Dai Ledger ai Distributed Ledger grazie alla blockchain
Dopo i richiami generali ai ledger e ai distributed ledger, è utile, per una comprensione più approfondita della blockchain, comprendere in modo più dettagliato come ne possa avvenire il funzionamento operativo.
Occorre di base la disponibilità di due fattori abilitanti:
- crittografia [o meglio hashing: l’ hashing converte i dati nel digest o hash del messaggio, che è un numero generato da una stringa di testo] + algoritmi di controllo e verifica dei dati
- algoritmi di raccolta del consenso + approvazione operazioni
Ora, ripercorrendo il modello DLT, i suoi presupposti sono nella creazione di network costituiti da una serie di partecipanti con ciascun partecipante chiamato a gestire un nodo di questa rete.
Ciascun nodo è autorizzato ad aggiornare i Distributed Ledger in modo indipendente dagli altri ma sotto il controllo consensuale degli altri nodi.
Gli aggiornamenti sono creati e caricati da ciascun nodo in modo appunto indipendente.
In questo modo ogni partecipante è in grado di processare e controllare ogni transazione ma nello stesso tempo ogni singola transazione, ancorché gestita in autonomia, deve esser verificata, votata e approvata dalla maggioranza dei partecipanti alla rete.
DLT: centralità e regola del Consenso
Alla base del concetto di Distributed Ledger Technology c’è il concetto di CONSENSO.
L’autonomia di ciascun nodo è subordinata al raggiungimento di un consenso sulle operazioni che vengono svolte e solo con questo consenso sono poi autorizzate e attivate.
I Distributed Ledger vengono aggiornati solo dopo aver ottenuto il consenso e ogni nodo viene aggiornato con l’ultima versione di ogni singola operazione di ciascun partecipante.
Ogni operazione rimane poi in modo indelebile e immutabile su ogni singolo nodo.
In altre parole ciascun partecipante dispone di una copia – immutabile – di ciascuna operazione.
Come si può notare si tratta di un bel cambiamento rispetto alle tradizionali logiche centralizzate, quando la verifica e l’autorizzazione erano centralizzate e quando lo stesso accesso a tutti gli archivi era gestito a livello centrale.
Questo modello di architettura permette di interpretare il database in senso molto più ampio rispetto al passato.
Non possiamo più semplicemente parlare di Ledger come archivi, ma dobbiamo parlare di Distributed Ledger Technology come di un nuovo rapporto tra persone e informazioni.
Le Distributed Ledger Technology necessitano di una rete peer-to-peer e algoritmi in grado di gestire la raccolta del consenso e la approvazione di operazioni basate appunto sul raggiungimento di un consenso (i modelli di gestione del Consenso determinano la differenza tra Distributed Ledger Technology di tipo Pubblico e di tipo Privato.)
Marca Temporale
Una delle caratteristiche più importanti della Blockchain è la sicurezza.
La Marca Temporale - Timestamp - impedisce che un’operazione, una volta eseguita, venga alterata o annullata.
La Marca Temporale consente di associare una data e un’ora certe e legalmente valide a un documento informatico.
In altre parole consente di definire una validazione temporale che può essere opponibile a terzi.
La Marca Temporale è costituita da una sequenza specifica di caratteri che identificano in modo univoco, indelebile e immutabile una data e/o un orario per fissare e accertare l’effettivo avvenimento di un certo evento.
La rappresentazione della data è sviluppata in un formato che ne permette la comparazione con altre date e permette di stabilire e definire un ordine temporale.
Consenso Distribuito
Il processo di validazione della Blockchain prevede una fase di verifica e di approvazione basata su risorse di calcolo che vengono messe a disposizione dai partecipanti alla Blockchain e che sono finalizzate alla risoluzione di problemi complessi o puzzle crittografici e che permettono di disporre di un Consenso Distribuito e non più di un consenso basato su un intermediario terzo o su un ente o istituzione centralizzata.
Coloro che partecipano alla risoluzione del problema e che dunque concorrono alla validazione del processo e della transazione sono chiamati Miner e il loro intervento, che necessita, per essere svolto, di importanti risorse computazionali, viene remunerato tipicamente attraverso l’emissione di una cryptocurrency.
La logica che sta alla base di questo processo parte dal presupposto che per evitare rischi di frodi in particolare da parte di un “nodo” della Blockchain è necessario creare degli ostacoli e delle complicazioni su tutto il processo di validazione.
Nello specifico, ogni nodo che intende partecipare alla validazione deve risolvere un complesso problema nella forma di un puzzle crittografico.
Il puzzle è concepito per mettere in competizione tutti i nodi e tutti contribuiscono alla risoluzione mettendo a disposizione la propria potenza di calcolo.
Il nodo che risolverà il puzzle crittografico avrà il diritto di validare il blocco con la presentazione di una Proof of Work che è la prova della soluzione del puzzle.
Per questo impegno e per questo risultato il nodo viene appunto remunerato con una unità di valore che dipende dalla tipologia di Blockchain.
Va poi aggiunto che nelle Blockchain i nodi non sono “pubblici”, ovvero non si conoscono fra loro e il Proof of Work rappresenta anche il modo per costruire un rapporto di “fiducia” basato sulla concreta collaborazione alla soluzione delle prove che devono essere validate
Principali caratteristiche obiettivo della Blockchain
Affidabilità: la Blockchain è affidabile.
Non essendo governata da un centro, ma dando a tutti i partecipanti diretti una parte di controllo dell’intera catena, la Blockchain diventa un sistema molto più sicuro e affidabile, ad esempio da attacchi di malintenzionati.
Se infatti soltanto uno dei nodi della catena subisce un attacco e si danneggia, tutti gli altri nodi del database distribuito continueranno comunque a essere attivi e operativi, saldando la catena e non perdendo in questo modo informazioni importanti.
Trasparenza: le transazioni effettuate attraverso la Blockchain sono visibili a tutti i partecipanti, garantendo così trasparenza nelle operazioni.
Convenienza: effettuare transazioni attraverso la Blockchain è conveniente per tutti i partecipanti, in quanto vengono meno interlocutori di terze parti, necessari in tutte le transazioni convenzionali che avvengono tra due o più parti (ovvero le banche e altri enti simili).
Solidità: le informazioni già inserite nella Blockchain non possono essere modificate in alcun modo.
In questo modo le informazioni contenute nella Blockchain sono tutte più solide e attendibili, proprio per il fatto che non si possono alterare e quindi restano così come sono state inserite la prima volta.
Irrevocabilità: con la Blockchain è possibile effettuare transazioni irrevocabili, e allo stesso tempo più facilmente tracciabili.
In questo modo si garantisce che le transazioni siano definitive, senza alcuna possibilità di essere modificate o annullate.
Digitalità: con la Blockchain tutto diventa virtuale.
Grazie alla digitalizzazione, gli ambiti applicativi di questa nuova tecnologia diventano tantissimi.
Funzionamento schematico della Blockchain
La Blockchain è, tra l’altro, una BASE DI DATI FATTA DI BLOCCHI che memorizzano blocchi di transazioni valide correlate da un Marcatore Temporale (Timestamp).
Ogni blocco include l’hash (una funzione algoritmica informatica non invertibile che mappa una stringa di lunghezza arbitraria in una stringa di lunghezza predefinita) del blocco precedente, collegando così i blocchi insieme.
I blocchi collegati formano quindi una catena, con ogni blocco addizionale che rinforza quelli precedenti.
Con il supporto iconografico vediamo allora i passaggi che definiscono il funzionamento di una transazione basata sulla Blockchain.
Una transazione é costituita dai dati che rappresentano i valori - asset digitali - oggetto di “scambio” e che necessitano di essere verificati, approvati e poi archiviati.
Il valore della blockchain sta nella sua capacità di garantire l’unicità di un asset digitale
Vediamo con un caso cosa succede in pratica (Paolo e Anna sono i cugini dei ben noti Bob e Alice della crittografia in generale).
Nasce una necessità di transazione o scambio
Paolo e Anna devono effettuare una transazione: Paolo vende ad Anna un immobile
Le Cryptographic Key
Vengono create le informazioni relative alla transazione e vengono applicate le Cryptographic Key specifiche per Paolo e Anna (informazioni sull’immobile, sul prezzo, sulla disponibilità economica di Anna, sull’effettiva proprietà dell’immobile da parte di Paolo etc.)
La verifica sulla Rete
La transazione viene portata in Rete per essere verificata da parte dei partecipanti alla Blockchain
La creazione di un nuovo blocco
Viene creato un nuovo BLOCCO
- con tutti i dati relativi alla transazione tra Paolo e Anna e
- con i dati relativi all’immobile (stato dell’asset) e alla disponibilità economica di Paolo
Il blocco si aggiunge alla catena Blockchain
Il nuovo BLOCCO viene aggiunto alla catena di blocchi che forma la Blockchain, è accessibile a tutti i partecipanti ed è nell’archivio di tutti i partecipanti.
Diventa il riferimento permanente, immutabile e immodificabile di quella specifica transazione
Transazione completata e archiviata su tutti i nodi della Blockchain
Se le informazioni sono considerate corrette la transazione viene autorizzata, validata ed effettuata.
A quel punto la transazione entra a far parte di un NUOVO BLOCCO che viene creato e che comprende anche questa transazione (nella quale è registrato lo “stato” dei suoi asset).
Ogni nuova transazione da registrare viene unita ad altre nuove transazioni e va a formare un “blocco”, che viene aggiunto come anello di una lunga “catena” di transazioni cronologiche.
Ogni volta che si genera un blocco si allunga la catena.
Questa catena va a comporre il grande Libro Mastro Blockchain che è posseduto da tutti gli utenti.
Il ruolo dei Miner
Perché un nuovo blocco di transazioni sia aggiunto alla Blockchain è necessario appunto che sia controllato, validato e crittografato.
Solo con questo passaggio può poi diventare attivo ed essere aggiunto alla Blockchain.
Per effettuare questo passaggio è necessario che ogni volta che viene composto un blocco venga risolto un complesso problema matematico che richiede un cospicuo impegno anche in termini di potenza e di capacità elaborativa.
Questa operazione viene definita come “Mining” ed è svolta dai “Miner”.
Il lavoro del “Miner” è assolutamente fondamentale nell’economia della gestione delle Blockchain.
Chiunque può diventare un “Miner” e può competere per essere il primo a risolvere il complesso problema matematico legato alla creazione di ogni nuovo blocco di transazioni in modo valido e crittografato che possa essere aggiunto alla Blockchain.
Trattandosi di un impegno importante, come detto con importante dispendio di energie, è un impegno che necessita di essere remunerato e incentivato.
Nelle Blockchain “Private” o Permissioned questo ruolo è svolto, in funzione della governance, dall’autorità che attiva la Blockchain stessa
Nelle Blockchain Pubbliche o Permissionless questo ruolo può essere svolto da qualsiasi partecipante alla Blockchain e il Miner viene incentivato con delle forme di remunerazione che dipendono dal tipo di regole o governance definite da ciascuna Blockchain.
Nella maggior parte dei casi il primo Miner che crea un blocco valido e lo aggiunge alla catena viene ricompensato con la somma delle commissioni per le sue transazioni.
Nel caso di Bitcoin tutte le operazioni sono confermate dalla rete entro dieci minuti (ma sono stati per esempio sviluppati anche protocolli più rapidi, come quello di Litecoin).
Le commissioni fanno riferimento a valori unitari per ogni singola transazione, ma i blocchi vengono aggiunti regolarmente e possono contenere migliaia di transazioni dunque il valore del Miner può essere anche molto significativo.
I Miner possono inoltre ricevere nuove valute create e messe in circolazione come meccanismo di inflazione, come ad esempio nel caso della Blockchain Bitcoin.
Ma torniamo al Libro Mastro.
L’operazione che aggiunge un nuovo blocco alla catena aggiorna il Libro Mastro detenuto da tutti i partecipanti alla Blockchain.
Questi partecipanti accettano dunque un nuovo blocco nel momento in cui – grazie alla risoluzione del complesso problema matematico – è stata verificata la validità di tutte le sue transazioni.
Nel caso in cui il processo di verifica dovesse rilevare un errore, una anomalia, una discrepanza, il blocco viene rifiutato e tutti hanno visibilità del fatto che la transazione non è stata autorizzata.
Diversamente, se tutte le transazioni sono validate, il blocco viene creato e aggiunto ed entrerà a far parte della Blockchain (della catena) a tutti gli effetti come un record pubblico permanente e immutabile; nessun partecipante alla Blockchain potrà cambiarlo o rimuoverlo.
Immutabilità della Blockchain
L’immutabilità è l’altro grandissimo valore della Blockchain che ovviamente attiene anche alla sicurezza dei dati.
E se ricordiamo il “vecchio” Libro Mastro ci dobbiamo ricordare che per cambiare o danneggiare o distruggere un Central Ledger – Libro Mastro Centralizzato, è necessario violare l’autorità centrale che lo gestisce, nel caso della Blockchain è invece impossibile in quanto sarebbe necessario violare tutte le copie del libro mastro possedute da tutti i partecipanti della Blockchain e occorrerebbe farlo simultaneamente.
Una operazione che è praticamente impossibile, anche se ovviamente occorre valutare la dimensione della Blockchain in termini di partecipanti ovvero di nodi.
Nello stesso tempo non può nemmeno esistere un “falso Libro Mastro” in quanto tutti i partecipanti sono in possesso di una unica versione autentica che possono impugnare per un confronto e per la verifica.
Ecco che arriviamo al concetto di Trust e di Fiducia.
La fiducia e il controllo delle transazioni passano dall’autorità centrale a tutti i partecipanti.
Le transazioni basate sulla Blockchain non sono centralizzate e nascoste o “chiuse”, ma sono decentralizzate e trasparenti, aperte a tutti.
In questo caso la Blockchain è di tipo Permissionless, cioè “senza autorizzazioni”, e non esiste nessuna autorità speciale che può negare l’autorizzazione a partecipare al controllo e all’aggiunta di transazioni.
Le Blockchain che invece necessitano di autorizzazioni sono definite come Permissioned e definiscono delle governance che attribuiscono a uno specifico gruppo di operatori la gestione e l’autorità nel definire gli accessi, i controlli, le autorizzazioni e soprattutto la possibilità di aggiungere transazioni al Libro Mastro.
Le Blockchain Permissioned possono unire i valori di trasparenza, di immutabilità e di sicurezza delle Blockchain garantendo a determinati soggetti come Banche, imprese e Pubbliche Amministrazioni la possibilità di un controllo, anche rilevante e sostanziale, sulle modalità di esecuzione delle transazioni.
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