Cos’è la Blockchain e Come Funziona

La blockchain è un registro digitale distribuito che consente di registrare e verificare transazioni senza la necessità di un’autorità centrale.

Questa tecnologia è alla base di molte criptovalute e permette a una rete di utenti di condividere e aggiornare un database comune secondo regole crittografiche e meccanismi di consenso.

In questa guida vedremo cos’è la blockchain, come funziona e quali sono le sue caratteristiche principali.

Analizzeremo inoltre i vantaggi e i limiti di questa tecnologia e i principali ambiti di applicazione, distinguendo tra utilizzi reali e casi d’uso spesso citati ma ancora poco concreti.

Cos’è la Blockchain?

La Blockchain è un registro digitale che raccoglie la storia di tutte le transazioni relative ad una specifica criptovaluta.

Il termine blockchain deriva dall’inglese “chain of blocks” e indica una struttura di dati composta da blocchi collegati tra loro tramite crittografia.

Le transazioni vengono raggruppate in blocchi che, a intervalli regolari, vengono aggiunti alla catena tramite un meccanismo crittografico di collegamento tra blocchi.

Il risultato è una catena di blocchi in continua espansione che rappresenta lo stato contabile della rete.

Quante Blockchain Esistono?

Ogni criptovaluta ha la propria blockchain, che di solito porta lo stesso nome della criptovaluta.

Oggi esistono migliaia di blockchain diverse. Secondo i dati raccolti da piattaforme di analisi come CoinMarketCap, sono state create oltre 38 milioni di criptovalute, ognuna con una propria infrastruttura o derivata da protocolli esistenti.

Per esempio, il protocollo Bitcoin ha la sua blockchain chiamata Bitcoin Blockchain, e raccoglie tutte le transazioni del suo token nativo bitcoin (con la b minuscola).

Il token è presente negli exchange di criptovalute con la sigla BTC o XBT.

Tuttavia, di tecnologia blockchain si iniziò a parlare con foga poco dopo l’arrivo di Bitcoin, quando emersero le prime criptovalute alternative dette altcoin o, nello slang dell’ambiente, shitcoin.

Tipologie di Block-chain

I principali tipi di Blockchain sono 2:

Blockchain private o permissioned. Infrastrutture in un qualche tipo di autorità sarà responsabile di autorizzare l’ingresso di nuovi membri e i diritti relativi. Un esempio è la nota criptovaluta Ripple.

Blockchain pubbliche o permissionless. Infrastrutture dove chiunque può unirsi alla rete ed avrà gli stessi diritti di modifica, verifica e convalida dei blocchi degli altri utenti. Gli esempi più noti sono Bitcoin, Ethereum, Atom ed altre ancora.

Esistono anche altri tipi di registri distribuiti (Distributed Ledger Technology – DLT (1) che spesso sono un ibrido fra questi due modelli.

Le blockchain più comuni sono quelle aperte e pubbliche. 

Come vedremo nel paragrafo successivo, la funzione primaria di questa tecnologia è minimizzare la fiducia verso un’autorità centrale per creare un’alternativa dove le persone non hanno bisogno di fidarsi di nessuno.

Questa è la  natura rivoluzionaria della Blockchain. Tuttavia, non tutte le blockchain sono rivoluzionarie.

Per ovvi motivi, quindi, nel resto dell’articolo farò riferimento alle infrastrutture pubbliche e permissionless, come quella di Bitcoin.

Caratteristiche delle Blockchain

La blockchain presenta delle caratteristiche particolari che lo rendono uno speciale registro contabile. Vediamole:

Regole condivise e verificabili

Per aggiornare il registro rappresentato dalla blockchain, esistono delle regole specifiche e condivise dagli attori della rete.

Queste regole devono essere rispettate affinchè un blocco venga aggiunto alla catena. Se un blocco non rispetta queste regole, esso viene automaticamente rigettato.

Inoltre, nessun utente ha più potere di un altro. Ogni cambio alle regole non può essere imposto ma deve essere accettato dagli utenti per essere effettivo.

Immutabilità

Ogni blocco immesso nella blockchain, porta con sé diversi dati come il timestamp e l’hash del blocco precedente (una specie di impronta digitale crittografica del blocco).

Di conseguenza, ogni blocco non può essere manomesso senza prima dover manomettere tutti gli altri blocchi.

Modificare una transazione registrata richiederebbe la riscrittura di tutti i blocchi successivi e il controllo di una quantità enorme di potenza computazionale.

Questa operazione rende un eventuale attacco alla rete economicamente impraticabile nella maggior parte dei casi.

Ogni nuovo blocco deve quindi essere in sintonia con tutti i blocchi precedenti, facilitando il processo di verifica.

Decentralizzazione e trasparenza

La blockchain pubblica permette di raggiungere il consenso su attività specifiche, come lo scambio di valore, sfruttando la trasparenza radicale del registro.

Questo meccanismo elimina la necessità di intermediari finanziari o autorità centrali per convalidare le transazioni.

Per questo, ogni utente avrà una copia della blockchain che può autonomamente verificare e validare nel suo contenuto.

Il risultato è un ecosistema di utenti (peers) con pari poteri e nessuna autorità.

Ogni peer può verificare da solo e senza fidarsi di nessuno che i blocchi della blockchain rispettino le regole del network.

La decentralizzazione (e cioè la presenza di più attori con gli stessi poteri) è anche necessaria per difendere la rete da tentativi di attacco o centralizzazione.

Come Funziona la Blockchain

A questo punto abbiamo capito che la blockchain è un libro mastro digitale che raccoglie le transazioni della rete di utenti che utilizzano una criptovaluta.

Ora è importante capire chi gestisce la blockchain e come funziona.

La blockchain è mantenuta da una rete di nodi che verificano e aggiornano il registro delle transazioni.

Questi nodi possono contemporaneamente creare i blocchi della catena o verificare i blocchi creati dagli altri nodi.

Chi vuole sottomettere un blocco da appendere alla blockchain dovrà eseguire delle specifiche azioni, che variano a seconda dell’algoritmo di consenso della criptovaluta.

Gli algoritmi di consenso più comuni sono la Proof-of-Work (PoW) ed la Proof-of-Stake (PoS).

Con la Proof-of-Work, i minatori che vogliono minare un blocco dovranno fare dei calcoli matematici con cui validare le più recenti transazioni e aggiornare lo stato contabile della blockchain.

In Bitcoin, è proprio da questa attività, detta mining, che si creeranno nuovi bitcoin.

Nella Proof of Stake, invece, la creazione del blocco e la validazione delle transazioni richiede un ingente quantitativo di token nativi da parte del partecipante (il validatore), che verrà scelto a caso e potrà creare un blocco.

Questo meccanismo presuppone che il partecipante, possedendo un ingente quantitativo di token, non tenti di manipolare il registro o inserire transazioni fittizie.

Il rischio di essere scoperto comporterebbe infatti la perdita della propria quota tramite lo slashing, rendendo il tentativo di frode economicamente svantaggioso.

Se vuoi approfondire ulteriormente, guarda questo video:

Il trilemma delle blockchain

Gran parte del chiasso attorno alle criptovalute è legato a ciò che le rispettive blockchain permetterebbero di fare.

La blockchain di Bitcoin, ad esempio, è incentrata sulla decentralizzazione del network e sul permettere transazioni incensurabili di bitcoin da un utente ad un altro.

Altre blockchain (Ethereum, Solana, etc.) invece supportano nativamente Smart Contract ed ulteriori funzionalità che abilitano operazioni con obiettivi diversi (DeFi, NFT, DAO, etc.)

Questa è uno dei più comuni fraintendimenti nel settore ed è il concetto alla base del Trilemma delle Blockchain (2).

Il Trilemma della Scalabilità rappresenta il vincolo strutturale per cui una rete decentralizzata non può massimizzare contemporaneamente Decentralizzazione, Sicurezza e Scalabilità.

Il miglioramento di una di queste proprietà richiede un trade-off (compromesso).

Ad esempio, l’implementazione di funzionalità complesse o l’aumento della capacità transattiva innalza drasticamente i requisiti hardware necessari per gestire un nodo della rete.

L’aumento dei costi computazionali e del capitale richiesto per l’infrastruttura crea una barriera all’entrata tecnica ed economica.

Quando solo pochi attori specializzati possono permettersi di validare il network, la decentralizzazione diminuisce sensibilmente.

La gestione del protocollo si concentra nelle mani di chi possiede le competenze e le risorse per mantenere nodi performanti.

Questo spiega come mai molte criptovalute hanno pochissimi validatori, o hanno molti validatori che però fanno capo a dei servizi centralizzati (tipo Amazon Web Server o Infura).

Ad esempio, nel caso di Ethereum il numero di nodi è significativamente inferiore rispetto a Bitcoin: secondo dati pubblici disponibili su Etherscan (Ethereum Node Tracker), la rete conta poco più di 10.000 nodi attivi.

Questo dato riflette requisiti tecnici più elevati e una maggiore tendenza alla centralizzazione dell’infrastruttura rispetto al protocollo Bitcoin.

Una struttura di questo tipo disincentiva la decentralizzazione e, di conseguenza, riduce sicurezza e neutralità della criptovaluta stessa.

Al contrario, i requisiti per creare un nodo Bitcoin sono volutamente bassi perchè la decentralizzazione del network e la sua sicurezza rappresentano la priorità assoluta.

Questo si riflette anche nel numero di nodi attivi: secondo dati pubblici (bitnodes.io), la rete Bitcoin conta decine di migliaia di nodi distribuiti a livello globale.

Si tratta di un ordine di un livello di decentralizzazione difficilmente replicato da altre blockchain.

La scalabilità viene invece risolta tramite protocolli costruiti sopra quello principale, i cosiddetti overlay protocols (o Layer 2), come il Lightning Network.

Possiamo affermare con certezza che l’unica criptovaluta decentralizzata, neutrale e globale sia Bitcoin. (se non la pensi così, ti invito a commentare con la tua opinione a riguardo).

Vantaggi della Blockchain

1- Fiducia

Essendo tutto basato su regole matematiche e incentivi economici reali, non c’è un autorità superiore di cui bisogna fidarsi nella speranza che non agisca in maniera illecita. La fiducia riposta nel sistema è minimizzata.

2 – Sicurezza

La sicurezza deriva dall’uso di crittografia, incentivi economici e validazione distribuita tra migliaia di nodi.

L’assenza di un comando centrale elimina i singoli punti di fragilità (Single Point of Failure), garantendo una resilienza superiore ai registri centralizzati grazie alle risorse computazionali collettive.

3 – Trasparenza

Dal momento che tutto è verificabile da chiunque, questi registri distribuiti globali permettono a tutti di conoscere le informazioni ricercate in tempo reale, senza fare affidamento a terzi per certificazioni.

4 – Neutralità

In una blockchain decentralizzata, tutti hanno pari poteri e non ci sono intermediari o autorità con il potere di influenzare il funzionamento del sistema o acquisire più poteri

5 – Efficienza economica

L’assenza di intermediari riduce enormemente i costi generali poichè non ci sono bocche da sfamare nel mezzo del procedimento.

Svantaggi della Blockchain

1 – Privacy

Essendo le blockchain pienamente trasparenti, le informazioni sono pubbliche e non possono essere oscurate.

Questo pone dei problemi poiché rende le criptovalute come Bitcoin tracciabili complicandone la necessità di privacy.

2 – Lenta e Costosa

Una blockchain richiede che il libro mastro digitale sia condiviso tra molti utenti e che il processo di aggiornamento segua regole verificabili da chinque.

Questo processo è totalmente inutile e senza senso in molti campi, ma indispensabile in altri.

3 – Immutabilità

Questo non è necessariamente uno svantaggio. Una volta che i dati sono stati registrati, ad esempio una transazione in bitcoin, questa non può essere cancellata o modificata.

4 – Dati

La tecnologia blockchain è una catena di blocchi in continua espansione.

Questo vuol dire che le dimensioni di questo database distribuito cresce di continuo, andando a richiedere risorse maggiori a chi detiene un nodo.

5 – Tipologie di attacco sconosciute 

Trattandosi di tecnologie emergenti, molte blockchain e i relativi smart contract sono ancora in una fase di consolidamento sul mercato.

Per questo motivo, emergono frequentemente nuovi vettori di attacco che ne compromettono l’efficienza, come i DDoS, il 51% attack o il Sybil attack.

Ambiti di Applicazione della Blockchain

Quotidianamente emergono dibattiti sugli ambiti di applicazione della blockchain.

Nella maggior parte dei casi, queste proposte non sono altro che strategie di marketing o narrazioni promosse da sedicenti esperti.

Molto spesso la blockchain viene menzionata a scopo promozionale, senza che nel progetto reale venga effettivamente implementata.

In altri casi, ci si trova di fronte a soluzioni inefficienti che tentano di sostituire sistemi centralizzati già ottimizzati.

Tuttavia, seppure inefficienti, questi sistemi permettono a chi usa la blockchain di definirsi altamente “innovativo”. Un aspetto essenziale per finire su riviste patinate ed impressionare i lettori.

Ad oggi, il solo campo dove la blockchain ha trovato effettivi casi d’uso è quello dello scambio di valore economico.

In quel caso, la blockchain permette di coordinare un network globale e decentralizzato, che si fonda sulla sua moneta digitale o token.

Nonostante ciò, per onore di cronaca e completezza d’informazione, è opportuno analizzare i potenziali ambiti di applicazione della blockchain.

Di seguito i casi d’uso più discussi dal mercato, pur restando consapevoli che molti di essi potrebbero non superare mai la fase speculativa:

• Supply chain
• Servizi notarili e certificazioni
• Forme di governo e sistemi di voto
• Advertising e Media
• Finanza ed assicurazioni

Considerazioni Finali

In sintesi, la blockchain non è un’entità isolata, ma una componente dell’architettura più complessa delle criptovalute.

Considerarla l’unica innovazione è un errore di prospettiva: come in un sistema meccanico, la singola parte (blockchain) ha valore solo in funzione dell’intero protocollo.

Spesso, l’enfasi eccessiva sulla “tecnologia blockchain” a scapito della visione d’insieme genera un equivoco che alimenta speculazioni finanziarie prive di fondamento.

Ad oggi, Bitcoin rimane l’unica implementazione realmente decentralizzata capace di sfruttare la propria blockchain per garantire un’infrastruttura monetaria globale.

La vera rivoluzione non risiede nel registro distribuito in sé, ma nella creazione di un sistema sicuro, incensurabile e accessibile a chiunque.

Riferimenti

1. BIS, Bank for International Settlment, “What is distributed ledger technology?, https://www.bis.org/publ/qtrpdf/r_qt1709y.htm”
2. BitcoinPeople, “Il Trilemma delle blockchain, https://www.bitcoinpeople.it/trilemma-blockchain/”