Cos’è una Rete Peer-to-Peer e Perchè Bitcoin Ne Usa Una

Copertina Rete Peer 2 Peer di Bitcoin

Una rete peer-to-peer (P2P) è un tipo di rete informatica in cui tutti i componenti della rete (i nodi) hanno pari privilegi e responsabilità.

Questa struttura elimina la necessità di un server centrale, poichè i nodi del network scambiano direttamente informazioni tra di loro.

Dato che non esiste un server centrale che gestisce il flusso di dati, è possibile una distribuzione equa delle risorse e vengono ridotti i punti di vulnerabilità, rendendo la rete più resiliente agli attacchi e ai guasti.

Ma entriamo nei dettagli della rete peer-to-peer e di come Bitcoin ne sfrutta le proprietà.

Caratteristiche principali della rete Peer-to-Peer di Bitcoin

La rete peer-to-peer di Bitcoin si compone di “peer“, detti nodi, che collettivamente condividono transazioni e blocchi tra di loro. Questa architettura di rete permette a Bitcoin di operare senza un’autorità centrale, garantendo così la decentralizzazione e la resilienza della rete. 

Le caratteristiche principali della rete peer-to-peer nel contesto di Bitcoin sono:

  • Decentralizzazione: Non esiste un server centrale o un’entità che controlli l’intera rete. Ogni nodo è coinvolto nel processo di verifica e propagazione delle transazioni e dei blocchi.
  • Propagazione delle transazioni: Le transazioni vengono propagate attraverso la rete da un nodo all’altro, fino a raggiungere tutti gli attori della rete.
  • Verifica delle transazioni e dei blocchi: I nodi verificano autonomamente la validità delle transazioni e dei nuovi blocchi aggiunti alla blockchain.
  • Copie della blockchain: Tutti i nodi mantengono una copia completa della blockchain, indispensabile per verificare in autonomia i dati ricevuti.

Come funziona una rete Peer-to-Peer

Contrariamente alle tradizionali reti client-server dove i client richiedono risorse e servizi da un server centralizzato, nelle reti peer-to-peer i nodi comunicano tra di loro e condividono risorse dall’uno all’altro.

Esistono principalmente tre tipi di reti P2P sebbene le topologie di rete possono essere svariate:

  • Non strutturata: È semplice e facile da implementare, ma può essere inefficiente per il routing delle richieste. I nodi qui si connettono generalmente in modo casuale ed è il caso della rete peer 2 peer di Bitcoin o Gnutella.
  • Strutturata: Utilizza algoritmi specifici per organizzare i nodi in una struttura predefinita, che facilita il routing e la ricerca di risorse. Lightning Network usa un tipo di rete del genere proprio per efficientare le risorse e permettere i micropagamenti istantanei.
  • Ibrida: Un mix delle due per sfruttarne i vantaggi, come l’attuale Tor o l’ormai defunto Napster.

Nelle reti peer-to-peer,  quando un nodo vuole trovare una risorsa (come un file o un dato), invia una richiesta alla rete. Ad esempio, in una rete non strutturata come quella di BTC, la richiesta viene propagata a tutti i nodi fino a trovare la risorsa desiderata. 

A quel punto, i nodi che possiedono la risorsa rispondono alla richiesta inviando i dati direttamente al nodo richiedente.

I nodi Bitcoin possono unirsi o lasciare la rete dinamicamente. Ad oggi vi sono decine di migliaia di nodi Bitcoin raggiungibili e sparsi prevalentemente nei paesi occidentali.

Mappa mondiale illustrante i nodi della rete peer-to-peer di Bitcoin
Mappa illustrante i nodi della rete peer-to-peer di Bitcoin – fonte:bitnodes.io

È anche importante notare che nel protocollo Bitcoin i nodi si connettono tra loro in maniera randomica, formando una topologia dinamica che può adattarsi alle condizioni della rete. 

Questo è fondamentale poiché rende la rete adattabile e resistente ad attacchi. 

Ad esempio, se una percentuale di nodi (magari legati ad una specifica giurisdizione) si disconnettesse improvvisamente, la rete potrebbe sopravviverebbe e si adatterebbe alle condizioni ostili senza perire.

In che modo Bitcoin utilizza le proprietà della rete P2P

Bitcoin sfrutta le proprietà della rete P2P per creare una infrastruttura decentralizzata per la trasmissione delle transazioni e della blockchain. Ecco i principali utilizzi nel dettaglio:

Distribuzione e Propagazione delle Transazioni

  • Quando un utente crea una nuova transazione BTC, il wallet la trasmette ad un nodo, il quale la trasmette alla rete P2P. Questo è il motivo per cui avere un nodo Bitcoin ha tra i suoi vantaggi una migliore privacy.
  • La transazione viene propagata da un nodo all’altro della rete seguendo il gossip protocol. Ovvero senza un ordine preciso, ma passando da uno all’altro a seconda del più vicino.

Verifica delle Transazioni

  • Un nodo che riceve una transazione verifica che essa sia valida. La validazione sfrutta la crittografia per valutare, ad esempio, che la transazione sia correttamente firmata.
  • I miner raccolgono le transazioni verificate e le includono in un nuovo blocco. Unendo le transazioni ad altre informazioni, come il timestamp o il nonce, i miner potranno iniziare a minare un nuovo blocco. Tale attività seguirà le dinamiche dell’algoritmo di consenso di Bitcoin.

Distribuzione della Blockchain

  • Tutti i nodi mantengono una copia completa della blockchain di Bitcoin che aggiornano continuamente con le informazioni raccole. Se un nuovo nodo si unisce alla rete, deve scaricare l’intera blockchain per sincronizzarsi con gli altri nodi.
  • Quando un miner crea un nuovo blocco, lo trasmette alla rete P2P. Gli altri nodi verificano il blocco e, se valido, lo aggiungono alla loro copia e lo propagano ulteriormente. Il successo di questa attività è il modo con cui i miner creano nuovi BTC e quindi finanziano le loro attività.
Citazione di Satoshi Nakamoto sulle reti peer-to-peer
Questa frase di Satoshi Nakamoto spiega perché Bitcoin usa una rete Peer-to-Peer

Perché il network P2P è fondamentale nel funzionamento di Bitcoin

La scelta di tale rete da parte del creatore di Bitcoin Satoshi Nakamoto, non è casuale ma il frutto di specifiche scelte.

Prima di tutto, la decentralizzazione garantita dalla rete P2P è alla base della sicurezza di Bitcoin. Senza un singolo punto di controllo, è molto difficile per un attore malevolo compromettere l’intera rete. Tale struttura di rete è funzionale anche a rendere Bitcoin resistente alla censura.

In aggiunta, la verificabilità di transazioni e blocchi da parte di chiunque aumenta la fiducia verso l’infrastruttura e quindi nella moneta stessa o verso le regole che la governano.

Infine, l’architettura P2P consente una partecipazione globale e realmente inclusiva. Con Bitcoin, chiunque può prendere parte e verificare in autonomia lo stato contabile e le regole del protocollo.

La rete peer 2 peer è quindi un altro pezzo fondamentale dell’infrastruttura che, combinato sapientemente agli altri, permette il perfetto funzionamento del protocollo Bitcoin.

Vantaggi e Svantaggi della rete rispetto a BTC

Come tutte  le cose, anche la rete P2P di Bitcoin porta vantaggi e svantaggi. Vediamoli:

Vantaggi

  1. Decentralizzazione: La rete P2P di Bitcoin elimina la necessità di un’autorità centrale, distribuendo il controllo di Bitcoin tra una moltitudine di attori.
  2. Resistenza agli attacchi: Poiché non c’è un singolo punto di fallimento, la rete è meno vulnerabile ad attacchi di varia natura (informatici, legislativi, etc.)
  3. Trasparenza e verificabilità: Ogni nodo mantiene una copia completa della blockchain, permettendo a chiunque di verificare autonomamente le transazioni e i blocchi. Questo rende l’infrastruttura trustless.

Svantaggi

  1. Scalabilità: La necessità di ogni nodo di mantenere una copia completa della blockchain può diventare un limite man mano che la blockchain cresce, causando problemi di archiviazione e capacità di trasmissione. Ciò nonostante, come spiegato da Nick Szabo, i sistemi sociali basati sulle tecnologie scalano più in fretta di quelli basati sugli uomini. Esistono inoltre soluzioni di vario tipo per risolvere tali problematiche.
  2. Tempo di propagazione: La distribuzione delle informazioni in una rete globale può richiedere tempo. Questo può influenzare l’efficienza dell’infrastruttura.
  3. Consumo di risorse: La partecipazione alla rete peer-to-peer richiede risorse computazionali e di rete significative, che potrebbe divenire oneroso in futuro.

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