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Letteralmente blockchain significa catena di blocchi. Per quale motivo una catena di blocchi sarà la rete del futuro?

Per rispondere a questa domanda dobbiamo prima di tutto conoscere come funziona la tecnologia blockchain.

Fino ad oggi quando pensiamo ad internet generalmente pensiamo ad una rete centralizzata. Ovvero, il mio PC (client) si connette al server in modo da richiede informazioni o fare altri tipi di operazioni come: creare bonifici, acquistare, scrivere articoli…

Quando sentiamo parlare di blockchain si intende un tipologia di rete in cui viene meno la centralizzazione delle informazioni. Infatti, la basedati è distribuita e decentralizzata per tutti i nodi della rete.

In realtà, in qualche occasione abbiamo già sentito parlare di rete distribuita: la rete peer to peer. Questa rete è usata sopratutto per la condivisione dei file in cui ogni nodo della rete può ricevere ed inviare informazioni ad altri nodi della rete senza che ci sia alcun nodo che faccia da intermediario.

Nel caso della blockchain ogni nodo possiede lo stesso database presente su tutti gli altri nodi e, grazie a particolari tecniche di crittografia, ogni informazione (chiamata transazione) viene inserita in blocchi e viene distribuita su tutti i nodi della rete. Una delle peculiarità della blockchain è che l’informazione non è duplicabile.

Com’è possibile non duplicare le informazioni su internet? ad esempio un e-book o una canzone?

Per rispondere a queste domande bisognerebbe avere alcune nozioni base di crittografia. In particolare:

La funzione hash sha256.

Questa funzione ha due caratteristiche principali:

1. trasforma qualsiasi tipo di informazione digitale in una sequenza numerica di 256 bits. Potete fare delle prove con esempi testuali su questo link. Il risultato della funzione hash è ciò che verrà inserito in una transazione di un blocco della blockchain. Quindi, posso convertire un file di 10GB in un file testuale da 256bits
2. Se utilizzo questa funzione su un’immagine otterrò una sequenza alfanumerica; se all’immagine cambio il metadato di pubblicazione allora otterrò un’altra sequenza alfanumerica completamente diversa. Se qualcuno copia la mia immagine allora il file copiato avrà un hash completamente diverso dall’originale.

Crittografia asimmetrica con chiave pubblica-privata

Ogni membro della blockchain ha una chiave pubblica e privata. Se volessi trasferire un’immagine di mia proprietà ad un destinatario allora posso agire in questo modo:

Con la chiave privata posso crittografare, ad esempio, l’hash della mia immagine in modo da firmarla digitalmente. Durante la transazione invio al mio destinatario, oltre all’hash firmato, anche la chiave pubblica (la chiave pubblica è generata attraverso una funzione complessa logaritmica dalla chiave privata. Dalla chiave pubblica è ad oggi impossibile risalire alla chiave privata). Il mio destinatario può, a questo punto, decriptografare l’hash con la mia chiave pubblica (in questo modo riconosce che l’immagine è di mia proprietà) e confrontare l’hash ottenuto con l’hash dell’immagine stessa in modo da verificare l’autenticità del file.

Come si applica la crittografia in una blockchain?

Ogni transazione avrà sempre un elemento in input ed uno in output. Se io volessi inviare un file da A a B, firmo digitalmente il file con la chiave privata di A e poi cripto la transazione con la chiave pubblica di B in modo tale che solo B può ricevere il file. A questo punto B decripta il file con la chiave pubblica di A.

Ogni blocco della rete è rappresentato univocamente da un’hash. Ad esempio supponiamo che A è collegato a B. A è rappresentato da 0001, B possiede (nel campo relativo all’hash precedente) 0001. A e B risultano collegati tra loro e questo tipo di relazione fa sì che si rispetti l’integrità. Ciò vuol dire che ogni modifica al blocco A modificherà il suo codice hash e romperà la catena con il blocco B.

In generale, ogni blocco della catena contiene un puntatore hash come collegamento al blocco precedente, un timestamp e i dati della transazione.

Come si creano i blocchi?

i blocchi non sono altro che una collezione di transazioni create dagli utenti della blockchain. Per essere utente della blockchain basta possedere un portafoglio (o wallet, ce ne sono diversi in giro). Una volta creato il proprio wallet viene fornita la chiave pubblica e la chiave privata (che non deve essere assolutamente condivisa con nessuno).

Tutte le transazioni create da chiunque abbia un portafoglio (wallet) vengono raccolte in un blocco (al quale verrà assegnato un hash). Questo codice verrà poi inserito nel blocco successivo. Ogni transazione subirà, prima di accedere al blocco, una serie di controlli da parte dei nodi completi della rete in modo da verificarne la validità (i nodi completi sono nodi che hanno tutta la blockchain nel proprio storage). Una volta generato il blocco e convalidato le checksum di tutte le transazioni l’algoritmo proof-of-work garantisce che il nodo sia accettato da tutti i nodi della rete.

Chi sono i miners?

I miners sono nodi della rete che assicurano la validità ed il corretto funzionamento della blockchain. Tecnicamente pubblicano di continuo blocchi nuovi della blockchain con le transazioni che hanno appena verificato (1MB X 2000 transazioni). una volta che il miner pubblica un nodo riceve una ricompensa (bitcoin o altre criptovalute). I miners sono tra loro in competizione: chi produce blocchi per prima riceve ricompense maggiori. La velocità di calcolo e la banda di rete sono determinanti nella generazione dei blocchi.

La tecnologia appena descritta si sta evolvendo verso una nuova generazione di applicazioni web3.0. Ethereum è un piattaforma basata su blockchain che promette (oltre alla generazione di criptovalute) anche di poter creare applicazioni distribuite (senza un server centrale) DAPPS.

Quindi, se associamo le potenzialità della blockchain con le applicazioni distribuite potremmo aprire le porte ad una vasta gamma di applicazioni future che non avranno più bisogno di una centralizzazione delle informazioni o di una verifica di un ente terzo.