Cos’è la blockchain, come funziona e a cosa serve

Cos’è la blockchain in parole semplici

La blockchain è un database o un registro condiviso da nodi gestiti da una rete connessa tramite computer. Il registro contiene delle informazioni archiviate in formato digitale. Queste informazioni formano i blocchi. Quando i blocchi sono chiusi vengono uniti al blocco precedente.

Questo processo forma la catena che poi è la traduzione di blockchain: catena di blocchi.

La blockchain si caratterizza per essere:

• Immutabile, le informazioni contenute nei blocchi non possono essere alternate;
• Trasparente, le informazioni contenute nei blocchi sono accessibili a tutti,
• Decentralizzata, essendo distribuita in una rete di computer, il registro non appartiene e non è regolato da nessun validatore della blockchain in particolare.

Queste caratteristiche rendono la tecnologia blockchain unica nel suo genere e spiegano perché il suo uso non deve essere circoscritto alle sole criptovalute.

Non a caso la blockchain sta conquistando uno spazio considerevole in molti altri ambiti, che tra poco vedremo.

Differenza tra blockchain e DLT

Prima di proseguire bisogna avere chiaro la distinzione tra blockchain e DLT, acronimo che sta per Distributed Ledger Technology.

Blockchain e DLT vengono usati spesso come sinonimi, ma in realtà stiamo parlando di cose simili ma diverse.

Si può dire che la blockchain è un tipo di DLT. La DLT infatti si basa sul concetto di registro distribuito. Quindi immagina un registro di dati, condiviso da diverse parti, i nodi. Se il registro si aggiorna con nuovi dati, i nodi avranno una nuova copia aggiornata del registro.

La blockchain introduce a questo concetto anche la questione della validazione dei blocchi e della creazione della catena, che nella tecnologia DLT “classica” manca. La DLT infatti è semplicemente il registro di dati. La blockchain vede questo registro sottoforma di blocchi incatenati in una specifica sequenza.

Ciò che accomuna la blockchain e la DLT è la necessità del consenso delle parti per la validazione dei dati, anche se le DLT si caratterizzano per un sistema di consenso più veloce e scalabile, mentre gli algoritmi di consenso di una blockchain, quali Proof of Work o Proof of Stake, sono considerati energivori.

L’altro punto in comune è la mancanza di un’autorità centrale. Entrambe le tecnologie infatti possono definirsi decentralizzate in quanto le informazioni custodite sono condivise con tutti i nodi e nessun nodo può agire autonomamente.

In breve, la blockchain è una forma di DLT, ma non tutte le DLT sono delle blockchain.

Blockchain pubbliche, blockchain private e piattaforme

Un’altra distinzione va fatta tra i tipi di blockchain. Una blockchain può essere pubblica o privata.

Nella blockchain pubblica chiunque può entrare nel network e gestire un nodo. Bitcoin ed Ethereum sono due blockchain pubbliche. La loro caratteristica principale è la decentralizzazione.

La blockchain privata invece è gestita da un’organizzazione che ha autorità sul network. Per questo è solo parzialmente decentralizzata.

Sono utilizzate dalle aziende che sviluppano la loro tecnologia blockchain per usi interni. L’ingresso in questo tipo di network deve essere autorizzato. Sono più efficienti e rapide rispetto alle blockchain pubbliche e garantiscono un alto livello di privacy, contro la trasparenza offerta dalla versione pubblica.

Le piattaforme blockchain permettono invece ai loro utenti di usare la blockchain in numerose applicazioni.

Ad esempio Ethereum può considerarsi una piattaforma blockchain che mette a disposizione la sua struttura per progetti che non sono necessariamente legati alla sola circolazione della moneta ETH. È per questo che Ethereum è stata la blockchain delle ICO, e ora degli NFT e della DeFi.

Storia della blockchain

La nascita della blockchain viene fatta risalire al 2008, quando Satoshi Nakamoto pubblicò il whitepaper di Bitcoin. Tuttavia il progetto di una catena di blocchi parte da molto prima.

Uno dei primi progetti legato alla blockchain risale al 1979 quando lo scienziato informatico Ralph Merkle pubblicò uno studio che diede origine al Merkle Tree, l’albero di Merkle.

Si tratta di una struttura di dati creata per autenticare i dati stessi. Merkle brevettò questa idea come sistema di firma digitale. Tutt’ora il sistema Merkle Tree viene utilizzato anche per il corretto funzionamento della blockchain di Bitcoin.

Nel 1991 furono i matematici

a lavorare ad un sistema per evitare la contraffazione dei documenti che introducesse il cosiddetto timestamp cioè una marcatura temporale.

Per farlo elaborarono una tecnologia a blocchi inseriti in ordine cronologico dove nessuno potesse alterare l’ordine e le date. Incorporarono in questo sistema il Merkle Tree.

Stuart Haber e W. Scott Stornetta sono considerati per questo gli inventori della blockchain.

Nel 1997 l’informatico Nick Szabo sperimentò l’utilizzo della blockchain per creare una moneta virtuale, il Bit Gold, considerato un precursore del Bitcoin (non a caso Nick Szabo da alcuni è indicato come il vero Satoshi Nakamoto).

È nel 2008, con la pubblicazione del whitepaper di Bitcoin da parte di Satoshi Nakamoto (pseudonimo sotto cui si cela l’inventore di Bitcoin, tuttora anonimo), che prende definitivamente vita la tecnologia blockchain, con l’uso ad oggi più noto, cioè tecnologia sottostante alla creazione e validazione di monete digitali.

Nel gennaio 2009 con la creazione del Genesis Block nasce ufficialmente la blockchain di Bitcoin. Nel 2010 iniziano le prime transazioni a fini commerciali.

Una evoluzione della blockchain si ha nel 2015 quando con la nascita di Ethereum nasce anche il concerto di Smart Contract, i contratti intelligenti, regolati dalla blockchain, concepiti per funzionare senza un’autorità centrale.

Dal 2008 ad oggi, la tecnologia blockchain si è molto evoluta, come algoritmo di consenso (non c’è più solo il sistema Proof of Work di Bitcoin), ma anche come applicazioni, che vanno oltre le criptomonete.

A cosa serve la tecnologia blockchain

Il vantaggio della blockchain è che permette la registrazione, l’archiviazione e la condivisione di dati in un registro distribuito sicuro, trasparente ed immutabile.

La decentralizzazione garantisce ancora più affidabilità in quanto nessun attore della blockchain è in grado di assumere il controllo e governare l’andamento della catena.

Le informazioni sono archiviate in ordine cronologico in quanto sono contenute in blocchi consequenziali.

La blockchain serve nella costruzione di relazioni “decentralizzate”, che è ciò che accade con gli smart contract, contratti intelligenti il cui funzionamento è descritto nella blockchain.

È utile anche nella costruzione di registri condivisi tra più partner garantendo a ciascuno un registro sempre aggiornato e a prova di contraffazione.

È una tecnologia ancora giovane, per questo non può essere usata subito e ovunque. Ma sicuramente le sue evoluzioni la porteranno ad essere sempre più sfruttata negli anni a venire.

Come funziona la blockchain

Il funzionamento della blockchain prevede che ci siano degli attori, i nodi, che gestiscono la rete, che convalidano le transazioni tramite meccanismi di consenso, creando dei blocchi che si uniscono l’uno all’altro.

Ma cos’è un nodo blockchain? Cosa sono i blocchi? E come funzionano i meccanismi di consenso? Vedremo meglio ogni aspetto appena citato.

I nodi

I nodi della blockchain sono coloro che fanno funzionare la rete grazie ai loro dispositivi. Sono autorizzati ad avere una copia della blockchain. I nodi comunicano tra di loro e sono identificati in modo univoco.

Il loro ruolo è fondamentale in quanto:

• Convalidano le transazioni;
• Salvano le transazioni, creando i blocchi e concatenano i blocchi della blockchain;
• Trasmettono gli aggiornamenti della blockchain agli altri nodi.

Le transazioni

La transazione è il primo step che forma la blockchain. Avviene quando un soggetto A deve inviare qualcosa ad un soggetto B. Soggetto A, Soggetto B, e trasmissione sono i componenti della transazione. L’ID di entrambi i soggetti e l’oggetto trasmesso vengono registrati nella transazione.

La transazione viene condivisa con tutti i componenti della rete di computer che possono essere distribuiti per tutto il mondo. Risolvendo dei complessi calcoli, la rete di computer convalida la transazione. Ogni transazione riporta un timestamp.

Un insieme di transazioni di questo tipo forma un blocco.

I blocchi

Le transazioni vengono racchiuse nei blocchi. Ogni blocco raccoglie un certo numero di transazioni che vengono registrate in modo permanente.

Il network che gestisce la blockchain in realtà valida i blocchi, e una volta validati i blocchi ha validato automaticamente tutte le transazioni. I blocchi vengono convalidati risolvendo dei complessi calcoli. A risolverli sono i miner.

Un blocco validato è chiuso ed entra a far parte della blockchain. I blocchi validati vengono incatenati e resi immutabili.

I meccanismi di consenso

I blocchi vengono convalidati in base al meccanismo di consenso che fa in modo che i nodi e di conseguenza i miner si mettano d’accordo per certificare la validità dei dati racchiusi nel blocco.

Ecco i più comuni.

Proof of Work (PoW).

L’algoritmo di consenso più noto, usato anche da Bitcoin, è la Proof of Work (PoW). Questo sistema prevede che i miner risolvano dei complessi calcoli matematici.

Il primo miner a risolvere il calcolo lo trasmette a tutta la rete, e “mina” il blocco. Questo meccanismo richiede tanta potenza di calcolo (hashrate) e un alto consumo di energia.

Proof of Stake (PoS)

Nel 2011 è stato introdotto un altro algoritmo noto come Proof of Stake (PoS). In questo sistema i blocchi sono validati da validatori scelti in modo pseudo casuale tra coloro che hanno token che hanno in staking (cioè bloccati) sulla blockchain.

Non sono presenti calcoli matematici da risolvere ma è necessario avere dei token per poter partecipare al sistema. Ethereum sta passando dalla PoW alla PoS.

Delegated Proof of Stake (DPoS)

Questo sistema noto anche come DPoS è stato introdotto dalla blockchain di EOS. Simile alla PoS, prevede che ci sia un voto tra coloro che hanno dei token in stake per eleggere i validatori della blockchain.

Proof of Authority (PoA)

Nella Proof of Authority (PoA) i validatori sono scelti in base alla loro reputazione. Sono quindi in numero ridotto rispetto agli algoritmi precedenti e questo rende la blockchain più scalabile ma meno decentralizzata.

I fork

Quando il network che gestisce la blockchain modifica le regole di funzionamento, si parla di fork.

Si parla di soft fork in caso di aggiornamento condiviso. Si parla di hard fork in caso di cambiamenti significativi del protocollo.

Gli hard fork non condivisi dall’intero network possono dare origini ad uno sdoppiamento della catena che condivide la concatenazione passata ma prende una direzione diversa rispetto all’originale.

Il trilemma della blockchain

Una blockchain dovrebbe garantire tre fattori:

• Sicurezza,
• Decentralizzazione,
• Scalabilità.

Il compromesso per la garanzia di questi tre aspetti prende il nome di trilemma della blockchain, questa è la definizione che gli ha dato il fondatore di Ethereum, Vitalik Buterin.

Infatti, spesso i team di developer delle blockchain privilegiano due aspetti a scapito del terzo.

Manca tuttora una soluzione che consenta di non dover mettere da parte uno dei tre aspetti per privilegiare gli altri due.

Solitamente la decentralizzazione e la sicurezza viaggiano a braccetto.

Il fatto che non ci sia un’autorità centrale a prendersi la responsabilità del funzionamento della blockchain, fa in modo che ogni membro della comunità sia impegnato nel controllo delle attività della catena. È l’intera rete che coopera per la sicurezza della blockchain. Questo però si traduce in problemi di scalabilità.

Detto in altre parole, la blockchain è lenta nel validare le transazioni che per questioni di sicurezza devono essere approvate dalla community.

Una soluzione alla scalabilità è limitare l’ampiezza della rete blockchain. Ma questo va a scapito della decentralizzazione e anche a scapito della sicurezza perché la blockchain diventa più facilmente attaccabile.

Sono allo studio diverse soluzioni, ad esempio:

• Lightning Network in Bitcoin,
• Ethereum 2.0,
• Ralay chain e parachain su Polkadot.

L’implementazione di queste soluzioni favorirà probabilmente non solo la scalabilità delle blockchain, ma anche, in definitiva, la diffusione della tecnologia.

Perché la blockchain è sicura

La blockchain è considerata una tecnologia sicura per diverse ragioni a partire dalla sua immutabilità e decentralizzazione.

Il fatto che ogni blocco sia incatenato al precedente e che né ordine né contenuto possano essere alterati, fa in modo che le informazioni in esso racchiuse non possano essere mai cambiate. In pratica l’aggiornamento della blockchain si muove sempre verso i blocchi successivi, senza mai tornare ai precedenti.

Se anche un attore malintenzionato volesse compromettere il funzionamento della blockchain, avrebbe bisogno di controllare almeno il 51% del network (si parla proprio di attacco del 51%).

Un tentativo del genere nelle blockchain più importanti richiede molte risorse e molta potenza di calcolo, ecco perché non è conveniente. Laddove dovesse accadere la parte “buona” ricorrerebbe ad un hard fork con sdoppiamento della catena.

Applicazioni della blockchain

Siamo abituati a pensare alla blockchain come alla tecnologia che regola il funzionamento e la circolazione delle monete digitali.

Ma la blockchain può fare molto di più tanto che aziende, enti e istituzioni pubbliche e private, la stanno integrando, sfruttando il potenziale.

Ecco alcuni delle applicazioni della tecnologia blockchain che la stanno rendendo molto popolare:

Questi sono solo alcuni casi di uso di sistemi blockchain per l’archiviazione di dati.

Il suo successo, oltre a Bitcoin è dovuto, alla sicurezza garantita. A differenza della semplice archiviazione di dati su un comune server, grazie alla blockchain, i dati sono maggiormente protetti e garantiti da frodi, contraffazioni e anche distruzioni.

Se un server va offline, i dati sono inaccessibili. Se un nodo della blockchain smette di funzionare, il resto della blockchain funzionerà ugualmente. Se un nodo viene hackerato o un attore è malintenzionato, il suo tentativo di corrompere la blockchain sarà respinto dagli altri nodi.

Queste caratteristiche spiegano perché la blockchain oggi è utilizzata anche da colossi come Microsoft, Amazon, Carrefour e altri ancora.

Vediamo alcuni degli usi più importanti.

Blockchain e criptovalute

L’utilizzo più comune della blockchain è con le criptovalute. Non a caso la blockchain è la “madre” in un certo senso di Bitcoin. Dal 2008 ad oggi sono nate molte altre blockchain con altrettante criptovalute.

Alcune, come la blockchain di Ethereum, ospitano non solo Ethereum ma anche altri token di tipo ERC20.

La nascita delle criptovalute, proprio grazie alla blockchain, ha permesso la creazione e la circolazione di una forma di denaro elettronica che non fosse emessa da alcun ente centrale.

Le criptovalute, grazie alla blockchain, sfuggono al controllo dei governi e alle normali dinamiche inflazionistiche. Ecco perché hanno molto successo nei paesi totalitari e in crisi economica.

La blockchain è fondamentale per regolare la produzione e circolazione delle criptovalute. In alcuni casi la blockchain conosce anche altre applicazioni e i token che produce servono solo a regolare il funzionamento, come nel caso di Polkadot che progetta un web decentralizzato.

Blockchain e finanza

Le banche stanno iniziando ad integrare la blockchain nei loro servizi finanziari. La blockchain infatti può lavorare 24 ore su 24, consentendo transazioni veloci, anche nei fine settimana.

Il tutto garantendo la trasparenza delle informazioni e la sicurezza delle stesse. La blockchain inoltre può migliorare l’intera organizzazione degli istituti di credito eliminando processi che ancora oggi avvengono manualmente.

Blockchain e tracciabilità

La tracciabilità dei prodotti è uno dei settori dove la blockchain sta conoscendo una forte espansione. Tracciando un bene con la blockchain, il consumatore finale è in grado di vedere il percorso del prodotto, dal campo fino a quando arriva alla propria tavola.

Il voto su blockchain

Questo è uno dei campi sperimentali tra i più curiosi. La blockchain garantirebbe elezioni corrette, a prova di brogli.

Tuttavia resta da definire come mantenere la segretezza del votante rispetto al voto espresso. Sono stati fatti degli esperimenti in West Virginia.

Esempi di blockchain

In principio fu Bitcoin, ma la verità è che esistono ad oggi tantissime altre blockchain e molte di queste non hanno niente a che fare con le criptovalute.

Quante blockchain esistono

È difficile dire con certezza quante sono le blockchain esistenti. Se andassimo a considerare il solo settore delle criptovalute, sappiamo che oggi esistono circa 20.000 criptomonete, ma di queste, molte non hanno una propria blockchain, poggiandosi su Ethereum o Binance ad esempio.

Per cui una stima approssimativa indica che potrebbero esserci circa un migliaio di differenti blockchain.

Quali sono le blockchain più famose

Fare un elenco di blockchain è un’impresa ardua. Possiamo dire senza timore di smentita che la blockchain più famosa è senz’altro quella di Bitcoin. Tuttavia ci sono altre blockchain che meritano di essere menzionate.

Bitcoin

L’abbiamo detto, è stata la prima blockchain, ad oggi è sicuramente la più conosciuta, perché regola la circolazione di BTC, la prima criptovaluta per capitalizzazione.

Ethereum

Può considerarsi una blockchain rivoluzionaria perché ha ampliato i casi d’uso della tecnologia, andando oltre la circolazione di Ether.

Ha inaugurato settori quali la DeFi, che sta cambiando radicalmente il mondo della finanza, e gli NFT, che stanno stravolgendo il concetto di arte, giochi e collezionismo.

Hyperledger Fabric

Si tratta di un progetto della Linux Foundation, che sviluppa soluzioni per l’implementazione dalla blockchain nelle aziende.

È stata adottata da 148 aziende che la utilizzano in svariati settori: finanziario, bancario, sanitario, Internet of Things (IoT), supply chain, manifattura e tecnologia.

Quorum blockchain

Questa blockchain è stata inizialmente sviluppata da JP Morgan e poi acquistata da Consensys. Creata sulla base di Ethereum, è un progetto open source dedicato alle aziende che vogliono implementare la blockchain.

Conclusioni

Al termine di questa lunga guida su cos’è la blockchain, è doveroso dire che si tratta di una tecnologia sicuramente promettente, ma non della panacea di tutti i mali.

La blockchain, garantendo decentralizzazione, trasparenza, velocità nelle transazioni, ha il merito di aver iniziato un cambiamento nella circolazione della moneta e nella regolamentazione dei contratti.

Tuttavia presenta diversi aspetti negativi. L’algoritmo di consenso Proof of Work è accusato di essere particolarmente energivoro. I casi di uso fraudolento con la blockchain non mancano. Del resto è vero che i dati sono immutabili, ma nessuno può garantire che il dato inserito sia corretto. Manca ancora una regolamentazione che ne disciplini l’uso.

Però le sue potenzialità sono certamente enormi e trattandosi di una tecnologia giovane, non resta che vedere cosa le riserva il futuro.