Guida per principianti alla tecnologia blockchain: cos'è e come funziona

La tecnologia blockchain è diventata una parola d’ordine negli ultimi anni, ma cos’è esattamente? Le blockchain sono note soprattutto per il ruolo cruciale che svolgono nel mantenere un registro sicuro e decentralizzato delle transazioni nei sistemi di criptovalute.

Anche se non hai familiarità con la blockchain o con la tecnologia blockchain, probabilmente ne hai sentito parlare nelle conversazioni quotidiane sulle criptovalute. Secondo una ricerca di McKinsey, entro il 2027 fino al 10% del PIL mondiale potrebbe essere legato a transazioni abilitate dalla blockchain. Questo indica un notevole potenziale ancora inespresso della blockchain e la possibilità di una diffusione sempre più ampia nel tempo.

Nonostante la crescente popolarità, non molte persone comprendono davvero l’idea alla base della tecnologia blockchain. È solo hype? Il clamore attorno a essa svanirà, oppure le aziende possono davvero sfruttare la blockchain per creare valore? Come alimenta esattamente le crypto? Continua a leggere per scoprirlo.

Cos’è la tecnologia blockchain?

Una blockchain è un registro digitale che registra e conferma le transazioni di criptovalute su una rete di computer. Quando compri, vendi o scambi criptovalute, la blockchain raccoglie e archivia in modo sicuro queste informazioni. In sostanza, è una catena di blocchi in continua crescita, in cui ogni blocco contiene un elenco di transazioni crittografate.

Per rendere l’idea, usiamo un’analogia semplice. Immagina di avere un libro in cui registri le transazioni. Ogni volta che fai una transazione, il libro viene aggiornato. Ora immagina che questo libro venga messo a disposizione di molte altre persone allo stesso tempo.

Questa è l’idea di base della tecnologia blockchain: un registro digitale condiviso su una rete. Ogni volta che qualcuno effettua una transazione, questa viene registrata in questo registro condiviso.

A differenza dei sistemi finanziari tradizionali, i dati elaborati dalla tecnologia blockchain sono conservati in una rete decentralizzata, libera dalla supervisione o dal controllo di governi o altre terze parti. Poiché tutti nella rete possono accedere alle voci inserite dagli altri, nessuno può manipolare la rete o averne il controllo esclusivo.

Ogni blocco di una blockchain è crittografato per sicurezza e collegato al blocco precedente, creando una catena di transazioni, da qui il termine «blockchain». Questa struttura garantisce che i dati memorizzati sulla blockchain non possano essere cancellati o modificati senza il consenso dell’intera rete, offrendo un sistema di scambio dati trasparente, solido e a prova di manomissione.

Oltre all’ovvio caso d’uso di offrire un mezzo per le transazioni legate alle crypto, questa tecnologia emergente ha una serie di altre potenziali applicazioni. Ma prima di vederle, riepiloghiamo rapidamente le caratteristiche principali della tecnologia blockchain.

Caratteristiche principali della tecnologia blockchain 

Ecco alcune delle sue caratteristiche distintive:

decentralizzazione

Questo è uno dei tratti distintivi della tecnologia blockchain. A differenza dei database tradizionali gestiti da un’autorità centrale, la tecnologia blockchain è decentralizzata. Nessuna organizzazione o computer può controllare la catena.

Ogni partecipante alla rete ha una copia del registro, garantendo trasparenza e sicurezza. Questa natura decentralizzata elimina la necessità di intermediari e riduce il rischio di punti di errore centralizzati.

Immutabilità

Una volta che una transazione viene inserita nella blockchain e il blocco viene aggiunto alla catena, è estremamente difficile modificarla. Questa immutabilità protegge i dati da manomissioni e frodi, garantendone la permanenza.

Trasparenza

Le blockchain pubbliche sono completamente trasparenti e permettono a chiunque di vedere le modifiche apportate al registro. Questa trasparenza crea fiducia tra gli utenti perché tutte le transazioni sono visibili e verificabili una volta aggiunte alla blockchain.

Sicurezza

La blockchain usa varie tecniche crittografiche per proteggere i dati memorizzati nel registro. Queste tecniche proteggono i dati da accessi e alterazioni non autorizzati, garantendo che le transazioni siano sicure e affidabili.

Modelli di consenso

Per concordare la validità delle transazioni, la blockchain usa modelli di consenso come la Proof of Work (PoW) o la Proof of Stake (PoS). Questi modelli garantiscono che tutti i partecipanti alla rete concordino sullo stato del registro, mantenendo l’integrità e la coerenza della blockchain.

Tipi di blockchain

La blockchain si è evoluta in modo significativo nel corso degli anni, dando origine a vari tipi in base a diversi attributi. Ecco i principali:

Blockchain pubblica

Le blockchain pubbliche sono reti aperte e decentralizzate in cui chiunque può partecipare, leggere e scrivere dati senza autorizzazione. Ne sono esempi Bitcoin ed Ethereum. Gli utenti usano il meccanismo di consenso per aggiornare la rete e conservano una copia del registro sui propri nodi.

Blockchain privata

Al contrario, le blockchain private sono reti con permessi in cui l’accesso e la partecipazione sono limitati a specifiche entità o partecipanti. Sono comunemente usate in ambito aziendale per aumentare la privacy e il controllo sui dati.

Blockchain con token

Questa è la blockchain standard e prevede l’emissione e la gestione di token digitali che rappresentano asset o utilità sulla rete. Questi token possono essere scambiati, convertiti o usati per scopi specifici all’interno dell’ecosistema blockchain.

Blockchain senza token

Alcune blockchain operano senza token nativi e si concentrano esclusivamente sulla registrazione e sulla validazione di transazioni o dati. Possono essere usate per applicazioni specifiche in cui i token non sono necessari.

Blockchain distribuita

Le blockchain distribuite hanno più nodi o computer che partecipano alla rete, ciascuno dei quali mantiene una copia dell’intero registro della blockchain.

Blockchain ibrida

Le blockchain ibride combinano elementi delle blockchain pubbliche e private, permettendo flessibilità in termini di accessibilità, controllo e scalabilità. Sono spesso usate in scenari in cui alcuni dati devono restare privati pur beneficiando della sicurezza e della trasparenza di una blockchain pubblica.

Come funziona la tecnologia blockchain?

La tecnologia blockchain è composta da una serie di blocchi concatenati e crittografati per sicurezza. Ogni blocco contiene un certo numero di transazioni, e ogni transazione registrata nella blockchain è autenticata dalla firma digitale del proprietario, che la protegge da manomissioni. Di solito la maggior parte di questi processi avviene dietro le quinte, e chi avvia la transazione non vede svolgersi nulla di tutto questo.

Una volta registrati in un blocco, i dati non possono essere alterati senza alterare tutti i blocchi successivi, il che richiede il consenso della maggioranza della rete. Vediamo come si svolge il tutto:

Avvio della transazione

Le transazioni su una blockchain sono avviate da utenti che vogliono trasferire asset digitali (come le criptovalute) o eseguire smart contract. Così, ad esempio, un utente può decidere di inviare crypto a un altro utente. Questa azione richiede di specificare l’indirizzo del destinatario, l’importo da trasferire e, eventualmente, di pagare una commissione di transazione, nota comunemente come gas fee.

Trasmissione

La blockchain funziona su una rete peer-to-peer composta da computer interconnessi chiamati nodi. Sono in pratica le diverse persone che contribuiscono alla rete. I nodi della rete svolgono funzioni diverse a seconda del loro ruolo nella rete.

Una volta che una transazione viene creata e firmata, viene trasmessa a questi nodi. Questi procedono poi a convalidare lo stato dell’utente e la legittimità della transazione per stabilire se debba essere inclusa nella blockchain attraverso un cosiddetto «meccanismo di consenso». Ecco come funziona in genere questo processo:

Ricezione delle transazioni

• Trasmissione: una volta che l’utente crea e firma una transazione, questa viene trasmessa alla rete blockchain. I nodi che ricevono la transazione trasmessa avviano il processo di validazione.
• Pool delle transazioni: ogni nodo mantiene in genere un pool di transazioni non confermate, spesso chiamato mempool. Le nuove transazioni vengono aggiunte a questo pool per la validazione.

Controlli di validazione

Per garantire la sicurezza e l’integrità delle transazioni sulla blockchain, i nodi della rete eseguono diversi controlli di validazione:

Verifica della firma digitale

Quando un utente avvia una transazione, il software del suo wallet usa la chiave privata dell’utente per firmarla. Questa firma digitale funge da prova che il proprietario della chiave privata ha autorizzato la transazione. I nodi verificano quindi la firma digitale usando la chiave pubblica del mittente per confermare l’autenticità della transazione.

Controllo del doppio acquisto

I nodi si assicurano che gli input (gli output di transazioni precedenti che vengono spesi) non siano già stati spesi in un’altra transazione. Questo impedisce che la stessa moneta digitale venga spesa più di una volta, mantenendo l’integrità della cronologia delle transazioni.

Fondi sufficienti

Confermano inoltre che l’indirizzo del mittente abbia fondi sufficienti per coprire l’importo della transazione e le eventuali commissioni associate.

Struttura della transazione

Verificano che la transazione segua il formato e le regole del protocollo corretti. Questo include il controllo dei campi dati, degli input e degli output corretti per assicurarsi che la transazione sia valida.

Commissioni di transazione

Infine, controllano che la transazione includa commissioni adeguate per incentivare i miner a inserirla in un blocco. Commissioni di transazione adeguate garantiscono che le transazioni vengano elaborate tempestivamente.

Creazione del blocco

Una volta che le transazioni sono state convalidate dai nodi e collocate nel mempool, sono pronte per essere raggruppate in un blocco e aggiunte alla blockchain. A questo punto vengono scartate anche le transazioni non valide. Il processo di raggruppamento di queste transazioni in un blocco prevede diversi passaggi chiave che abbiamo evidenziato qui sotto:

Pool delle transazioni

Le transazioni convalidate vengono raccolte in un pool per poter essere incluse nel blocco successivo.

Creazione del blocco

I miner (nodi che risolvono problemi matematici complessi per aggiungere nuovi blocchi) selezionano un insieme di transazioni convalidate dal pool delle transazioni e le organizzano in un blocco. Questo blocco include un’intestazione con informazioni importanti, come l’hash del blocco precedente, un timestamp e un nonce (un numero casuale usato nel mining).

Proof of Work (PoW)/Proof of Stake (PoS)

Nelle reti blockchain come Bitcoin, i miner competono per risolvere un difficile rompicapo matematico basato sui dati del blocco. Questo processo, noto come Proof of Work, richiede una notevole potenza di calcolo. Il primo miner che risolve il rompicapo può aggiungere il nuovo blocco alla blockchain e viene ricompensato con criptovaluta appena coniata.

Nella proof of stake, invece, i validatori vengono selezionati per creare un nuovo blocco in base alla loro quota nella rete. Il validatore selezionato crea e trasmette il nuovo blocco senza bisogno di calcoli estesi.

Verifica e propagazione del blocco

Una volta creato un nuovo blocco, tramite mining (Proof of Work) o validazione (Proof of Stake), il nuovo blocco viene trasmesso all’intera rete. Gli altri nodi della rete verificano la validità del blocco controllando la proof of work, la correttezza delle transazioni e accertandosi che segua le regole del protocollo.

Aggiornamento della catena

Dopo la verifica, il nuovo blocco viene aggiunto alla blockchain, diventando l’ultima voce nella catena continua di blocchi. Questo aggiornamento viene inviato attraverso la rete, assicurando che tutti i nodi abbiano la versione più recente della blockchain.

Vantaggi della blockchain

La tecnologia blockchain offre diversi vantaggi chiave che ne fanno uno strumento potente in vari settori:

Sicurezza più solida

La blockchain offre un alto livello di sicurezza grazie alla sua natura decentralizzata e agli algoritmi crittografici. La natura decentralizzata della blockchain significa che non esiste un unico punto di errore, il che aumenta la sicurezza contro possibili attacchi hacker.

I suoi hash crittografici garantiscono che ogni transazione sia crittografata e collegata alla precedente, rendendo estremamente difficile per gli hacker alterare qualsiasi informazione. Inoltre, poiché la blockchain non può essere manomessa né alterata, i partecipanti possono fare affidamento sui dati che vengono loro presentati.

Non è tutto. Grazie alla sua natura riservata, gli utenti sono protetti dal furto di identità, il che la rende un’alternativa interessante sia per le aziende sia per i consumatori.

decentralizzazione

Come abbiamo sottolineato in tutto questo articolo, la decentralizzazione è un vantaggio fondamentale quando si parla di blockchain. Questa struttura riduce la necessità di intermediari, abbassando così i costi di transazione, aumentando l’efficienza delle transazioni ed eliminando la possibilità di frodi.

Costi di conformità ridotti

La tecnologia blockchain semplifica le transazioni eliminando la necessità di intermediari come banche e processori di pagamento, riducendo in modo significativo le commissioni associate. Vediamo meglio come.

Oggi banche e istituzioni tradizionali si affidano spesso a processi di «conosci il tuo cliente» (KYC) per verificare l’identità di un cliente e accoglierlo. L’intero processo comporta spesso che le banche spendano fino a 500 milioni all’anno per processi che non sono nemmeno aggiornati.

Con le reti peer-to-peer abbiamo ora transazioni dirette tra le parti, che riducono al minimo il coinvolgimento di terzi e, in ultima analisi, abbassano i costi.

Risparmio sui costi

La tecnologia blockchain può ridurre in modo significativo i costi per le aziende, soprattutto quelle che gestiscono transazioni di alto valore e alto volume, dove le commissioni bancarie e di elaborazione dei pagamenti tradizionali si accumulano rapidamente.

Uno dei modi in cui la blockchain permette di risparmiare è attraverso commissioni di transazione più basse. Le reti blockchain hanno in genere commissioni molto inferiori rispetto ai sistemi finanziari tradizionali. Ad esempio, le transazioni in criptovalute possono essere elaborate a una frazione del costo dei bonifici bancari convenzionali o delle transazioni con carta di credito.

Un altro vantaggio è la riduzione delle commissioni per i pagamenti transfrontalieri. La blockchain permette transazioni internazionali senza le commissioni elevate e i costi di cambio dei bonifici bancari tradizionali, il che la rende particolarmente utile per le aziende impegnate nel commercio globale.

Inoltre, i processi automatizzati della blockchain, come gli smart contract, aiutano a ridurre le spese operative. Questi contratti automatizzano e proteggono le transazioni senza bisogno di supervisione manuale. Una volta soddisfatte certe condizioni, gli smart contract possono eseguire automaticamente i passaggi successivi di un processo di transazione, aumentando in modo significativo la velocità e l’efficienza delle transazioni.

Tracciabilità

La trasparenza della blockchain e la registrazione permanente delle transazioni rendono facile tracciare gli asset. Questo è particolarmente prezioso nella gestione della catena di approvvigionamento, dove è fondamentale tracciare le origini e i percorsi dei prodotti. Ad esempio, Walmart Canada ha usato la blockchain per risolvere le controversie sui pagamenti con 70 vettori di trasporto terzi, riducendo le discrepanze nelle fatture dal 70% a meno dell’1%. Questo miglioramento ha garantito pagamenti puntuali e aumentato l’efficienza operativa.

Oltre a risolvere i problemi di pagamento, Walmart ha sfruttato la blockchain per affrontare sfide più ampie della catena di approvvigionamento. Registrando i dati delle transazioni su una rete blockchain, Walmart e i suoi fornitori possono tracciare le merci dalla loro origine fino agli scaffali dei negozi.

Questo sistema garantisce anche la tracciabilità degli alimenti, permettendo a Walmart e ai suoi clienti di accedere facilmente a informazioni dettagliate sull’origine dei prodotti alimentari, tra cui aziende agricole, impianti di lavorazione e rotte di trasporto.

Elaborazione in tempo reale

Grazie alla sua natura decentralizzata, le aziende possono effettuare transazioni in tempo reale 24 ore su 24, 7 giorni su 7, senza preoccuparsi degli orari di chiusura o delle restrizioni tipiche delle banche tradizionali.

A differenza di bonifici e pagamenti bancari, che in genere sono limitati agli orari d’ufficio e possono subire ritardi nei fine settimana e nei giorni festivi, le transazioni blockchain possono essere eseguite e confermate a qualsiasi ora del giorno, tutti i giorni dell’anno, garantendo in pratica che le transazioni possano essere elaborate in modo continuo.

Innovazione

La tecnologia blockchain è alla base di varie applicazioni innovative, come la finanza decentralizzata (DeFi), i token non fungibili (NFT) e altro ancora. Queste nuove applicazioni stanno creando opportunità e trasformando interi settori.

Le sfide della blockchain

Nonostante il suo potenziale, il futuro della tecnologia blockchain non è privo di preoccupazioni. Alcune considerazioni chiave includono:

Elevato consumo di risorse

Le blockchain richiedono molte risorse perché ogni nodo della rete svolge gli stessi compiti per raggiungere il consenso. Questo sforzo ripetuto comporta un elevato consumo energetico e costi di calcolo elevati, in particolare con sistemi proof-of-work come Bitcoin.

Impatto Ambientale

Oltre all’uso di risorse, c’è anche l’impatto ambientale del mining della blockchain. Il notevole consumo di energia, soprattutto con meccanismi proof-of-work come quello di Bitcoin, ha sollevato preoccupazioni sulla sostenibilità ambientale.

Irreversibilità delle transazioni

Sebbene l’immutabilità delle transazioni blockchain rafforzi sicurezza e fiducia, significa anche che le transazioni non possono essere annullate. Anche se entrambe le parti concordano di annullare una transazione, o se è stata fatta per errore o a causa di una frode, non c’è modo di annullarla.

Esperienza utente

La tecnologia blockchain può essere davvero complessa e intimidatoria per gli utenti non tecnici. Migliorare l’esperienza utente e rendere le applicazioni blockchain più intuitive e accessibili sarà fondamentale per favorire l’adozione di massa.

scalabilità

Con la crescita delle reti blockchain emergono preoccupazioni sulla scalabilità. Le attuali piattaforme blockchain faticano a gestire rapidamente un gran numero di transazioni, il che può rallentarne le prestazioni. Questo limite può essere un ostacolo importante per un uso diffuso, soprattutto per le applicazioni che devono elaborare in modo efficiente un grande volume di transazioni.

Interoperabilità

Le diverse piattaforme blockchain spesso funzionano in isolamento, rendendo difficile la comunicazione e l’interazione tra loro. Raggiungere l’interoperabilità tra queste reti blockchain separate è fondamentale per sbloccare appieno il potenziale delle applicazioni e degli ecosistemi decentralizzati.

Sfida di sicurezza

Anche se la blockchain viene spesso celebrata per la capacità di eliminare problemi come truffe e pirateria, non è infallibile. Sì, la tecnologia è sicura, ma la sua efficacia dipende dall’onestà degli utenti e dall’accuratezza dei dati inseriti. Ad esempio, nel 2022 gli hacker hanno rubato oltre 600 milioni di dollari alla rete Ronin prendendo il controllo di più della metà dei nodi della rete. Difficile da realizzare? Estremamente! Ma di certo non è impossibile.

Applicazioni e casi d’uso della tecnologia blockchain

Oltre a Bitcoin, altre criptovalute come Ethereum e Solana usano la tecnologia blockchain per offrire funzioni uniche come gli smart contract e le applicazioni decentralizzate (DApp). La blockchain di Ethereum supporta ben più delle sole transazioni: abilita smart contract e applicazioni decentralizzate (DApp) alimentati dalla sua criptovaluta, Ether.

Solana, nota per la sua scalabilità, usa la blockchain per raggiungere velocità di transazione elevate, il che la rende popolare sul mercato crypto. Oltre a facilitare le transazioni crypto, la tecnologia blockchain ha molti altri casi d’uso. Vediamone alcuni:

Il ruolo della blockchain nella protezione delle transazioni

La tecnologia blockchain alza del 100% il livello di sicurezza creando una registrazione a prova di manomissione di ogni transazione online. Questo livello di sicurezza è fondamentale per creare fiducia nelle transazioni digitali, dove il rischio di hacking e violazioni dei dati è una minaccia costante.

Inoltre, la trasparenza che offre permette a tutti i partecipanti alla rete di verificare e controllare in modo indipendente le transazioni, garantendo l’integrità dei dati.

Settore bancario

Per le banche, la blockchain migliora il processo di scambio di valute, elaborazione dei pagamenti e garanzia dei prestiti. Semplifica anche i loro processi permettendo transazioni più rapide e sicure. Fungendo da unica fonte di verità, traccia ogni transazione, garantendo immutabilità e protezione dalle frodi. Questo porta a tempi di regolamento più rapidi e offre un monitoraggio integrato contro il riciclaggio di denaro. 

Logistica

La blockchain è spesso impiegata nella logistica come strumento di tracciamento per monitorare il movimento delle merci lungo la catena di approvvigionamento. In questo modo gli utenti hanno informazioni in tempo reale sulle loro spedizioni, dall’inizio alla consegna.

Ad esempio, la piattaforma di IBM basata su blockchain ha reso possibile digitalizzare e semplificare la logistica del commercio globale. Gli attori coinvolti sulla piattaforma possono monitorare lo stato delle spedizioni, gestire la documentazione e garantire la conformità ai requisiti normativi.

Sanità

La blockchain è usata principalmente nella sanità per conservare in modo sicuro le cartelle dei pazienti, garantendo la privacy dei dati e prevenendo violazioni. Ha senso, dato che tra luglio 2021 e giugno 2022 sono stati segnalati circa 692 casi di grandi violazioni di dati sanitari. Gli autori hanno rubato informazioni bancarie, dati di carte di credito e cartelle di test sanitari e genomici.

Gli smart contract sono usati anche per semplificare e automatizzare attività come il monitoraggio dei farmaci, la gestione dei rimborsi assicurativi, la condivisione di informazioni mediche tra operatori, la riduzione delle frodi nella fatturazione medica e il miglioramento del tracciamento dei farmaci lungo la catena di approvvigionamento.

In conclusione

Le blockchain stanno diventando una parte sempre più importante della nostra vita. Con la maturazione e la diffusione sempre più ampia della tecnologia blockchain, la sua integrazione in vari settori segnala un potenziale di innovazione in contesti diversi. Come per ogni tecnologia emergente, le sue capacità e il suo pieno potenziale sono ancora in evoluzione. È comunque chiaro che la blockchain è qui per restare.

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