di generare un output hash con un numero specifico di 0 all'inizio durante il processo di mining. Per ottenerlo, aggiungono al blocco un valore chiamato "nonce", che modificano casualmente finché non trovano un hash valido. Questo perché anche una piccola variazione dell'input produce un output completamente diverso.

Validazione del blocco

Dopo aver minato con successo il blocco, il miner condivide il blocco appena minato con gli altri miner. Gli altri miner quindi verificano che il blocco sia valido prima di aggiungerlo alla propria copia della blockchain, completando effettivamente la transazione. Questo passaggio è cruciale poiché l'hash di output del blocco precedente deve essere incluso anche nel blocco corrente per collegare tutti i blocchi insieme, da cui il termine "blockchain".

Ogni miner mantiene la propria copia della blockchain e la fiducia nel sistema si basa sulla blockchain con il maggior lavoro computazionale svolto, nota anche come la blockchain più lunga. Se un miner tenta di modificare una transazione in un blocco precedente, l'hash di output di quel blocco cambierebbe, causando un effetto domino di cambiamenti per tutti gli hash successivi. Per riuscire a imbrogliare il sistema, il miner dovrebbe possedere più del 50% della potenza di calcolo della rete, cosa improbabile. Tali attacchi di rete sono chiamati attacchi del 51%.

Proof of Work e Proof of Stake

La Proof of Work è il modello computazionale utilizzato per produrre blocchi nel mining di criptovalute. Un altro modello, la Proof of Stake, è disponibile e richiede meno potenza di calcolo, può gestire più utenti e consuma meno elettricità.

Conclusione

La tecnologia blockchain ha rivoluzionato il modo in cui pensiamo ai dati e alle transazioni digitali, fornendo una rete sicura e decentralizzata per memorizzare e trasferire informazioni. Sebbene il concetto di blockchain sia stato introdotto per la prima volta all'inizio degli anni '90, è stato solo con la creazione di Bitcoin nel 2008 che la tecnologia blockchain ha cominciato a ottenere riconoscimento mainstream. Oggi la tecnologia blockchain è utilizzata in vari settori oltre le criptovalute e le sue potenziali applicazioni sono ancora all'inizio della sperimentazione.