Come funziona la blockchain?

Negli ultimi due anni, è difficile evitare il termine “blockchain”. Se 10 anni fa solo gli esperti di tecnologia si preoccupavano di capire di cosa si trattasse, ora il termine si è diffuso ovunque, ma comunque la maggior parte di noi ha solo un’idea vaga di questa tecnologia. Scopriamo cos’è una blockchain e come funziona. 

Che cos’è la Blockchain?

Iniziamo definendo ciò che non è, poiché la maggior parte delle persone che intraprende il viaggio nel mondo della blockchain e delle crypto commette lo stesso errore. 

La blockchain non è un linguaggio di programmazione, una codifica crittografica o un framework di Python o di qualche altro linguaggio. E, cosa importante, non è la stessa cosa delle crypto, anche se i termini sono strettamente correlati. 

La blockchain è una tecnologia completamente nuova. È un particolare tipo di database di serie di dati immutabili con timestamp, gestito da una rete di computer invece che da una singola entità centralizzata. Tutte le informazioni sono crittograficamente cifrate. La blockchain è programmata per essere impossibile da hackerare. 

La blockchain viene spesso spiegata come una tecnologia di registro distribuito, dove il registro è inteso come una raccolta di записи sulle transazioni. Per esempio, il computer che registra le operazioni può essere un registro. L’intero insieme di tutti i registri è unito in una sola rete e registra transazioni che possono essere programmate per tracciare praticamente qualsiasi cosa. Ogni transazione, a partire dalla primissima, viene registrata per sempre sulla blockchain. 

Nessun dato sulla blockchain può essere controllato dall’autorità centrale e tutte le operazioni sulla rete sono visibili a tutti i partecipanti della rete, proprio come un foglio di calcolo online modificato da molte persone contemporaneamente. Ma nella blockchain stiamo parlando di migliaia di computer. 

Anche se è difficile dire con certezza chi abbia creato la blockchain, la prima descrizione di questa tecnologia si trova nel libro di Stuart Haber e W. Scott Stornetta “Journal of Cryptography”, pubblicato nel 1991. Consideravano la tecnologia come un modo per apporre timestamp a documenti digitali e verificarne l’autenticità.

Che cos’è un Block e come memorizza i dati?

A differenza dei database tradizionali, in cui i dati sono archiviati in colonne, tabelle o file, tutte le informazioni sulla blockchain sono organizzate in sequenze o gruppi collegati tra loro chiamati blocchi. Insieme formano una chain — una linea continua di blocchi. Ogni block è sostanzialmente una pagina del registro con una determinata quantità di transazioni registrate. 

La chain di blocchi non appartiene a un computer centrale, ma è gestita dai nodi della blockchain — computer uniti in una rete peer-to-peer. 

Ogni blocco ha tre componenti principali: 

• Dati — possono variare a seconda dell’uso specifico della blockchain. Possono contenere dettagli sulle transazioni (dati, importo, destinatario e mittente), sui prodotti (nelle supply chain) oppure, ad esempio, sulle cartelle cliniche. 
• Hash — è una funzione crittografica che trasforma tutti i dati in ingresso in una stringa di numeri di lunghezza fissa. In altre parole, è una firma digitale univoca che identifica il blocco e il suo contenuto. 
• Hash del blocco precedente — questa parte rende possibile una blockchain; poiché ogni blocco successivo contiene l’hash di quello precedente, la rete diventa molto sicura. 

Come funziona la Blockchain?

Il funzionamento della blockchain è un processo in più fasi.

1. 1. Due parti decidono di scambiare un’unità di valore e una di loro inserisce i dati per avviare la transazione.  
2. 2. La transazione viene autenticata dalla tecnologia.  
3. 3. Viene creato un nuovo blocco sulla blockchain che include un insieme di transazioni, tra cui quella in questione.
4. 4. Questo blocco viene inviato a ogni nodo della rete.
5. 5. I nodi autorizzati verificano la transazione e, se è corretta, la aggiungono alla blockchain esistente. I nodi possono essere chiamati miner (nelle reti Proof-of-Work) oppure staker (nelle blockchain Proof-of-Stake). 
6. 6. La transazione viene finalizzata tramite la distribuzione dell’aggiornamento su tutta la rete. 

Come viene protetta la Blockchain?

La natura dell’hash nelle reti blockchain la rende immutabile. Il blocco A punta al blocco B, il blocco B punta al blocco C e così via. Questo sistema rende impossibile contraffare un blocco senza modificare l’intera catena. Se cambi qualcosa nel blocco, ciò influenzerà l’hash del blocco e il blocco successivo, che avrebbe dovuto puntare a quello precedente, diventerà non valido. 

Ma il solo hashing non sarebbe sufficiente a proteggere adeguatamente la rete. I computer moderni sono molto veloci e sono in grado di calcolare migliaia di hash al secondo, quindi, in teoria, un malintenzionato può alterare l’hash di un blocco e poi calcolare e modificare gli hash dei blocchi successivi per nascondere la falsificazione. 

Meccanismi di consenso 

Per prevenire tali manomissioni, ogni blockchain utilizza un processo di validazione specifico, chiamato meccanismo di consenso. Significa che, affinché qualcosa accada sulla rete, i suoi utenti devono trovare un accordo, o consenso. 

I protocolli di consenso più comuni sono Proof-of-Work e Proof-of-Stake. In entrambi i casi, i nodi devono verificare se il nuovo blocco soddisfa i requisiti del meccanismo di approvazione scelto per essere aggiunto alla chain. Se i requisiti sono validi, il blocco diventa parte della chain e i nodi continuano ad aggiungerne altri. Se il consenso non è possibile, il processo di aggiunta di nuovi blocchi si interrompe finché la causa del problema non viene individuata e risolta. 

Può accadere che nodi diversi considerino validi blocchi diversi e, in questo caso, la catena più lunga sarà considerata la blockchain principale e quella più corta verrà scartata. 

Il processo non richiede molto tempo, poiché tutti i calcoli vengono eseguiti dai computer. Per esempio, sulla blockchain di Bitcoin, servono circa 10 minuti per calcolare la prova e aggiungere il blocco. La frequenza della validazione rende ancora più difficile manomettere gli asset. Su reti enormi come Bitcoin o Ethereum, che contengono centinaia di migliaia di blocchi, è praticamente impossibile manipolare la chain.  

L’unico modo in cui le grandi blockchain possono essere falsificate è se più del 51% dei partecipanti al processo di validazione decide di riscrivere il registro. In questo caso, sarà possibile inserire e approvare qualsiasi dato e fare qualunque cosa con la transazione, persino spendere due volte gli stessi token o rimuoverli dalla chain. 

Conclusione 

La tecnologia blockchain consente alle persone di creare sistemi affidabili per registrare qualsiasi tipo di dato e rimuove qualsiasi forma di autorità da tali operazioni. Gli utenti fanno affidamento esclusivamente sui dati e sulla tecnologia per garantire l’autenticità delle informazioni. 

Vari tipi di istituzioni sociali in tutto il mondo stanno iniziando a comprenderne il potenziale e ad adottare la tecnologia blockchain. Viene utilizzata principalmente per il trasferimento sicuro di informazioni personali da parte di istituzioni finanziarie, governi, settore sanitario e tecnologia.