Hash e protocollo Bitcoin: Cos’è e dove viene utilizzato

raffigurazione di un hash bitcoin con dati transformati in blocchi

Gli hash sono uno di quei concetti fondamentali che trovi sparsi in diverse aree del funzionamento del protocollo Bitcoin.

In questo articolo facciamo il punto vedendo:

  • Cos’è un hash
  • Come funziona
  • In quali circostanze viene utilizzato

Cos’è un Hash

Un hash è una funzione matematica che trasforma un input di qualsiasi dimensione in un output di lunghezza fissa e specificata. Questo processo è noto come hashing e l’output viene chiamato hash digest.

Le funzioni hash sono ampiamente utilizzate in crittografia, nelle criptovalute e più in generale nella sicurezza informatica.

Gli hash giocano un ruolo cruciale sia nella protezione dei dati che nella verifica dell’autenticità di un dato. In generale, le caratteristiche principali di una funzione hash sono:

  • Non collision: Deve essere estremamente improbabile che due input diversi producano lo stesso output.
  • Deterministicità: Lo stesso input produrrà sempre lo stesso output.
  • Efficienza: La funzione hash può essere calcolata rapidamente.
  • Resistenza alla preimmagine: Deve essere matematicamente difficile risalire all’input originale a partire dall’output.
  • Resistenza alla seconda preimmagine: Deve essere matematicamente difficile trovare un secondo input che produca lo stesso output di un input già noto.

La funzione hash più utilizzata in Bitcoin è SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit).

Esempio:

Se applico una funzione hash 256 alla parole “bitcoin” e “Bitcoin” avrò due hash totalmente diversi:

  • SHA-256 di “bitcoin”: 6b88c087247aa2f07ee1c5956b8e1a9f4c7f892a70e324f1bb3d161e05ca107b
  • SHA-256 di “Bitcoin”: b4056df6691f8dc72e56302ddad345d65fead3ead9299609a826e2344eb63aa4

Dove si trova l’hash in Bitcoin?

Illustrazione delle 4 aree in cui la funzione di hash viene usata nel protocollo Bitcoin
4 aree in cui la funzione di hash viene usata nel protocollo Bitcoin

Gli hash sono utilizzati in diversi contesti all’interno del protocollo Bitcoin, per garantire l’integrità delle operazioni in varie aree del funzionamento della tecnologia. Vediamo alcuni dei principali utilizzi degli hash in Bitcoin.

Mining

Il mining di Bitcoin è una delle aree in cui l’hashing è letteralmente utilizzato di continuo.

Nel processo di creazione dei BTC (detto mining), i minatori combinano un insieme di dati (come ad esempio il nonce, il timestamp o le transazioni pending nella mempool) che, passati attraverso SHA-256, devono produrre un hash inferiore a un determinato valore stabilito dal protocollo.

Se il miner trova tale hash, potrà aggiungere un blocco della blockchain e quindi essere ricompensato con nuovi BTC.

La potenza di calcolo globale destinata al mining viene definita hash-rate.

Validità delle Transazioni

Ogni transazione in Bitcoin è identificata da un hash unico, che ne garantisce la verificabilità ed integrità.

Prima che una transazione venga inclusa in un blocco, i nodi della rete P2P di Bitcoin verificano che l’hash della transazione sia corretto, assicurando che i dati non siano stati alterati.

Indirizzi Bitcoin

Gli indirizzi Bitcoin sono essenzialmente hash delle chiavi pubbliche generate durante la creazione del wallet.

Quando un utente genera un nuovo indirizzo Bitcoin, la chiave pubblica viene passata attraverso una serie di funzioni hash (incluso SHA-256 e RIPEMD-160) per produrre l’indirizzo finale.

Merkle Tree

I Merkle tree sono strutture dati concettualmente simili ad alberi ed utilizzate per organizzare e verificare l’integrità delle transazioni in un blocco.

Ogni foglia del Merkle tree rappresenta l’hash di una singola transazione. Questi hash vengono poi combinati in coppie e passati attraverso la funzione hash fino a formare un singolo hash radice, noto come Merkle root.

Il Merkle root viene incluso nell’intestazione del blocco, permettendo di verificare rapidamente la presenza e la correttezza delle transazioni nel blocco. Anche questo dato entra a far parte dell’hash coinvolto nel mining.

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