Il significato di blockchain: cos’è e come funziona

Cos’è la blockchain, qual è il significato del termine e come funziona? Sono queste le domande più gettonate quando si parla di questa nuova tecnologia ormai fondamentale. Questo apre la strada a tantissime applicazioni e soluzioni che stimolano il progresso tecnologico e ad oggi i suoi campi di utilizzo sono molteplici. Scopri in questa guida completa cos’è la blockchain, il significato vero del termine e come funziona la tecnologia

Cos’è la blockchain: il significato spiegato

Proviamo a definire in parole semplici cos’è la blockchain e come funziona.

Partendo dalla traduzione letterale possiamo definirla come “catena di blocchi” su cui vengono registrati dati e transazioni in modo decentralizzato e distribuito ma anche sicuro. All’osso, infatti, non è altro che una struttura dati decentralizzata.

Tuttavia può essere ancora più semplice chiarire il significato di blockchain secondo il suo scopo primario, ossia in quanto sistema di pagamento.

Possiamo quindi definirla come una tipologia di DLT (Decentralised Ledger Technology), ossia una tecnologia di contabilità decentralizzata. Semplificando ulteriormente, è come il registro delle transazioni di un negozio: vengono qui contabilizzati tutti gli scambi di denaro e beni con clienti e fornitori.

La differenza tra blockchain e un normale registro è che la prima è decentralizzata. Ciò significa che invece che esserci un negoziante a tenere da solo il conto di tutte le transazioni ed essere controllato dal proprietario, ci sono diversi “negozianti” sparsi nel mondo che registrano le transazioni provenienti da ogni negozio e si controllano a vicenda per assicurarsi che queste siano legittime. Cos’è la blockchain e il suo vero significato iniziano ad essere più chiari.

Come nasce la blockchain?

Avventuriamoci ora nella storia di questa tecnologia e torniamo nel passato per capire i motivi per cui nasce, e definire meglio cos’è la blockchain e come funziona.

Sono stati Stuart Haber e W. Scott Stornetta ad immaginare negli anni ‘90 quella tecnologia che oggi ha il significato di blockchain. I due scienziati al tempo lavoravano nell’azienda di ricerca e sviluppo Bellcore Labs, Haber era specializzato in crittografia e sicurezza informatica e Stornetta in fisica. I due scelsero di incentrare il loro progetto di ricerca sul problema della modificabilità e riproducibilità dei file digitali di ogni tipo: una questione già rilevante prima della popolarizzazione di internet. Il loro scopo era dunque trovare un modo di rendere i documenti immutabili e autenticabili. I risultati dei loro studi furono in seguito citati nel whitepaper di bitcoin: 3 fonti delle 8 utilizzate da Nakamoto sono firmate dai due scienziati. 

La prima soluzione a cui arrivarono nel 1991 fu come assegnare una marca temporale (timestamp) immutabile e univoca a un documento grazie alla crittografia. Tuttavia persisteva il problema di risolvere eventuali disaccordi sul timestamp senza bisogno di affidarsi a un intermediario.

Un giorno Stornetta ebbe l’illuminazione: non serviva un intermediario a risolvere le dispute, ma una rete globale in cui tutti fossero testimoni dei documenti e in cui tutti i documenti fossero collegati tra loro. Così si sarebbe creata una “fiducia distribuita” invece che centralizzata su di un intermediario. 

Nel 1992 aggiunsero alla soluzione i Merkle Tree, inventati dal crittografo Ralph Merkle nel 1979 e usati ancora oggi nelle principali blockchain. Può essere considerata la prima soluzione di scalabilità della blockchain, in quanto queste strutture ad albero permettevano di includere molteplici documenti in un solo blocco e concatenarli crittograficamente tra loro.

Così nel 1995 crearono il primo prototipo di blockchain: una catena di blocchi connessa a un piccolo network. Ogni settimana questo network raggiungeva il consenso sulle richieste di registrazione in entrata, tramite la pubblicazione di un codice alfanumerico (fingerprint) che riassumeva e validava queste richieste. Con questo prototipo si può per la prima volta definire cos’è la blockchain e qual è il suo significato.

Così nel 2009 apparve il whitepaper di Bitcoin, concretizzando l’idea di Haber e Stornetta, con alcune fondamentali innovazioni. Prima di tutto, Nakamoto scelse di restringere l’applicazione della blockchain a un sistema di pagamento. In secondo luogo, disegnò un modello di consenso alimentato da incentivi: il mining. In questo modo trovò un modo concreto per realizzare quella “fiducia distribuita” di cui parlavano Haber e Stornetta: i miner sarebbero stati motivati a partecipare al network e a validarne i timestamp tramite le ricompense in bitcoin.

Dalla prima blockchain sviluppata e utilizzata, ossia Bitcoin, ne sono nate tantissime altre dando inizio a una corsa all’innovazione che dura ancora oggi. Partiamo proprio dal modello di bitcoin per capire una volta per tutte cos’è la blockchain, il suo significato e come funziona.

Com’è fatta la blockchain?

Le principali blockchain in uso oggi offrono soluzioni molto diverse, ma per conoscerne il funzionamento e capirne le differenze possiamo iniziare dai principali componenti di questa tecnologia. Per approfondire ancora cos’è, ma soprattutto come funziona la blockchain e il suo significato utilizzeremo come riferimento principale Bitcoin, che si presta per la sua brillante semplicità.

A livello strutturale la tecnologia è composta da due elementi:

Partiamo dai blocchi: i mattoni della blockchain.

I blocchi non sono altro che dei pacchetti di transazioni sintetizzate e registrate crittograficamente. Ogni blocco è legato al precedente da una funzione di hash unica e irreversibile. Puoi immaginarteli come un puzzle: un pezzo si incastra con il successivo grazie a una forma unica e irripetibile. Questo rende i blocchi immutabili e identificabili tramite un semplice codice che non cambia mai.

E ora il network: la rete serve a connettere tutti i partecipanti della blockchain e a garantire la cosiddetta distribuzione e decentralizzazione del sistema. 

Ogni network è costituito da nodi, ossia dispositivi connessi al network e connessi tra loro. Tutti i nodi conservano una copia del registro di transazioni, in modo da fungere da “testimoni”. Se tutti hanno la stessa copia, nessuno può modificarla in modo arbitrario o manipolarla a proprio vantaggio. Se una copia è diversa dalle altre, questo ha il significato di un nodo corrotto o inattivo e viene quindi escluso.

La particolarità di un network blockchain è che non si fonda sulla comune struttura client-server, ma è peer-to-peer. Questo significa che ogni partecipante al network è un peer con lo stesso potere del prossimo: è sia un client – che richiede dati – sia un server – che fornisce dati.

Blockchain: come funziona?

Dopo aver chiarito ancora cos’è e il suo significato vale la pena di entrare nel vivo della questione e spiegare come funziona la blockchain. Questa tecnologia può essere programmata per applicazioni specifiche, ma a livello fondamentale funziona soprattutto grazie alla crittografia, che infatti permette di:

Per il primo scopo abbiamo già nominato i merkle tree, mentre per il secondo sfrutta la crittografia asimmetrica, o a chiave pubblica in modo che solo i legittimi proprietari o destinatari possano utilizzare le criptovalute. Per rendere le informazioni immutabili invece basta una funzione di hash irreversibile.

Tutto questo fa sì che quando viene trasmessa una transazione di denaro da un utente all’altro, le criptovalute possono essere ricevute solo dal destinatario indicato, e la transazione avvenuta verrà registrata sul registro distribuito. 

Ma chi registra questa transazione e come ci si assicura che un utente non stia cercando di inviare più di quello che possiede? Quando ci si chiede cos’è e come funziona la blockchain, ecco che entra in gioco il meccanismo o algoritmo di consenso. 

Riprendiamo il caso bitcoin per fare un esempio concreto di meccanismo di consenso: Satoshi Nakamoto ha scelto come meccanismo di consenso il “Proof-of-Work”, alimentato dal mining.

Ecco come il network di bitcoin raggiunge il consenso secondo il PoW:

dunque i miner si servono di potenti dispositivi di calcolo per risolvere un codice crittografico molto complesso. Il primo miner che riesce a risolvere il codice assume il diritto di registrare le transazioni raccolte dai nodi a un nuovo blocco. 

L’hash ricavato costituisce la “prova del lavoro” del miner. 

L’incentivo introdotto da Nakamoto sta nel fatto che, come ricompensa per questo lavoro ben fatto, il miner riceve le commissioni di transazione e nuovi bitcoin. Per questo l’attività viene chiamata mining: è come se i miner estraessero con fatica nuovi bitcoin.

Il fatto che i nodi siano obbligati a concordare sulle informazioni registrate in ogni fase e che i miner abbiano diretto interesse nel corretto funzionamento del processo, rende la rete sicura da malintenzionati. Ecco, insomma, come funziona la blockchain.

Cosa risolve la blockchain?

La tecnologia è affascinante, ed è ormai chiaro cos’è la blockchain, il suo significato e come funziona. Andiamo quindi al nocciolo della questione: di fatto cosa risolve?

La soluzione principale si può trovare proprio nel motivo della sua nascita. La blockchain nasce per creare un sistema di pagamento o archiviazione di dati che non abbia bisogno di intermediari o terze parti, ma che possa funzionare in modo sicuro anche peer-to-peer: tra pari.

Questa funzione non è fine a se stessa, ma può essere sfruttata in tantissimi campi diversi: un sistema di pagamento indipendente da banche o altri intermediari può essere implementato a sua volta in innumerevoli servizi finanziari. 

La possibilità di archiviare informazioni cifrate in modo imparziale e incorruttibile può essere utile per campi come: la sanità, la supply chain, sistemi di identità digitale, il diritto d’autore (NFT), sistemi di voto, la diffusione di informazioni corrette e molto altro.

In base alla soluzione specifica che una blockchain vuole offrire, si svilupperà secondo un determinato protocollo applicativo, ossia secondo alcune regole di funzionamento ottimali per quella applicazione. 

Infatti una delle proprietà più interessanti della blockchain è la programmabilità, perdipiù spesso i loro codici sono open-source, permettendo a chiunque di prendere un protocollo e utilizzarlo per sviluppare altre soluzioni.

Quali sono le principali blockchain?

Le blockchain principali oggi sono Bitcoin ed Ethereum, che rappresentano esempi di funzionamento molto diversi tra loro. 

Bitcoin è nato principalmente come sistema di pagamento, mentre Ethereum è nato 6 anni dopo per sviluppare applicazioni decentralizzate. Di conseguenza Bitcoin offre molta minore flessibilità e programmabilità, anche se si sta avvicinando ai nuovi standard per quanto possibile.

Queste due sono di Layer 1, ossia sono delle infrastrutture di base, dei protocolli fondamentali su cui è possibile sviluppare in modo più flessibile e veloce altre blockchain, chiamate quindi di Layer 2. Esistono molte altre Layer 1, tuttavia il loro utilizzo e la loro longevità non è paragonabile a queste.

Dal lancio di Bitcoin ed Ethereum (2009 e 2015), queste e in generale la tecnologia blockchain hanno subito un’evoluzione importante, in termini di scalabilità, programmabilità, casi d’uso e interoperabilità.

La tecnologia è ancora in fase di sperimentazione e intensa crescita, quindi non si smette mai di imparare di più sull’argomento, ma questo è un ottimo punto di partenza per scoprire cos’è la blockchain, il suo significato e come funziona veramente.