Traduzione a cura di Giorgio Libutti.

La blockchain di Bitcoin è l’unione dell'asset bitcoin (BTC) e di un network decentralizzato. Nel 2008 un individuo – o un gruppo di persone – conosciuto con il nome di Satoshi Nakamoto creò il protocollo di Bitcoin per decentralizzare il controllo del denaro, a seguito della crisi dei subprime. Il white paper di Bitcoin delineò una serie di regole computazionali che determinarono un nuovo tipo di database distribuito: la blockchain. La rete Bitcoin venne avviata per la prima volta il 3 gennaio del 2009.

Bitcoin, oggi la criptovaluta di gran lunga più nota, è stato il motivo per il quale la tecnologia blockchain è stata creata. Una criptomoneta è un mezzo di scambio digitale che utilizza tecniche crittografiche per supervisionare la creazione di unità monetarie e verificare i trasferimenti finanziari.

Per “blockchain di Bitcoin” si intendono i dati salvati all’interno di “blocchi” di informazioni, che vengono successivamente connessi uno dopo l’altro per formare una “catena” immutabile. Un blocco è un contenitore di transazioni avvenute in uno specifico lasso di tempo. Le pile di blocchi vengono accumulate l'una sull'altra, e ogni nuovo blocco si basa su quelli precedenti. Di conseguenza, si forma una catena di blocchi che dà origine alla parola "blockchain."

Ogni volta che un nuovo blocco viene aggiunto alla catena, il precedente diventa immutabile: questo fa sì che, col passare del tempo, ciascun blocco diventi sempre più sicuro. Tale caratteristica è il motivo per cui Bitcoin potrebbe avere un forte impatto sul modo con cui vengono effettuate le transazioni bancarie e finanziarie.

Ad ogni modo, la blockchain di Bitcoin non è soltanto una valuta digitale: è una tecnologia, sulla quale si basano la maggior parte delle criptovalute, BTC compreso. La blockchain è unica, in quanto garantisce l’immutabilità delle transazioni: ogni azione sulla rete viene registrata, nessuna operazione può essere eseguita al di fuori di essa. Ogni qual volta che un’informazione viene registrata all’interno di un blocco della blockchain, viene apposto ad essa un “time-stamp” in modo da certificarne l’avvenimento e renderlo consultabile da chiunque.

La blockchain di Bitcoin è, inoltre, decentralizzata: ciò vuol dire che non è immagazzinata all’interno di un computer principale o controllata da un’azienda, bensì è distribuita su molti computer che compongono il network di Bitcoin.

All’interno della blockchain di Bitcoin sono presenti delle stringhe alfanumeriche denominate “hash.” Ogni blocco della blockchain ha un suo hash unico. L’hash permette a ogni utente del network di identificare i blocchi e di orientarsi all’interno della blockchain, dato che ogni blocco contiene l’hash del blocco precedente.

Riassumendo quanto detto sopra, le caratteristiche principali della blockchain sono: il registro, i blocchi, la catena e l’hash. Lo storico dei blocchi e delle transazioni sono i due tipi di record della blockchain. Un blocco contiene le transazioni Bitcoin più recenti che non sono ancora state registrate in nessun blocco precedente. I record delle transazioni includono i dati relativi alle attività, ai prezzi e alla proprietà che vengono registrati, approvati e regolati in tutti i nodi in pochi secondi.

In sostanza, un hash è una stringa di lunghezza fissa generata dopo la trasformazione di dati di input di qualsiasi lunghezza nella rete blockchain; un blocco è simile a una pagina di un libro mastro o di un registro; e una catena si riferisce a blocchi collegati tra loro in una rete.

Breve storia storia della blockchain di Bitcoin

L’idea della tecnologia blockchain venne introdotta nel 1991 da Stuart Haber e W. Scott Stornetta nella loro pubblicazione "How to Time-Stamp a Digital Document." In questo paper, gli autori spiegano l’utilizzo di una catena continua di time-stamp per registrare le informazioni in maniera sicura.

La blockchain di Bitcoin venne creata per lo più per agevolare lo scambio della criptomoneta BTC. Ben presto, però, gli early adopters scoprirono che questa invenzione aveva un potenziale che andava ben oltre il semplice scambio di valore.

La tecnologia Bitcoin fa utilizzo di transazioni Peer-to-Peer (P2P), in modo da non doversi affidare a nessuna banca o entità di terze parti per gestire gli scambi monetari. Permette infatti di effettuare pagamenti online direttamente tra le parti coinvolte, senza il bisogno di intermediari.

Il termine Peer-to-Peer indica che tutti i computer facenti parti del network sono uguali tra loro: non esistono nodi "speciali," tutti i partecipanti condividono l’onere di fornire servizi alla rete. Il network è infatti composto da migliaia di nodi Bitcoin che eseguono il protocollo, il quale è responsabile della creazione e della salvaguardia della blockchain.

La costituzione di una rete Peer-to-Peer è possibile perché i dati degli utenti sono collegati alla persona o all'entità con cui stanno interagendo, e sono responsabili del mantenimento della rete distribuita. Le informazioni relative alla persona o all'entità passano quindi dal loro wallet Bitcoin alla loro posizione e al loro indirizzo IP, il che rappresenta un'interazione Bitcoin P2P.

Cosa serve per far funzionare la blockchain di Bitcoin?

Bitcoin rappresenta una forma di denaro digitale e trustless, accostato a un sistema di decentralizzazione dei servizi finanziari. Prima di Bitcoin era necessario che una terza parte fidata tenesse un libro mastro – il sistema di registrazione dei dati finanziari di un'azienda o di una persona – per registrare chi possedeva quanto. Con la rete Bitcoin tutti hanno una copia di questo libro mastro, quindi non c'è bisogno di terze parti.

Ogni transazione avviene nella rete blockchain Bitcoin, che è il luogo digitale in cui avviene il mining di Bitcoin e la generazione di hash power. Il termine "hash power" indica la potenza di elaborazione utilizzata dal computer o dall'hardware per eseguire e risolvere vari algoritmi di hashing. Questi algoritmi vengono utilizzati per creare nuove unità di bitcoin e per effettuare le transazioni. Questo processo è chiamato mining.

Solitamente, i possessori di bitcoin comprano le proprie criptovalute attraverso un exchange, ossia una piattaforma che facilita l’incontro tra domanda (chi vuole comprare) e offerta (chi vuole vendere) di criptovalute. Il libro mastro decentralizzato è ciò che costituisce la rete blockchain. Bitcoin è pertanto un software, un insieme di processi in cui i partecipanti eseguono diversi compiti.

Una blockchain è un libro mastro digitale di transazioni duplicate e distribuite sulla rete di sistemi informatici della blockchain stessa. Ogni blocco della catena contiene diverse transazioni; ogni volta che si verifica una nuova transazione sulla blockchain, una registrazione di quella transazione viene aggiunta al libro mastro di ogni partecipante.

Questo database distribuito è gestito da più partecipanti grazie a una tecnologia chiamata Distributed Ledger Technology (DLT). La blockchain è un tipo di DLT in cui le transazioni vengono registrate utilizzando una firma crittografica immutabile nota come hash. Le transazioni vengono poi organizzate in blocchi. Ogni nuovo blocco include l'hash di quello precedente, di fatto concatenandoli: motivo per cui i libri mastri distribuiti sono comunemente chiamati blockchain.

La blockchain funziona come un libro mastro, che tiene traccia di ogni transazione sul network Bitcoin; è inoltre auto-verificante, il che significa che l'intera rete di nodi – diversi computer che partecipano alla rete – controllerà e proteggerà costantemente ogni movimento. È qui che entrano in gioco i "miner:" i loro computer fanno il lavoro pesante per mantenere la catena, ricevendo in cambio BTC come ricompensa. Queste regole, nel complesso, costituiscono il protocollo Bitcoin.

Il termine "Bitcoin miner" indica i potenti computer che risolvono complessi problemi matematici per coniare nuove monete. I miner sono macchine dedicate esclusivamente alla rete, che verificano tutte le transazioni e bloccano eventuali malintenzionati. Il compito dei miner è compilare il maggior numero possibile di transazioni in un blocco, quindi verificare il blocco stesso e aggiungerlo alla catena dei blocchi precedenti utilizzando un metodo matematico. Per fornire la loro potenza di calcolo alla rete, i miner vengono pagati con dei BTC appena coniati.

Come funziona la blockchain di Bitcoin?

Una blockchain è un tipo di database, ossia una raccolta di informazioni memorizzate elettronicamente su un sistema informatico. Le informazioni o i dati conservati nei database sono solitamente strutturati in un formato tabellare che facilita la ricerca e il filtraggio delle informazioni. I database sono progettati per memorizzare grandi quantità di informazioni che possono essere consultate, filtrate e modificate facilmente e rapidamente da molti utenti in qualsiasi momento.

A tal fine, i database di grandi dimensioni ospitano i dati su server costituiti da computer parecchio potenti. A volte, per raggiungere il livello di archiviazione e potenza di calcolo necessario per consentire a molti utenti di accedere al database contemporaneamente, vengono adoperati anche centinaia e centinaia di computer.

Ma quali sono le differenze fra una blockchain e un classico database? La prima differenza è la struttura dei dati. Un database struttura i dati in tabelle, mentre una blockchain raccoglie le informazioni in gruppi, noti come blocchi, che contengono set di dati. Ogni blocco ha una capacità di memorizzazione specifica che viene concatenata al blocco precedente, formando una catena di dati. Ecco perché si chiama blockchain: milioni di blocchi pieni di dati sono concatenati tra loro.

Questo sistema comporta che ogni blockchain sia un database più complesso, poiché crea una catena irreversibile di dati ogni qualvolta è implementato in un sistema decentralizzato. Quando un blocco viene riempito, è immutabile e diventa parte di una linea temporale, e quindi ogni blocco della catena ha un timestamp esatto quando viene aggiunto alla catena.

L'obiettivo della blockchain è quindi quello di consentire la registrazione e la distribuzione di informazioni digitali, ma non la loro modifica. Per questo motivo non è un database di per sé; nessuno può modificarlo una volta riempito e incatenato. Con la comparsa della tecnologia Bitcoin, la blockchain ha avuto la sua prima applicazione reale.

Riduzione dei rischi

L'utilizzo di una rete blockchain comporta numerosi vantaggi. Innanzitutto, l'accuratezza della catena: le transazioni che fanno parte della blockchain devono infatti essere approvate da migliaia di migliaia di computer. Questo elimina ogni coinvolgimento umano nella verifica, il che significa che ci sono meno errori umani e una registrazione più accurata delle informazioni.

Ma cosa succede se uno dei computer della rete commette un errore di calcolo? L'errore sarebbe presente solo in una copia della blockchain. Affinché si diffonda, almeno il 51% della rete dovrebbe avere lo stesso errore, il che è molto improbabile.

Un altro vantaggio è che la blockchain elimina la necessità di verificatori terzi. Qualsiasi membro della rete Bitcoin può controllare e verificare la blockchain in qualsiasi momento.

I dati della blockchain sono decentralizzati in quanto non vengono memorizzati all'interno di un'entità centrale, bensì copiati e diffusi in una vasta rete di computer. Questo rende molto difficile per chiunque manomettere i dati, poiché un hacker dovrebbe avere accesso alla maggior parte dei computer.

Infine, un aspetto fondamentale della blockchain è che, sebbene chiunque abbia una connessione a Internet possa vedere la cronologia delle transazioni e accedere ai dettagli delle transazioni, nessuno può accedere alle informazioni identificative degli utenti che effettuano tali operazioni. Inoltre, ogni volta che una transazione viene registrata, viene verificata dalla rete: in altre parole, i migliaia di computer che la compongono confermano se i dettagli dell'acquisto sono corretti.

Blockchain vs. banche

La blockchain funziona in modo molto diverso da una banca tradizionale, poiché è al 100% decentralizzata e si basa su migliaia di computer per verificare le transazioni. Ciò significa che funziona 24 ore su 24, 7 giorni su 7, tutti i giorni dell'anno. Il vantaggio più significativo della blockchain Bitcoin è la sua trasparenza, perché il network funge da registro pubblico per ogni transazione.

Un'altra differenza chiave è la velocità delle transazioni: di solito richiedono fra i 15 e i 60 minuti, a seconda della congestione della rete. Mentre i pagamenti con carta e i depositi di assegni possono richiedere dalle 24 alle 72 ore.

La blockchain Bitcoin prevede commissioni variabili, che di solito vanno da 0 a 50 dollari. La commissione non è correlata all'importo trasferito, ma è determinata dalle condizioni della rete in quel dato momento e dalla dimensione dei dati della transazione. Poiché un blocco della blockchain Bitcoin può contenere solo un megabyte (MB) di dati, il numero di transazioni incluse in un singolo blocco è limitato.

Un'altra differenza riguarda il modo in cui si effettuano le transazioni. Mentre la blockchain consente a chiunque abbia una connessione a Internet di effettuare un trasferimento, le banche richiedono un conto, un telefono cellulare o un computer.

Tutte queste differenze rendono la tecnologia blockchain un potenziale concorrente della finanza tradizionale e del settore bancario. Le blockchain sono reti trasparenti, decentralizzate, sicure e a prova di manomissione, gestite dagli stessi utilizzatori del network.

I limiti della blockchain

Sebbene la blockchain presenti molti vantaggi, come ogni cosa ha anche i suoi lati negativi. Il primo è che la blockchain può rallentare quando ci sono troppi utenti sulla rete; inoltre, è anche più difficile da scalare a causa dei processi necessari per raggiungere un consenso fra tutti i computer della rete.

Un'altra limitazione è che i dati all'interno della blockchain sono immutabili, non è possibile tornare indietro e modificare il blocco precedente una volta scritto. Questo è un vantaggio ma anche uno svantaggio, in quanto richiede molta più attenzione e manutenzione da parte degli utenti.

Infine, la tecnologia blockchain non è ancora matura: l'interoperabilità fra blockchain e altri sistemi finanziari è parecchio complessa e poco diffusa.

Progressi tecnici

Lightning Network

Il Lightning Network (LN) consente ai partecipanti di trasferire BTC tra loro senza alcuna commissione utilizzando i loro portafogli digitali. Un Layer-2 viene aggiunto alla rete Bitcoin per consentire le transazioni tra parti al di fuori della blockchain, chiamate transazioni off-chain. Un Layer-2 aumenta i volumi di transazione senza compromettere le caratteristiche di decentralizzazione o di sicurezza della blockchain originale.

Lightning Network crea canali di pagamento tra due utenti in un database distribuito in modo che possano effettuare transazioni tra loro, senza che tutti gli altri utenti ricevano le loro informazioni.

È considerata una svolta nel mondo delle criptovalute, poiché consente di accelerare l'elaborazione delle transazioni e ridurre i costi associati alla blockchain Bitcoin. Lightning Network è stato concepito nel 2015, ed è ancora oggi in fase di ulteriore sviluppo e attivazione. 

SegWit

Segregated Witness, o SegWit, si riferisce a un cambiamento nel modo in cui Bitcoin conserva i dati delle transazioni nella blockchain: "Segregated" significa separato, mentre "Witness" indica le firme delle transazioni. SegWit consente alla rete di contenere un maggior numero di transazioni in un singolo blocco, migliorando pertanto la velocità del network. SegWit è stato attivato su Bitcoin nell'agosto 2017, dopo che il codice per l'aggiornamento era stato rilasciato nel 2015.

SegWit di fatto aumenta il limite di dimensione dei blocchi di una blockchain rimuovendo i dati della firma dalle transazioni Bitcoin.

SegWit non solo ha migliorato la velocità di elaborazione delle transazioni di Bitcoin, ma ha anche risolto un punto debole del protocollo che permetteva ai nodi di sfruttare alcuni problemi di malleabilità delle transazioni sulla rete. Rimuovendo i cosiddetti "dati della firma" o "dati del testimone" dal campo di input di un blocco, SegWit ha aumentato il numero di transazioni che possono essere inserite in un blocco e ha risolto il problema della malleabilità delle transazioni.

Sulla rete Bitcoin, l'aggiornamento SegWit è stato introdotto come soft fork nell'agosto 2017. Un soft fork è un aggiornamento retrocompatibile, che consente ai nodi aggiornati di comunicare con i nodi non aggiornati. Un soft fork di solito include una nuova regola che non entra in conflitto con quelle esistenti.

Taproot

Greg Maxwell, sviluppatore di Bitcoin Core, ha proposto l’aggiornamento “Taproot” nel gennaio 2018. Circa tre anni dopo, il 12 giugno 2021, il 90% di blocchi estratti da parte dei miner ha indicato il proprio supporto: criterio necessario affinché l'update venga effettivamente approvato. In altre parole, 1.815 dei 2.016 blocchi estratti nell'arco di due settimane avevano dei dati codificati lasciati dai miner per dimostrare il loro sostegno all'aggiornamento.

Taproot è un soft fork che migliora gli script di Bitcoin per migliorare la privacy e aumentare l'anonimato sulla rete. Quando un utente non utilizza Taproot, chiunque può rilevare le sue transazioni; Taproot consente invece di occultarle. Taproot permette persino di nascondere l'esecuzione di uno script Bitcoin. A partire da ottobre 2020, Taproot è stato integrato nella libreria Bitcoin Core.

Uno dei cambiamenti più significativi apportati alla rete è la sostituzione delle firme Schnorr con l'attuale tecnica di firma digitale a curva ellittica (ECDSA). La tecnica ECDSA genera chiavi pubbliche da chiavi private generate in modo casuale, il che rende impossibile determinare una chiave privata da un indirizzo Bitcoin o da una chiave pubblica. Inoltre, la firma Schnorr libererà spazio e larghezza di banda sulla rete Bitcoin, rendendo le transazioni più piccole e veloci.

Consentendo i contratti discreti di log (DLC), la firma Schnorr può contribuire a semplificare gli smart contract complessi sulla blockchain Bitcoin. I DLC sono una proposta per aggiungere un'implementazione di smart contract a Bitcoin, consentendo la creazione di oracoli blockchain semplici, sicuri e facili da usare.

Potrebbero anche aiutare a scalare i canali di pagamento di secondo livello, come Lightning Network, permettendo transazioni immediate sulla rete Bitcoin.