Guida alla Blockchain: tutto quello che ti serve per iniziare, passo-dopo-passo

Cos’è la Blockchain?

La blockchain è una tecnologia definita come un peer-to-peer ledger system, ovvero un registro digitale aperto e distribuito, in grado di memorizzare record di dati (solitamente, denominati “transazioni”) in modo sicuro, verificabile e permanente.

In questo modo i “peer”, cioè i nodi della rete, possono effettuare transazioni all’interno della rete stessa senza alcuna autorità centralizzata, quindi senza intermediari.

La rete peer-to-peer è completamente decentralizzata. Per renderla decentralizzata, ogni peer, ovvero ogni nodo della rete, porta una copia del ledger, ossia del libro mastro al cui interno c’è ogni transazione effettuata.

Ogni nodo che convalida le transazioni attraverso i blocchi del  libro mastro, il ledger distribuito, può avere una copia completa dell’intera lista dei blocchi dove sono annotate le transazioni o una copia minima necessaria per rimanere connessi e funzionali alla rete.

Per assicurare il consenso tra le transazioni, vengono utilizzati metodi di consenso come Proof-of-Work, Proof-of-Stake o altri. Inoltre, ogni transazione è completamente protetta con l'aiuto di algoritmi crittografici avanzati.

Chiaramente, l'intero meccanismo della blockchain è usato per trarre vantaggio dalla decentralizzazione, dalla tracciabilità, dall'immutabilità e dalla trasparenza. L'idea è il completo opposto della centralizzazione.

Questa semplice idea sta cambiando da sola il modo in cui funzionano intere industrie.

Rivoluzione, ma come?

Andiamo di esempi pratici: l'assistenza sanitaria può essere rivoluzionata memorizzando i dati dei pazienti sulla blockchain. In questo modo, i pazienti non devono portare con sé i propri documenti perché tutto sarà memorizzato sulla rete e a portata di clic.

Il paziente può anche condividere i propri dati e contribuire a migliorare la ricerca su molte malattie critiche. Inoltre la blockchain è in grado di risolvere, ad esempio, il problema dei farmaci contraffatti – aiutando sia i pazienti che le aziende farmaceutiche.

L’architettura Blockchain, spiegata semplicemente

Ora che abbiamo un'idea della blockchain, è il momento di capire la sua struttura.

I componenti chiave dell’architettura della blockchain sono i seguenti:

• Blocchi
• Transazioni
• Consenso

Blocco

Una blockchain è una catena di blocchi. I blocchi sono memorizzati in modo lineare: l'ultimo blocco è attaccato al blocco precedente. Ogni blocco contiene delle informazioni – la struttura dei dati memorizzati all'interno del blocco è determinata dal tipo di blockchain e da come gestisce i dati.

Possiamo prendere l'esempio della blockchain di Bitcoin. Un blocco nella blockchain di Bitcoin contiene le informazioni di base su una transazione, tra cui il destinatario, il mittente e l'importo di bitcoin trasferito.

Inoltre, il primo blocco di qualsiasi blockchain è conosciuto come il blocco genesi (coinbase). Solo il blocco genesi non ha alcun blocco precedente. In un blocco, c'è un'informazione importante conosciuta come hash.

Leggi bene, ora andiamo a definire cos'è un hash: innanzitutto, una funzione. La funzione di hash produce una sequenza di bit, detta digest. Digest è una stringa, correlata in maniera stretta a dei dati in ingresso.

Il termine hash è utilizzato per identificare una funzione crittografica fondamentale: queste funzioni hanno il compito di codificare i dati per formare una singola stringa di caratteri.

Queste funzioni servono a garantire l'autenticità dei dati, memorizzano in modo sicuro le password e firmano i documenti elettronici.

Cosa c'entrano con la tecnologia blockchain? Sono parte importante, in quanto vengono ampiamente utilizzate all'interno di questa tecnologia! Hanno infatti il compito di renderla più sicura, e Bitcoin è un esempio di come proprio gli hash possono essere utilizzati per facilitare le criptovalute e la complessa tecnologia che le riguarda.

Ora, come funzionano? Con dei complessi processi matematici e logici.

Ovviamente lo scopo di questa guida non è di entrare nel merito di questi calcoli, ma nelle prossime righe vedremo come funziona il meccanismo.

Esistono dei nodi nella nella blockchain che prendono il nome di “nodo validatore”. Ogni nodo validatore ha il compito di scrivere le prossime transazioni e informazioni nel nuovo blocco.

Ma chi tra tutti i nodi potrà scrivere le nuove informazioni?

Quello che riesce a risolvere prima di tutti gli altri dei complessi calcoli crittografici, mettendo quindi a disposizione la potenza di calcolo dei propri dispositivi.

Chi tra questi risolve il calcolo crittografico, nel caso di Bitcoin, non solo avrà il compito di scrivere le nuove informazioni nel nuovo blocco ma riceverà un compenso dei bitcoin per esser riuscito nell’impresa.

Transazione

Una transazione ha luogo all'interno della rete quando un peer invia informazioni ad un altro peer.

Nel caso di una transazione che prevede uno scambio finanziario abbiamo una serie di informazioni tra cui il mittente, il destinatario e il valore scambiato. È simile a una transazione fatta sulle moderne piattaforme di carte di credito. L'unica differenza è che la transazione qui è fatta senza un'autorità centralizzata.

Un semplice esempio potrebbe essere una persona che invia dei bitcoin ad un’altra persona.

Primo passaggio: Tizio comanda alla sua applicazione di creare un indirizzo, il software restituisce una sequenza alfanumerica da 26 a 35 caratteri. Che può essere: 21xGxYxYWvyAFjJJPPyGGtrFFyXJ6ZjgqV.

Semplicemente, Tizio copia l'indirizzo e lo mostra al mittente attraverso qualsiasi mezzo: un messaggio, una mail, un QR code e può girarglielo ovunque, con la massima sicurezza.

A quel punto, Caio inserisce nel suo software l'indirizzo di Tizio e la quantità di bitcoin da inviare, specificando l'ammontare della commissione da pagare al minatore (è il nome in gergo che prendono i nodi validatori nella blockchain Bitcoin) per convalidare la transazione.

La transazione avviene subito, ma prima di considerare il pagamento effettuato si aspetta che la transazione venga inserita nella blockchain. Di solito avviene in un massimo di 10 minuti.

Tecnicamente, ogni transazione può avere uno o più input e output. In questo modo, le transazioni sono collegate in modo da poter tenere una nota adeguata sulle spese fatte nella blockchain.

Consenso

L'ultima parte importante dell'architettura blockchain è il consenso. È il metodo attraverso il quale una transazione viene convalidata.

Ogni blockchain può avere un diverso metodo di consenso collegato ad essa. Per esempio, Bitcoin utilizza il Proof-of-Work (PoW), mentre ad esempio Cardano (un’altra criptomoneta) utilizza il Proof-of-Stake (PoS).

Più avanti vedremo meglio cosa sono PoW e PoS. Ma procediamo per gradi.

Gli algoritmi di consenso offrono un insieme di regole, che deve essere seguito da tutti nella rete. Inoltre, per imporre un metodo di consenso, i nodi devono partecipare. Senza la partecipazione dei nodi, il metodo di consenso non può essere implementato.

Questo significa anche che più nodi si uniscono per partecipare al metodo di consenso, più la rete diventa forte.

Bitcoin ha una grande rete e offre un grande incentivo per diventare un minatore.

Di cosa parliamo? Lo abbiamo già accennato qualche paragrafo più su: stiamo parliamo del mining. Dall'inglese lo possiamo tradurre semplicemente “scavare”, o meglio “estrarre”. Quest'espressione spiega alla perfezione il funzionamento del mining, che consiste nella creazione di monete virtuali tramite un dispendioso lavoro informatico.

Questo lavoro sfrutta la capacità di calcolo dei computer all'interno della blockchain. Il minatore, quindi il miner, è colui che si occupa di produrre i calcoli di cui parlavamo prima per poi effettuare una transazione.

Come funziona la Blockchain, in 6 fasi

Arrivati qui, per chiarirci le idee, immaginiamo come avviene una transazione sulla blockchain.

Fase 1

Prima di tutto viene richiesta una transazione. La transazione può riguardare tanto informazioni quanto qualche bene di valore monetario.

Fase 2

Un blocco viene creato per rappresentare la transazione. Tuttavia, la transazione non è ancora convalidata.

Fase 3

Il blocco con la transazione viene inviato ai nodi della rete. Se si tratta di una blockchain pubblica, viene inviato ad ogni nodo. Ogni blocco consiste nei dati, nell'hash del blocco precedente e nell'hash del blocco attuale.

Fase 4

I nodi ora iniziano a convalidare secondo il metodo di consenso utilizzato. Nel caso di Bitcoin, viene usato il Proof-of-Work (PoW).

Fase 5

Dopo una convalida riuscita, il primo nodo che risolve il problema crittografico riceve una ricompensa basata sul suo sforzo e annota virtualmente le transazioni, compresa quella di nostro interesse, all’interno del nuovo blocco appena creato.

Fase 6

La transazione è ora completa e il nuovo blocco aggiunto alla catena dei blocchi precedenti.

Tipi di architettura Blockchain

Ora che abbiamo capito i componenti principali di qualsiasi rete blockchain, dovremmo anche conoscere i diversi tipi di architettura blockchain.

Architettura blockchain pubblica

In un'architettura blockchain pubblica, chiunque con accesso a internet può accedere alla rete e visualizzare le informazioni al suo interno.

Ma non lasciamoci ingannare: in genere non è possibile conoscere ogni informazione.

Nel caso di Bitcoin è possibile vedere le transazioni in entrate e in uscita di un singolo indirizzo, ad esempio, ma non a chi è direttamente collegato.

Ricorda: l'indirizzo Bitcoin non è collegato direttamente a una persona o un'entità. Anche per questo è spesso chiamato pseudonimo o pseudo-anonimo. L'identità di una persona può essere comunque associata a un indirizzo Bitcoin, ma solo se si vuole.

Esempi di architettura blockchain pubblica sono Bitcoin ed Ethereum.

Architettura blockchain privata

In questo caso le informazioni archiviate nella blockchain sono accessibili solo ai partecipanti invitati alla rete blockchain e a nessun’altro.

Architettura blockchain federata/consortile

L'ultimo tipo di architettura blockchain è l'architettura blockchain federata/consortile. Combina le migliori caratteristiche delle blockchain pubbliche e private. È anche pesantemente controllata da un’autorità che garantisce la validità delle transazioni ed è più adatta alle blockchain aziendali.

Metodi di consenso Blockchain

I metodi di consenso sono parte integrante di qualsiasi tipo di blockchain. Determina quanto sia veloce, efficiente e sicura una transazione. Ecco perché, in questa sezione, esamineremo diversi metodi di consenso.

Col tempo e l’aumento della popolarità della blockchain, i metodi di consenso sono diventati diversi, ognuno con i propri pro e contro.

Noi vedremo i 2 più popolari e diffusi: il Proof of Work (PoW) e il Proof of Stake (PoS).

Proof of Work (PoW)

È stato il primo metodo di consenso usato in una rete blockchain, introdotto con Bitcoin. In questo metodo di consenso, ci sono minatori che sono responsabili della convalida di una transazione.

Come abbiamo già detto prima, il primo che risolve il problema crittografico convaliderà la transazione, la inserirà nel nuovo blocco e riceverà dei bitcoin come ricompensa per l’impegno messo nella risoluzione del problema.

Una blockchain Proof of Work richiede un'estrema potenza di calcolo e ha anche requisiti elevati quando si tratta di hardware.

Questa potenza di calcolo è messa a disposizione proprio dai minatori, che vengono ricompensati proprio in cambio della loro “forza lavoro”.

Tradotto: reti simili richiedono loro computer molto potenti e, quindi, grosse quantità di energia elettrica.

Il dispendio energetico può diventare un bel problema, ma in questo caso viene in nostro aiuto la Proof-of-Stake (PoS).

Proof-of-Stake (PoS)

Parliamo di Proof of Stake (PoS) quando vogliamo un algoritmo di consenso alternativo al PoW.

Questo metodo di consenso alternativo è stato proposto per la prima volta nel 2011 da un utente del forum Bitcointalk: per lui era una soluzione innovativa ai problemi connessi all'ingente richiesta di elettricità ed energia necessaria per l'utilizzo del PoW.

Nel PoS il mining viene sostituito da un sistema in cui i cosiddetti validatori garantiscono la validità delle operazioni impegnando una quota delle proprie criptovalute.

In gergo, appunto, si dice che le mettono in “stake”. Lo staking equivale a una garanzia dell’impegno preso: maggiore sarà la quota di cripto impegnata e più è probabile che il sistema ti giudichi affidabile.

A cosa serve? A evitare sprechi di energia incredibili e la stessa competizione tra i nodi per le capacità di calcolo. Il PoW è un sistema ad alta affidabilità, i costi elevati associati al processo rendono improbabile che i miners investano le proprie risorse per ostacolare il network. Ma i costi elevati sono anche il problema principale all’inserimento di nuovi validatori.

Come usare la Blockchain: 4 casi studio reali

In questa sezione, la nostra attenzione sarà sui casi d'uso aziendali della blockchain.

Ci sono centinaia di casi di utilizzo della blockchain, ma ne elencheremo solo alcuni di seguito.

Usare le criptomonete come moneta di scambio alternativa alle fiat

Questo è il primo caso d’uso più semplice e immediato. Dato che molte criptomonete, come Bitcoin, hanno un valore economico, queste possono essere usate come moneta alternativa alle monete fiat come euro, dollaro e sterline.

Sono sempre di più le realtà che iniziano ad accettare anche Bitcoin, Ethereum e altre criptomonete per l’acquisto dei loro beni e servizi.

Sanità

La tecnologia blockchain può cambiare la gestione e la condivisione dei dati clinici attraverso speciali applicazioni. Le ricadute sono molteplici e possono rivoluzionare l'intero settore. Come? A partire dalla sicurezza e della privacy-by-design.

I protocolli algoritmici consentono ai dati clinici di essere raccolti, conservati, analizzati e incrociati a scopi scientifici, statici o commerciali. La garanzia alla base resta la sicurezza: non viene rivelata alcuna informazione personale sui pazienti, neanche ai nodi della piattaforma.

Non solo: la verifica dell'identità dei pazienti e le procedure di acquisizione del consenso al trattamento dati possono essere di fatto automatizzate, comunque definite in maniera più sicura e rapida (riducendo i costi).

Questo porta a maggior fiducia da parte dei pazienti, poiché lo scambio potrà essere certamente efficiente e in totale sicurezza. Chi può beneficiarne? La ricerca scientifica, i pazienti stessi specialmente se necessitano di cure immediate.

Marketing e contenuti

La tecnologia blockchain può essere applicata nel settore del marketing, del digital advertising e a tutto il mondo legato ai contenti, in particolare:

• Gestione del copyright e della proprietà intellettuale, ossia tutte quelle soluzioni che la blockchain è in grado di offrire per permettere di riconoscere in modo univoco la proprietà di un documento o di un contenuto;
• Identificazione delle Fake news, quindi tutte le iniziative che permettono di riconoscere se una notizia è veritiera o meno;
• Attività di Crowdsourcing, per il coinvolgimento dell’utente nella realizzazione di contenuti e la remunerazione della sua attività.

Anche nel mondo del content si registrano alcune iniziative: ad esempio il caso di Soundreef, un ente di gestione indipendente dei diritti d’autore, che ha integrato la blockchain nei propri servizi per decentralizzare la gestione delle licenze.

Le stesse Sony e Sony Music Entertainment hanno sviluppato un sistema di gestione dei diritti per i contenuti digitali che sfrutta la tecnologia Blockchain.

Il settore immobiliare

La blockchain può rivoluzionare il settore immobiliare, ma alcuni passaggi richiedono più tempo.

Andiamo di esempi: il primo cambiamento radicale della tecnologia è l'eliminazione dei terzi in un'acquisizione. Come il notaio.

Una volta accertata la proprietà dell'immobile da parte di un soggetto, la blockchain può funzionare da certificazione a norma di legge del passaggio di proprietà. Questo perché gli scambi su blockchain sono trasparenti, tracciabili e immutabili.

Se si utilizza uno smart contract, si può anche automatizzare e gestire lo scambio tra le parti, pagamento incluso. La cessione di proprietà a quel punto avverrebbe solo nel momento del pagamento definito della cifra pattuita, senza possibilità di errore.

Esistono inoltre alcune applicazioni della tecnologia blackchain già rivolte al settore immobiliare. Su Brickoin, ad esempio, è possibile acquistare, scambiare e cedere carati immobiliari, ossia frazioni di immobili. E siamo solo all'inizio.

Come continuare a studiare la Blockchain: le migliori risorse da cui partire

Di fatto, la Blockchain è ovunque e applicabile in mille situazioni. Soprattutto, è per chiunque!

Se eri spaventato dalla matematica, dai calcoli, dalla differenza di know-how tecnologico, con questa guida hai capito che alla base ci sono principi semplici e certamente acquisibili da chiunque.

Con questa base, ovviamente, non fermarti! Continua a leggere, a studiare, a capire.

Un buon modo per andare oltre può essere la lettura di libri sull'argomento. Ecco i nostri tre consigli:

• Mastering Blockchain
• The Bitcoin Standard
• Mastering Bitcoin

Preferisci guardare i video? Su YouTube esistono tanti canali sull'argomento, questi possono fare al caso tuo:

• Marco Cavicchioli
• Tiziano Tridico
• BlockChain Caffè
• The Crypto Gateway

Se vuoi restare sempre sul pezzo e leggere le ultime news nel mondo blockchain e cryptocurrency allora non puoi non leggere le notizie di:

• The Cryptonomist
• Cointelegraph

Se invece preferisci i podcast e vuoi approfondire l’aspetto più tecnologico legato alla blockchain di Bitcoin, devi assolutamente seguire Bitcoin Italia Podcast.

Dai un'occhiata anche al nostro Insight sul Metaverso: puoi trovare tante informazioni utili e fare un'idea di tutto ciò che circonda questo mondo.