Come funziona blockchain

Se ti sei interessato alle tecnologie emergenti negli ultimi anni, ti sarai sicuramente imbattuto nella blockchain. Questo intrigante sistema ha avuto origine già parecchi anni fa, ma ha visto le luci della ribalta quando le criptovalute (basate su questa tecnologia) sono diventate “di moda”.

Speculazione a parte, immagino tu sia curioso di conoscere come funziona blockchain nei suoi aspetti fondamentali, non necessariamente legati allo scambio di monete digitali. Ho indovinato? Bene, lascia che ti aiuti a fare un po' di luce sul tema. Cercherò di parlartene nel modo più semplice ed efficace possibile, spiegandoti le basi della suddetta tecnologia, le sue principali applicazioni odierne ecc., non addentrandomi, però, in tecnicismi eccessivi o nella matematica complessa che le sta alle spalle.

Ovviamente a questo mondo sono state create varianti più o meno dissimili tra loro, rendendo impossibile includere ogni piccola sfaccettatura del mondo blockchain in un singolo articolo. Vedremo quindi i sistemi principali di blockchain che hanno già dimostrato la loro affidabilità, lasciando alle piccole innovazioni legate a questa tecnologia il tempo di dimostrare se hanno o meno una ragione d'esistere.

Indice

• Blockchain: cos'è
• Blockchain: come funziona
  • Come funziona la blockchain per garantire la sicurezza delle transazioni
• Tipi di blockchain
  • Come funziona la blockchain di Bitcoin
  • Come funziona la blockchain di Ethereum
• Blockchain ed NFT
• Come funziona blockchain wallet

Blockchain: cos'è

Partiamo dalla base, ovvero dalla definizione di blockchain. Ebbene, la blockchain è un network chiuso su cui vengono scambiati dati tramite blocchi, i quali sono collegati tra loro tramite un sistema crittografato. Già su questo ci sarebbe moltissimo da dire, quindi cerchiamo di andare per passi.

Per prima cosa analizziamo il fattore network (rete), il quale non è affatto come la comune rete Internet che siamo abituati a conoscere (sebbene si acceda tramite essa), ma una cosa completamente differente. La rete blockchain è mandata avanti da dei terminali collegati tra loro e ci si può accedere solo tramite determinate applicazioni.
Da qui, la prima differenza, ovvero esistono chain pubbliche e aperte a tutti, dove chiunque può collegarsi e fare transazioni o diventare validatore (termine che vedremo in seguito), e chain private alle quali, di contro, solo un numero limitato di persone ha accesso.

Per esempio, sulla rete Bitcoin (la più famosa criptovaluta del mondo), chiunque può inviare transazioni e diventare validatore, quindi è da considerarsi una rete pubblica. Il fatto che la rete sia pubblica però non ne inficia la sicurezza, la quale è determinata da tutt'altri fattori, in primis il livello crittografico dei blocchi.

Dall'altra parte, alcune reti aziendali basate su blockchain dove, per esempio, possono operare solo i dipendenti, sono da considerarsi private.

Ma a cosa serve la blockchain? In realtà è un po' come la plastica o altri materiali d'uso comune; ci si può fare un po' di tutto. Il suo scopo è scambiare dati e conservarne la taccia nel tempo, tutto questo con un livello di sicurezza inarrivabile per altri sistemi (almeno in base alle conoscenze e tecnologie attuali, poi come ben sappiamo ogni tecnologia umana potrebbe nascondere potenziali vulnerabilità). Quindi è difficile dire a cosa potrebbe non servire, ovviamente nel campo informatico.

Facendo alcuni esempi un po' più pratici, però, la blockchain può essere utilizzata per il passaggio di denaro (come per Bitcoin), oppure per tener traccia perpetua delle filiere produttive aziendali. Certo, questo è difficile che venga applicato a oggetti comuni e di poco valore, ma ad esempio, per vini pregiati, auto di lusso e altri beni preziosi, avere dei tabulati inalterabili e non falsificabili che ne attestano la produzione e l'autenticità, diventa un valore aggiunto di non poco conto.

Blockchain: come funziona

Il concetto di blockchain e il suo funzionamento non si possono davvero comprendere fino a che non se ne capisce lo scopo principale, ovvero quello della decentralizzazione.

Facendo un rapido paragone relativo al denaro (se ne potrebbero fare altri, ma questo è più intuitivo), per scambiare del denaro tra due parti usando delle banche tradizionali, la transazione dev'essere approvata da un organo centrale.

Questo generalmente richiede molto tempo in quanto gli istituti di credito lavorano solitamente 5 giorni la settimana, in orario classico dalle 08.00 alle 16.00. La cosa crea tempi morti davvero enormi, infatti è molto maggiore il tempo in cui il servizio non è disponibile rispetto a quando lo è. Inoltre occorre aggiungere che si è sempre e comunque dipendenti dalle decisioni di un ente che, fondamentalmente, detiene il 100% del potere sugli averi dei clienti.

Ovviamente quest'affermazione va presa con le pinze, in democrazia non è così facile che i soldi vengano sottratti in maniera coatta dal conto, ma la possibilità esiste. Per questo, la blockchain è stata creata come un sistema che fosse assolutamente democratico tramite la decentralizzazione.

Questo è stato possibile tramite la delegazione del potere ai validatori: coloro che mandano avanti il network risolvendo il codice crittografato e approvando le transazioni. Come lo fanno è un tema che vedremo più avanti, ma per ora, ti basti sapere che qualunque decisione passa attraverso le loro mani.

Chi ha inventato Bitcoin non conta nulla, non esiste una Bitcoin S.P.A. e nessuna decisione o proposta viene fatta da un ente che fa capo a tutti. Le proposte per alterare il funzionamento base di Bitcoin vengono proposte dai validatori stessi, approvate tramite votazioni democratiche a cui deve partecipare un quorum minimo e si deve raggiungere una percentuale di consensi molto alta. Per farti un esempio, nel momento in cui scrivo, l'ultima proposta di Bitcoin doveva essere approvata con un minimo del 90% dei voti a favore.

Inoltre, questi miner sono incentivati a restare sempre operativi: se un nodo produce un blocco non valido, semplicemente non riceve la ricompensa, perdendo il tempo e l'energia investiti nel calcolo. Il disincentivo economico è dunque forte.

Nelle blockchain Proof-of-stake, ad esempio quella di Ethereum, esiste invece un meccanismo specifico chiamato slashing: se un validatore si comporta in modo scorretto (ad esempio proponendo blocchi contrastanti o cercando di validare due volte la stessa transazione) o se resta offline troppo a lungo, una parte dell'Ether messo in stake gli viene sottratta forzatamente dal protocollo. Questo meccanismo serve proprio a scoraggiare comportamenti fraudolenti o negligenti, e rappresenta la principale differenza rispetto al sistema di incentivi di Bitcoin, dove al massimo si perde la ricompensa di un blocco non valido, ma non si rischia di veder decurtato il proprio capitale.

Questo, unito alla velocità degli scambi che avviene in pochi secondi e al fatto che nessuno può toccare i wallet di chi possiede dei bitcoin, rende la blockchain un sistema estremamente efficiente e sicuro per ogni tipo d'attività finanziaria.

Come funziona la blockchain per garantire la sicurezza delle transazioni

Domanda molto comune tra gli interessati è quella legata a come funziona la blockchain per garantire la sicurezza delle transazioni, cosa non propriamente chiara o immediata da assimilare. Ci tengo a precisare una cosa però prima di scendere nel dettaglio.

Non tutte le blockchain sono sicure, non tutte le blockchain oggi sicure sono destinate a esserlo per sempre. Una cosa è sicura fino a prova contraria, quindi attenzione. Oggi Bitcoin è sicuro perché ha dimostrato negli anni che è impossibile bucarlo, ma il futuro non è garantito.

Due scenari su tutti vengono alla mia mente. Il primo quello dei computer quantistici (dei quali si fa un gran parlare), che potrebbero essere talmente potenti da bucare anche la rete Bitcoin. Altro scenario, il prezzo di BTC crolla o il costo del mining sale talmente tanto, che una grossa fetta di miner lascia il business e la sicurezza di rete crolla (in forma esponenziale al numero di miner che lasciano), rendendola molto meno sicura. Detto questo, ci sono vari metodi per garantire la sicurezza.

• Chiavi private — quando si esegue una transazione tra utenti, ognuno possiede una chiave privata e una pubblica. La chiave privata è ovviamente privata e, quando si esegue una transazione, il mandante firma la transazione con la propria chiave, che rimane segreta e crittografata. La blockchain verifica l'esattezza della chiave privata (e la firma) tramite una chiave pubblica, che è legata alla privata in forma matematica e fornisce la prova senza rivelare quella chiave privata. Malamente semplificato è un po' come su Telegram dove l'utente ha un username come identificativo per essere rintracciato, potendo mantenere segreto il numero di telefono, anche se i due sono collegati. Questa transazione firmata viene inserita in un blocco (solitamente insieme ad altre), il quale è un po' come un pacchetto sigillato da hash crittografici. Per alterarne i contenuti sarebbe necessario rompere i sigilli, il che sarebbe facilmente riconoscibile.
• Blocchi collegati — i blocchi non sono inviati a caso, ma inseriti in una catena (da qui blockchain) e ogni blocco contiene riferimenti al blocco precedente. Alterare l'ordine dei blocchi causerebbe una discrepanza di dati immediatamente visibile.
• Miner decentralizzati — tutti questi dati vengono controllati dai miner che, in caso di errori, non la inseriscono nel blocco che producono. Per essere chiari è come se un oggetto difettoso non venisse incluso nel pacco per la spedizione. Se però fosse il blocco ad avere problemi (ovvero il pacco) è il nodo stesso a rilevare l'errore e a bloccare il blocco corrotto. Il fatto che i miner siano così tanti, distribuiti per il mondo e non facciano riferimento a una singola entità, garantisce la loro imparzialità e impedisce loro di coordinarsi per un comportamento scorretto.
• Consenso — meccanismi di consenso come quello di Bitcoin o Ethereum (che vedremo tra poco), sono molto sicuri. In Bitcoin i miner propongono i blocchi alla rete (e le transazioni al suo interno). In caso di irregolarità, il blocco verrebbe rifiutato e il miner non guadagnerebbe nulla (perché i BTC vengono elargiti alla creazione del blocco valido). Allo stesso modo, in Ethereum i validatori hanno grandi quantità di ETH in stake, le quali potrebbero essere decurtate o requisite in toto in caso di comportamento fraudolento.

Tipi di blockchain

Siccome vi sono molte sfaccettature, per ora mi sono mantenuto sul generico riguardo ad alcuni aspetti fondamentali della blockchain, ma ora è arrivato il momento di scendere un po' più nel tecnico analizzando in dettaglio alcuni tipi di blockchain tra i più solidi (almeno nel momento in cui scrivo, come più volte detto questo campo è in continua evoluzione).

Come funziona la blockchain di Bitcoin

Se vuoi sapere come funziona la blockchain Bitcoin, te lo spiego subito. Qui la creazione dei blocchi e la sua gestione viene portata avanti tramite il sistema Proof-of-work, ovvero validazione da lavoro. Ma in che senso?

Semplice, per “lavoro” s'intende l'operato dei macchinari che gestiscono il network. Questi macchinari sono gli ASIC, ovvero una sorta di PC ma che ha come unico scopo quello gestire la rete. Questi sono estremamente potenti e costosi, oltre che energivori.

Quindi cosa ci guadagna il miner, ovvero il possessore di questi ASIC? Dei bitcoin ovviamente, con una certa quantità elargita per ogni blocco risolto. Quanti bitcoin? Ovviamente non è una cifra arbitraria ma è fissata nel codice stesso del network, la quale viene aggiornata ogni 4 anni tramite il taglio del 50% chiamato Halving.

In tutto questo, però, c'è una variabile importante da tenere in considerazione, ovvero la difficoltà della cifratura. Il codice del network non rimane costante, ma si adegua periodicamente in proporzione alla potenza di calcolo complessiva immessa nella rete: più miner (e più potenza) partecipano, maggiore diventa la difficoltà, e con essa la sicurezza, ma anche i costi e i consumi energetici.

Per capire l'entità del problema, minare bitcoin con la scheda grafica più potente al mondo, non porterebbe che a guadagnare pochi spiccioli al mese. I miner veri hanno apparecchiature da milioni di dollari, le quali consumano quantità spropositate d'energia. Molte sono state (e sono tuttora) le polemiche intorno a Bitcoin e alla sua fame di chilowatt, per questo alcune altre blockchain hanno trovato una soluzione.

Per maggiori dettagli su come funziona Bitcoin o come acquistare bitcoin, ti lascio ai miei articoli appena linkati.

Come funziona la blockchain di Ethereum

Visto Bitcoin, come funziona la blockchain di Ethereum? Questa è una di quelle chain che hanno sentito la pressione e la necessità di cambiare la loro essenza, rispettando le problematiche del mondo moderno. Ethereum infatti nasce con lo stesso principio di Bitcoin, ovvero il Prof-of-work spinto da hardware sempre più potenti. In seguito, però è stato implementato il passaggio al Proof-of-stake.

Fondamentalmente mantiene gli stessi principi di funzionamento della blockchain, con crittografia e blocchi, ma cambia il metodo di lavoro dei validatori. Per diventare validatore di Ethereum non serve avere un super computer, ma basta comprare una grossa somma di Ether (la moneta anche chiamata Ethereum) e bloccarli sulla chain stessa. Questo sistema è un po' difficile da spiegare ma è come se, chi ha i conti più grossi in una banca, avesse diritto di voto in amministrazione.

Meglio Bitcoin o Ethereum? Per la storia e il simbolo che rappresenta certamente Bitcoin, ma alla lunga, potrebbe pagare il prezzo di un sistema insostenibile. Se vuoi sapere più in dettaglio come comprare Ethereum, ti lascio al mio articolo dedicato.

Blockchain ed NFT

In ultimo è giusto fare una piccola menzione agli NFT, ovvero i non-fungible token che sono scambiati su una blockchain. Andando per ordine, il termine non-fungible token significa solamente che, al contrario di una moneta comune come un bitcoin, questo token è unico e insostituibile.

Insostituibile perché? Per il semplice fatto che gli NFT sono degli “attestati di proprietà” iscritti su un registro pubblico (la blockchain, in questo caso), i quali permettono di riconoscere la proprietà di un determinato bene digitale (es. una semplice immagine, che a quel punto viene equiparata a un'opera d'arte) rendendolo in qualche modo “unico”: come qualsiasi cosa nel mondo digitale, tecnicamente potrebbero essere realizzate delle copie perfette del contenuto originale (nel nostro esempio l'immagine) a cui fa riferimento l'NFT, ma solo una specifica copia — quella definita originale — risulterebbe legata all'NFT in questione, dandogli dunque un senso di esistere.

Questi token possono essere scambiati come un qualsiasi asset al mondo, ed ecco qui le basi su cui si è creata una delle più grandi bolle speculative degli ultimi tempi. Praticamente qualunque cosa digitale può essere racchiusa in un NFT, basta andare su portali come OpenSea (il più usato per gli NFT) e metterla in vendita in pochi clic.

Questo ha portato a un commercio di manufatti davvero pazzesco, andando a raggiungere cifre prive di qualsiasi fondamento… cosa che poi è crollata come un castello di carte al vento e oggi degli NFT si sente raramente parlare e quasi mai per ragioni buone. Certo le crypto sono stagionali e potrebbero esserlo anche gli NFT, quindi trattengo ulteriori giudizi. Se vuoi saperne di più su come creare NFT, ti lascio al mio articolo appena linkato.

Come funziona blockchain wallet

Capire come funziona blockchain wallet non è semplice, ma cercherò di essere il più semplificativo possibile (concedimi qualche eventuale e leggera imprecisione per rendere il tutto più masticabile). Per prima cosa, qualsiasi wallet non è come il portafoglio che hai in tasca, infatti al suo interno non c'è proprio nulla.

Le tue crypto non sono nel wallet, perché non sono qualcosa di fisico. Il wallet permette solo di gestire la tua chiave privata e pubblica (di cui ho parlato qui), la quale è ciò che ti permette di definire il possesso delle crypto. Sulla blockchain è registrato che la chiave privata “abfxz” possiede 1 BTC.

Il wallet, al quale ti sei registrato tramite la chiave privata “abfxz” (che è la frase seed), ti permette di agire come possessore di quel BTC agli occhi della rete. Il wallet non è un portafoglio, ma funziona come le chiavi della macchina, ovvero ti dà l'utilizzo di un qualcosa.

Quel qualcosa sono i tuoi averi registrati sulla tua chiave privata. Per questo puoi usare qualsiasi wallet e accedere sempre agli stessi fondi, mentre non puoi semplicemente accedere con le tue credenziali della banca a un'altra banca per gestire il conto.

Quindi, attenzione al wallet che usi. Se questo è inaffidabile, registrerà la tua chiave privata e sarà in grado di agire in tua vece, rubandoti tutti i tuoi crypto averi. Una volta che si accede con la chiave privata, poco importa chi ci sia dietro, agli occhi della rete quello è il possessore dei fondi.
Per maggiori informazioni sui wallet per cryptovalute, ti rimando al mio tutorial dedicato.

Autore

Salvatore Aranzulla

Salvatore Aranzulla è il blogger e divulgatore informatico più letto in Italia. Noto per aver scoperto delle vulnerabilità nei siti di Google e Microsoft. Collabora con riviste di informatica e ha curato la rubrica tecnologica del quotidiano Il Messaggero. È il fondatore di Aranzulla.it, uno dei trenta siti più visitati d'Italia, nel quale risponde con semplicità a migliaia di dubbi di tipo informatico. Ha pubblicato per Mondadori e Mondadori Informatica.