Blockchain: cos’è e come funziona

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La blockchain è un database strutturato sotto forma di una catena di blocchi, ciascuno dei quali contiene una serie di informazioni. Questa definizione sembra chiara e semplice da capire, ma serve a poco in mancanza di altre nozioni fondamentali, come il significato della parola database ad esempio.

I database sono luoghi in cui le informazioni vengono memorizzate in formato elettronico. Gli utenti possono ricercare e filtrare questi dati per trovare esattamente quello che stanno cercando. I database sono diffusi ovunque nel mondo reale e naturalmente anche nelle banche, che li utilizzano per archiviare informazioni relative a conti correnti e transazioni.

Non tutti i database, però, funzionano allo stesso modo: in alcuni i dati possono essere modificati da un'autorità centrale, o da chiunque abbia il permesso di farlo. Non è questo il caso dei database blockchain, in cui le informazioni non possono essere modificate una volta che il blocco che le contiene viene aggiunto alla catena. Ogni volta che si aggiungono nuove informazioni, infatti, si crea un nuovo blocco invece di modificarne uno già esistente.

In sostanza, le blockchain rappresentano dei registri digitali e svolgono una serie di funzioni diverse. Questa tecnologia è alla base di criptovalute diffuse in tutto il mondo, come Bitcoin ed Ethereum, ed è essenziale per garantire il livello di sicurezza e trasparenza che le caratterizza. 

Anche se a volte è intesa come sinonimo di Distributed Ledger Technology (DLT), la tecnologia blockchain è solo uno dei numerosi sistemi basati su un registro distribuito. Inoltre, funziona in modi specifici e non necessariamente applicabili ad altri tipi di database decentralizzati. 

La parola che rappresenta al meglio l'obiettivo e l'essenza dei sistemi blockchain è "sicurezza": questo tipo di tecnologia offre un modo di registrare le informazioni che rende quasi impossibile la loro modifica o l’alterazione.

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In un sistema blockchain le informazioni sono registrate in blocchi, ciascuno dei quali contiene un determinato gruppo di dati. Quando si aggiunge un nuovo gruppo di dati, questi vanno a formare un nuovo blocco che si “concatena” al blocco precedente (da qui il nome "blockchain"). 

Questa struttura a catena è ciò che contraddistingue una blockchain da altri tipi di database. Per capire come funziona questa tecnologia è importante conoscere i tre elementi chiave contenuti in ciascun blocco:

• Il proprio codice hash: un codice hash è una rappresentazione alfanumerica dei dati. L'hash di un blocco è univoco e cambia se uno dei dati relativi al blocco viene modificato.
• Il codice hash del blocco che lo precede nella catena: questo hash serve come riferimento per mantenere i blocchi in ordine cronologico lineare. Se ogni blocco si riferisce all'hash univoco del blocco che lo precede, la catena rimane intatta. Inoltre, se le informazioni nel blocco cambiano, cambia anche l'hash.
• Una marca temporale: questa marca temporale specifica il momento in cui il blocco è stato creato e aiuta a mantenere l’ordine cronologico della catena.

Questi tre elementi combinati fanno in modo che i blocchi di una blockchain non possano essere modificati e siano quindi immutabili. Se qualcuno tentasse di modificare un blocco, cambierebbe anche l'hash e la marca temporale di quel blocco. Di conseguenza, il blocco successivo nella catena non includerebbe più l'hash del blocco che lo precede, rendendo immediatamente evidente che la blockchain è stata alterata.

L'uso di hash e marche temporali in una blockchain rende estremamente difficile alterare i dati di un blocco una volta che quest’ultimo è stato aggiunto alla catena. In questo senso, la blockchain può essere considerata molto sicura. Nonostante questa importante funzione di sicurezza integrata, però, la tecnologia blockchain presenta ancora alcuni potenziali problemi in termini di fiducia. 

Nel caso in cui solo pochi partecipanti fossero autorizzati a creare blocchi nel registro, ad esempio, essi potrebbero inserire informazioni errate o corrompere il sistema in qualche modo. Il corretto funzionamento della blockchain dipende soprattutto dall'affidabilità delle persone che possono accedervi.

I primi sviluppatori di criptovalute, a partire da Satoshi Nakamoto (inventore di Bitcoin), hanno riconosciuto questo potenziale problema fin da subito. Di conseguenza, hanno sviluppato il concetto di una blockchain decentralizzata, in modo da eliminare la necessità di una convalida alle transazioni da parte di terzi.

Oltre a possedere le caratteristiche di sicurezza intrinseche di un database blockchain, la blockchain decentralizzata si avvale di una rete peer-to-peer. I membri di questo tipo di rete non hanno necessità di conoscersi o fidarsi l'uno dell'altro e ognuno di loro ottiene una copia dello stesso registro della blockchain. In questo senso, non esiste una copia principale (una copia "master") memorizzata in un luogo centralizzato e il compito di convalidare continuamente l'accuratezza della blockchain è affidato all’enorme quantità di copie generate.

Questa decentralizzazione elimina la necessità di fidarsi di un'autorità centrale e allo stesso tempo protegge la blockchain dai tentativi di hacking.  Se un hacker cercasse di alterare la blockchain, infatti, modificherebbe solamente la propria copia. Questa nuova copia alterata non corrisponderebbe alle copie memorizzate sugli altri computer della rete, in modo da scoprire l'errore facilmente.

Nel caso di una rete come Bitcoin, almeno il 51% dei computer della rete dovrebbe convalidare la versione errata della blockchain dell'hacker perché questa possa essere considerata legittima. Considerando la potenza di calcolo e i costi necessari per influire su una tale quantità di computer in una rete decentralizzata, riuscire a introdurre un errore nella blockchain è praticamente impossibile. 

La tecnologia blockchain viene impiegata in diversi campi, ma il suo utilizzo principale è legato al mondo delle criptovalute.

Questa tecnologia ha reso possibile l'ascesa di criptovalute come Bitcoin, che utilizzano la blockchain per registrare in modo trasparente le transazioni monetarie. Blockchain e Bitcoin sono diventati quasi sinonimi nella cultura popolare, ma esistono molte altre criptovalute che si basano su reti blockchain decentralizzate. I membri della comunità crypto sono convinti che la blockchain decentralizzata permetta un approccio alla circolazione monetaria più democratico e intrinsecamente affidabile, poiché elimina la necessità di una terza parte fidata che verifichi le transazioni. 

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La tecnologia blockchain sta diventando sempre più importante in diversi settori che richiedono l'archiviazione di dati, oltre a presentare molti vantaggi rispetto ad altri tipi di database.

Ecco quali sono i principali vantaggi (legati soprattutto alle criptovalute) e i potenziali svantaggi di questa tecnologia.

Maggiore sicurezza: all'interno di una blockchain decentralizzata, i dati sono memorizzati in copie distribuite attraverso una rete peer-to-peer, piuttosto che in una posizione centralizzata. Quando nuovi blocchi vengono aggiunti alla blockchain, i computer della rete devono convalidarne la legittimità. Questo elemento, unito alla sicurezza intrinseca della tecnologia blockchain, offre un livello di sicurezza più alto rispetto a molti altri tipi di database. 

Maggiore accuratezza: nella blockchain di una criptovaluta il coinvolgimento umano nella verifica delle transazioni è minimo. Il compito di convalidare le nuove informazioni che vengono inserite è affidato a una rete di computer. Questo comporta meno errori e una maggiore precisione rispetto ad altri metodi di memorizzazione dei dati. 

Pagamenti più efficienti. Quando una banca elabora i pagamenti, le transazioni sono tipicamente gestite ed elaborate tramite un'autorità centrale. Di norma le banche operano solo durante un orario di lavoro limitato, quindi un pagamento effettuato prima del fine settimana potrebbe non essere elaborato fino al lunedì successivo. Una blockchain non ha queste restrizioni: nella maggior parte dei casi è possibile effettuare transazioni 24 ore al giorno e 7 giorni alla settimana. 

Transazioni verificate: ogni informazione inserita in una blockchain viene verificata dai computer della rete e solo una volta approvata sarà aggiunta come blocco successivo nella catena. Questo processo assicura che ogni nuovo dato sulle transazioni che viene aggiunto alla versione concordata della blockchain sia legittimo e accurato.

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Lista d'attesa (nuova tabella)

Attività criminale: un sistema blockchain come quello alla base di Bitcoin è pensato per proteggere la riservatezza dell'utente, che diventa difficile da violare. Questa caratteristica, però, potrebbe permettere ai criminali di utilizzare la tecnologia blockchain per effettuare transazioni di valuta illegali. Di solito le banche applicano processi rigorosi per verificare l'identità dei loro clienti, ma questo non sempre avviene nel caso delle criptovalute. 

Costo e velocità: a seconda del sistema usato per verificare le transazioni, una blockchain può richiedere un’enorme potenza di calcolo. Il sistema "proof of work" di Bitcoin, ad esempio, implica costi energetici significativi, che hanno un impatto ambientale notevole. Anche la quantità di tempo necessaria per elaborare una transazione può rappresentare uno svantaggio in alcune blockchain. Aggiungere una nuova transazione o un nuovo blocco alla catena può essere effettuato in pochi minuti, ma la velocità può diventare un problema se il numero di utenti aumenta.