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Monete Elettroniche 2 : La Blockchain

Riprendo la trattazione sulle monete elettroniche, dette anche monete basate sulla crittografia o monete decentrate, per continuare la spiegazione sul funzionamento e sui concetti fondamentali. Come ho già scritto, la sensazione diffusa è che la tecnologia che sta dietro le crittovalute, la Blockchain, possa costituire una svolta epocale.
Attenzione che questo argomento ha due facce, due aspetti : uno tecnico, che potrebbe servire per sviluppare un prodotto, un dispositivo, un software, ma anche uno economico, che potrebbe servire per fare un acquisto online o addirittura un investimento.
Insomma le monete elettroniche si presentano come un'occasione da non perdere sia per il mondo informatico che per quello finanziario ! Non per niente, persino il Politecnico di Milano ha introdotto un corso per gli studenti di ingegneria informatica, dal titolo Bitcoin and Blockchain Technologies.
Per chi non ha visto la prima parte, ecco il link La straordinaria invenzione delle monete elettroniche
In questa seconda parte cercherò di approfondire il concetto di Blockchain.


Indice

Perché le Crittomonete ?

La domanda fondamentale che ci si potrebbe fare sull'argomento delle valute crittografiche è : Perché sono nate ?
Dato che questo articolo è dedicato alle questioni tecnico/informatiche, non è certo lo spazio idoneo per una trattazione di politica economica, né l'autore avrebbe le competenze sufficienti per scriverla ! In linea di massima, comunque, sono nate con l'intenzione di contestare e contrastare la causa della crisi finanziaria del 2008 : la possibilità che hanno gli istituti di credito di generare denaro senza alcun contrappeso (detta anche stampa di denaro dal nulla).
Con alcuni anni di ritardo, anche in Italia questo modo di operare delle banche sta causando qualche problema.
Per chi non ricorda, si tratta dell'azzardo morale che negli Stati Uniti ha causato il crack dei Mutui Subprime ed il fallimento della Lehman Brothers (c'è anche un film del 2015 : La grande scommessa - The Big Short).

La grande scommessa - Gosling-Pitt-Bale-e-Carell

La grande scommessa - Gosling-Pitt-Bale-e-Carell

Il Crack del 2008 ha portato negli Stati Uniti un aumento del debito pubblico di 'circa 5000 Miliardi di Dollari' (non è un errore di battitura, sono proprio Cinquemila Miliardi di Dollari), quindi capite che più di qualche cittadino può essersi un tantino "contrariato" .
Questo modo di operare del settore bancario, è un punto che i creatori delle monete elettroniche hanno rovesciato a loro favore, ideando crittomonete che sono matematicamente limitate nel numero di unità che possono essere emesse.
Le monete crittografiche sono quindi viste dai loro autori come una sorta di "moneta perfetta", perché non alterabile e non inflazionabile.
Vedremo come la Blockchain tenta di rispondere a questi requisiti.


Bitcoin ma non solo

Dato che il sottoscritto conosce prevalentemente Bitcoin, la crittomoneta più nota e storicamente più vecchia, in seguito farò esempi e spiegazioni prevalentemente su questa moneta.
Questo non vuol dire che le altre monete elettroniche non siano degne di considerazione, anzi ! Le altre monete essendo uscite successivamente, in più di qualche caso hanno aumentato l'efficienza e la velocità con cui gestiscono appunto il database delle transizioni.
Inoltre, nonostante oggi Bitcoin sia la moneta elettronica più usata e con il maggior controvalore, il futuro aumento di utenti che vogliono usare le crittomonete potrebbe causare l'emersione di altre monete oggi meno note o addirittura nuove.
In ogni caso gli esempi sono generalmente applicabili anche alle altre monete, anche se ciascuna di esse conserva le proprie specificità.

Ricordo comunque che le 600 ed oltre crittomonete disponibili al mondo, sono riportate nel sito http://coinmarketcap.com/ che le aggiorna IN TEMPO REALE.



Gli avvenimenti del 2016 in breve

Nel 2016 il fenomeno delle monete elettroniche ha conosciuto una decisa accelerazione, sia per l'entrata di alcuni importanti players, che per la presentazione di nuove tecnologie, che per la ventilata ipotesi di utilizzo della blockchain anche da parte delle banche "ufficiali" al fine di abbattere i costi.
Inoltre ci sono state numerose testate giornalistiche, italiane ed internazionali, che hanno affrontato l'argomento, come ad esempio Forbes il 27 Maggio, con l'articolo How Blockchain Technology Could Change The World .
Comunque, le notizie che hanno fatto maggior clamore sono quelle di due nuove monete, MONERO e ZEROCASH, che garantiscono una riservatezza nelle transizioni di grado molto più elevato (se non totale) rispetto a quanto riesce a fare Bitcoin. Poi ci sono stati annunci che riguardano l'adozione della tecnologia blockchain da parte di importanti banche, sia Europee che degli Stati Uniti, oppure di un consorzio di banche giapponesi che ha messo alla prova la crittovaluta Ripple.
Siamo arrivati persino alla BANCA D'ITALIA, che a Roma ha organizzato un convegno a tal proposito, intitolato La tecnologia blockchain: nuove prospettive per i mercati finanziari [21 giugno 2016].
Il POLITECNICO di MILANO, inoltre, ha organizzato un corso per gli studenti di Ingegneria Informatica, che farà parte del primo semestre 2016, intitolato BITCOIN and BLOCKCHAIN TECHNOLOGIES .
Persino LEGAMBIENTE , con l'iniziativa di aiuto per il sisma in centro Italia http://rinascitacuoregiovane.it/dona/ accetta donazioni in bitcoin.
E' quindi del tutto evidente che il cambiamento epocale è in atto, tanto da scuotere le fondamenta del sistema finanziario ufficiale, anche se il fenomeno delle crittomonete ha un valore ancora MINIMO rispetto alle monete ufficiali e rispetto ad una qualsiasi multinazionale quotata in borsa (Tutte le Monete digitali del mondo, sommate assieme, valgono circa 2 Miliardi di Dollari; l'italiana ENI, da sola, ha un valore alla borsa di Wall Street di circa 50 Miliardi di dollari).

Cosa è la blockchain

Torniamo a questioni prettamente tecniche : la Blockchain, il concetto chiave delle monete elettroniche.
Per la definizione di blockchain, userei quanto scrive in proposito la Banca d'Italia nel convegno del 21 giugno 2016 :
La tecnologia blockchain rappresenta un processo in cui un insieme di soggetti condivide risorse informatiche (memoria, CPU, banda) al fine di costruire e aggiornare un database virtuale (la blockchain) pubblico (tutti possono vederlo) e decentralizzato(ogni partecipante ha una copia dei dati);
Le informazioni così raccolte sono considerate certe dalla comunità che condivide il processo. L’insieme delle regole informatiche e crittografiche genera la reciproca fiducia dei partecipanti nei dati conservati ed è potenzialmente in grado di sostituire quella assicurata da “pubblici registri” gestiti in maniera accentrata da un’“autorità” riconosciuta dal quadro regolamentare.

Riporto anche un estratto dal sito di Ethereum Italia (un'altra crittovaluta) tra la documentazione della Conferenza annuale svoltasi a Shanghai [19-21 settembre 2016], sotto il patrocinio di... Microsoft (!) :

Ethereum Devcon Conference 2016

Ethereum Devcon Conference 2016

Blockchain - Perché è importante
Fino ad oggi la società delle informazioni nella quale viviamo, non poteva disporre di una tecnologia che permettesse di registrare dati in maniera sicura ed indelebile e di conservare gli stessi per un lungo periodo, preservandoli, al contempo, da possibili attacchi hacker. Il meccanismo principale su cui si basa qualsiasi blockchain è quello [del] consenso tra i partecipanti che collaborano al mantenimento e alla “messa in sicurezza ” della piattaforma informatica.



Qualche aspetto Progettuale

Come abbiamo detto nella prima parte, le crittomonete dal punto di vista economico sono valute di tipo "fiduciario", perchè non hanno nessun bene nè metallo prezioso come controvalore.
Il team di sviluppo che prepara il software, deve quindi guadagnarsi la fiducia di utenti ed investitori che sono interessati ad acquistare/utilizzare quella moneta sulla base della solidità ed affidabilità del progetto.
Vediamo pertanto quali devono essere le caratteristiche fondamentali che deve avere una moneta elettronica, o che comunque gli sviluppatori devono mettere in chiaro :

  1. Quantitativo esatto di monete da creare ed in quanto tempo(inflazione programmata)
  2. Come sono archiviate le transazioni (il database, ovvero la Blockchain)
  3. Sistema per controllare che non avvengano facilmente furti
  4. Sistema di controllo perché non avvengano "falsificazioni",detto anche Double-Spending
  5. Sistema di "incentivazione" per fare in modo che il funzionamento della moneta sia economicamente possibile (autosostentamento).
  6. Codice sorgente dei programmi che permettono di generare le nuove monete e far funzionare quelle in circolazione (il programma di mining, che vedremo più avanti).
  7. Codice sorgente dei programmi da installare nel Wallet (il portafoglio dell'utente, che abbiamo già visto nella prima parte), sia per verificare la qualità e la sicurezza dello stesso, sia per dar modo a terze parti di creare wallet multipiattaforma.

La prima persona che storicamente ha "focalizzato" tutti questi punti è l'inventore di Bitcoin (ufficialmente Satoshi Nakamoto ma si tratta di di uno pseudonimo), con la pubblicazione di questo documento, piuttosto accademico e rivolto ad esperti informatici o matematici : https://bitcoincore.org/bitcoin.pdf

Database : Qualche raffronto

Il cuore delle monete elettroniche sta nel sistema con il quale sono archiviate le transazioni (cioè i pagamenti, i bonifici).
Dato che le banche usano un database centralizzato mentre le monete elettroniche ne usano uno decentrato (come la blockchain di bitcoin), per mettere a confronto questi due "servizi" ho provato a riassumere alcune delle caratteristiche più salienti nella tabella che segue:

Tecnologia DATABASE CENTRALIZZATO BLOCKCHAIN
Gestione del corretto funzionamento A carico dell'ente che lo detiene fisicamente (es. Banca) Nel software di crittografia, che convalida le transazioni
Concatenamento delle Transazioni NO SI
Chiavi di accesso per le transazioni Dell'ente, che le concede in prestito agli utenti Degli Utenti
Possibilità di eliminare una transazione vecchia SI NO, le transazioni restano salvate "in eterno"
Validazione delle Transazioni Si, da parte dell'ente centrale Si, da parte del software crittografico, in uso ai minatori(*)
Possibilità di generare soldi dal nulla o di inserire una transazione "falsa" SI NO
Backup del Database A carico dell'Ente centrale Intrinseco nella tecnologia; già duplicato tra tutti gli utenti
Rischio fuori servizio ALTO BASSO
Trasparenza agli utenti NO, il database è riservato SI, pubblicamente accessibile
Proprietà del software dell'ente centrale (la banca) Libero, Open Source
Risorse Hardware A carico dell'ente centrale Ripartite tra i minatori(*)
Costi di Gestione Elevati Trascurabili

(*) I minatori sono persone che per mestiere fanno la validazione delle transizioni. Forse sarebbe più corretto chiamarli appunto "validatori", ma ha prevalso questo nomignolo.

Qualche dato sulla Blockchain

La blockchain è il database nel quale sono registrate tutte le transazioni di Bitcoin da quando è stata messa in funzione. Per fare un paragone con il mondo bancario, è come se fosse l'elenco di tutti i bonifici fatti con una determinata valuta.
Il database non è ospitato in un server centrale, ma è "decentrato", cioè è replicato tra tutti gli utenti (anche se alcuni utenti, ad esempio i wallet per smartphone, hanno la copia solo delle transazioni che li riguardano).
Il database è suddiviso in blocchi, ed ogni blocco occupa circa 1 MByte; all'interno di un blocco mediamente sono memorizzate 2000 transazioni validate (le operazioni di pagamento/accredito).
Inoltre, solitamente il sistema di Bitcoin genera un nuovo blocco OGNI 10 MINUTI : significa che ogni utente deve aspettare circa 10 minuti per vedersi "validato" un pagamento, e questo indipendentemente dal luogo dove si trova il destinatario della cifra, (un vicino di casa o un cittadino che risiede in Australia ) !
I blocchi sono emessi cronologicamente e vengono numerati progressivamente; il blocco n. 1, che generò i primi 50 bitcoin, è stato emesso il 9 Gennaio 2009, mentre al 31 Dicembre 2016 la blockchain è arrivata al blocco n. 446000., blocco che ha emesso ulteriori nuovi 12,5 bitcoin.
Da allora sono stati generati circa 16 Milioni di Bitcoin.
Per vedere il valore aggiornato di quanti bitcoin sono stati creati, consiglio di consultare AD ESEMPIO questo sito Available Supply.

Ecco il cuore di Bitcoin

La questione sembra confusa, perché prima si dice che nella Blockchain sono memorizzate le transazioni ma poi si dice che dai blocchi sono stati generati nuovi bitcoin.
Bisogna ricordare che gli sviluppatori di Bitcoin, come di qualunque altra moneta o banconota, sia a corso legale che decentrata, non possono mettere sul mercato tutte le "monete" in un colpo solo, altrimenti il valore scenderebbe a zero.
Sarebbe il contrario di quel comportamento che deve ispirare fiducia ad utenti ed investitori !
E' stato quindi trovato un sistema VERAMENTE MOLTO INGEGNOSO , assegnando ai blocchi due funzioni :

  • fare da contenitore dove archiviare le transizioni avvenute tra gli utenti nell'arco di 10 minuti;
  • generare nuovi bitcoin, i quali vengono "regalati" a chi è riuscito a svolgere la validazione delle transizioni contenute nello stesso blocco, risolvendo un complesso calcolo matematico.

Questo "lavoro" di validazione, viene svolto dai cosiddetti "MINATORI", che devono applicare al blocco un algoritmo di crittografia, detto algoritmo SHA256, che richiede Hardware molto più potenti del processore di un comune PC; inizialmente si facevano usando i processori delle schede grafiche, ma oggi si usano hardware dedicati (ASIC).

Bitcoin ASIC per mining

Bitcoin ASIC per mining

Naturalmente a coloro che USANO le monete elettroniche, questi aspetti molto tecnici interessano poco o nulla; possono usare la crittovaluta tranquillamente anche se non li conoscono !

L'inventore di Bitcoin : un genio burlone!

L'inventore di bitcoin ha dimostrato di avere moltissima fantasia.
PRIMA DI TUTTO ha messo nella faccenda un "pizzico" di libero mercato : in pratica i minatori sono in competizione tra loro, perché è solo il primo che riesce nel difficile compito della validazione dell'ultimo blocco che si vedrà assegnato il "PREMIO" .
Per tutti gli altri non resta che confidare nella fortuna e cercare di "azzeccare" il prossimo blocco, magari anche investendo di più nelle risorse hardware, per aumentare la propria potenza di elaborazione.

POI HA DELINEATO IL SISTEMA PER CONTROLLARE L'INFLAZIONE
Dato che aveva prefissato di creare 21 milioni di bitcoin con una determinata curva temporale, che prevede di raggiungere il totale di 21 Milioni nel 2033, si è assicurato che il software sovrintendesse l'andamento di questa caratteristica.

Curva prestabilita di generazione di bitcoin

Curva prestabilita di generazione di bitcoin

Il software che hanno i minatori, pertanto, ha un meccanismo di AUTOCORREZIONE : se i minatori sono troppo abili nel risolvere l'esercizio matematico e cioè se i blocchi sono emessi in meno di 10 minuti, viene alzata l'asticella della difficoltà dei calcoli!
UNA SOLUZIONE GENIALE !


Minare bitcoin... roba da ricchi

Forse ne ho già parlato, ma rinfresco il concetto : a chi riesce nel difficile compito di risolvere l'esercizio matematico di validazione di un blocco, vengono assegnate cifre importanti, ad esempio 12,5 Bitcoin (al 31.12.2016 sono circa 12.000 Euro).

Capannone Minatore Usa

Capannone Minatore Usa

Possono sembrare tanti soldi, ma le risorse hardware necessarie per riuscirci richiedono forniture elettriche industriali e spazi grandi come un capannone !
Tanto per fare un esempio, un dispositivo ASIC per mining "professionale", che costa circa 2000€ e consuma circa 1400W , rientra dalla spesa dopo 1 anno di funzionamento ininterrotto... ma con l'elettricità a 0,10€/kWh.
Non sognatevi quindi di fare il MINATORE mettendovi in casa uno di questi aggeggi : in Italia l'elettricità costa ben più del doppio, pertanto si inizia a guadagnarci qualcosa dopo 2-3 anni. Peccato che con il passare del tempo aumentano le probabilità di farlo "saltare" (o di cuocerlo, vista la potenza dissipata !)
In pratica il gioco non vale la candela.

Perché BLOCK-CHAIN

I blocchi che compongono il database di una moneta elettronica, oltre ad essere numerati ed ordinati cronologicamente, sono concatenati uno all'altro grazie ad un codice univoco, chiamato nel gergo Hash, che è frutto del calcolo dei minatori.
Questo codice è una sorta di "impronta digitale", e viene "estratto" facendo una serie di calcoli, o meglio, di operazioni binarie sul contenuto del blocco da validare.
Questo tipo di calcoli matematici, SHA-256 , sono stati inventati da crittoanalisti e matematici su incarico della NSA, l'Agenzia per la Sicurezza degli Stati Uniti, e sono la base dei programmi che usano i Minatori per "validare" un blocco..
Dato che l'Hash è un numero composto da 64 cifre esadecimali, è difficilmente replicabile (se non impossibile), quindi può essere considerato come un identificatore univoco di un determinato blocco e soprattutto del suo contenuto.
Una volta che il minatore ha risolto il calcolo dell'Hash, memorizza l'Hash sia nel blocco corrente che all'inizio di quello che sarà il blocco successivo, generando una sorta di catena "virtuale" che li lega indissolubilmente, da cui il termine Blockchain.

Simple_Blockchain2B.jpg

Simple_Blockchain2B.jpg

Ricordo infine che i blocchi della blockchain SONO TUTTI VISIBILI, dal n. 1 a quello corrente, così come è visualizzabile l'Hash che li concatena.
Consiglio a tutti di consultare questo sito (ma ce ne sono altri di simili) dove vengono visualizzate in TEMPO REALE le transazioni che si aggiungono alla blockchain, https://blockchain.info/ , e dove si possono visualizzare tutti i blocchi ed il relativo contenuto (le transazioni).

Ma dov'è la sicurezza della Blockchain ?

Con i soldi non c'è da scherzare, perché ovviamente ci può sempre essere qualche "buontempone" che si inventa un sistema per falsificarli, o per fare una doppia spesa con lo stesso bitcoin (problema del Double-Spending).
Supponiamo pertanto che ci sia un "malintenzionato" che volesse modificare un vecchio blocco (cambiando anche un singolo bit), per farsi assegnare dei soldi nel suo "conto corrente" anziché in quello di qualcun altro. Oppure volesse spendere nuovamente una cifra già spesa.
Dato che il database con i vari blocchi è pubblico, non ci sarebbe nessuna difficoltà nell'apportare la modifica.
Il pirata però si troverebbe in seria difficoltà quando, conclusa la sua malefatta, deve "salvare" il blocco con il relativo Hash. Il software di crittografazione, infatti, una volta preso in gestione il blocco, genererebbe un nuovo Hash, ma sarebbe completamente diverso da quello originale, che quindi non collimerebbe più con il blocco successivo.
Tutta la blockchain sarebbe quindi invalidata !
Per prevenire questo tipo di attacchi, il software dei nodi della rete bitcoin prevede semplicemente di scartare i blocchi che non si concatenano con i precedenti. L'unica soluzione per il pirata sarebbe quella di acquistare il 50%+1 delle risorse di elaborazione (Hardware) di tutti i minatori di bitcoin esistenti al mondo e di rielaborare tutti i blocchi da quello "taroccato" fino all'ultimo emesso. Una operazione che avrebbe dei costi e dei tempi enormi.
Significa in pratica che non è possibile apportare modifiche ad una blockchain.


Conclusione

Non sono certamente riuscito a toccare tutti i tasti di bitcoin e delle monete crittografiche, ma spero di aver dato il mio contributo per meglio comprendere il fenomeno.
Mi piacerebbe ad esempio dedicare un post sull'algoritmo di hashing e sulla crittografia, molto simile a concetti dei quali mi sono occupati (il checksum che si fa al termine dei pacchetti dati, nei protocolli di comunicazione), oppure sul pagamento a doppia firma. Se ne avrò disponibilità, ne parleremo.

Articoli in tema

Qualche link interessante sull'argomento :
Cosa muove davvero Bitcoin e perché è impossibile fermarlo
Che cosa è Bitcoin e perché in Cina ne vanno pazzi
Perché il bitcoin è sempre più affare della Cina

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Commenti e note

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di ,

Ciao @m_dalpra, ho letto il precedente articolo e questo. A mio parere, oltre ad informare sullo stato dell'arte delle cripto-monete, queste due pubblicazioni hanno il merito di far riflettere o ragionare sul significato e sulla attribuzione del contro-valore del denaro corrente: un particolare che forse in molti trascuriamo o proprio non ci abbiamo mai pensato. Sulla questione specifica dei bitcoin, o appunto cripto-monete in genere, sono un pò scettico: probabilmente in un confronto aperto alcuni dubbi potrebbero essere dipanati o trovare conferme. Per questo credo sarebbe meglio indicato il forum. Saluti

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