Blockchain: cos’è, come funziona e come ha già cambiato il modo di fare business

Efficienza, innovazione e cybersecurity: sono le tre priorità sulle quali si focalizza oggi buona parte dell’attenzione delle imprese e in tutte queste l’applicazione della blockchain può “fare la differenza”.

Per introdurre la blockchain, possiamo dire che di fatto è un registro pubblico in cui sono conservate in sicurezza e sempre verificabili le transazioni appartenenti a utenti della medesima rete.

Le transazioni a cui si fa riferimento riguardano le criptovalute come Bitcoin. Con il tempo la catena dei blocchi ha iniziato a interessare sempre più attività: con la blockchain si possono certificare transazioni di azioni, titoli e anche voti che con questo sistema non possono essere alterati.

Inoltre la catena dei blocchi è caratterizzata dal puntatore, ossia un collegamento con il blocco che lo precede e dal timestamp, il timbro che certifica l’orario e la data in cui è avvenuta una transazione.

I blocchi, sono concatenati l’uno all’altro e per modificarne uno, occorre che i proprietari degli altri blocchi, pari al 50%+1 siano consenzienti. Un’impresa quasi impossibile.

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La storia della blockchain

Accenniamo anche brevemente alla storia della Blockchain che nasce da un misterioso autore o autrice: Satoshi Nakamoto che nel 2008 pubblicò le specifiche tecniche e nel 2009 invece diede vita alla prima moneta Bitcoin. Ma di lui o di lei si sono perse le tracce nel 2010.

Di seguito diamo una una sintetica spiegazione di che cos’è la blockchain, come funziona e quali sono i principali ambiti applicativi.

Come anticipato, la catena e i blocchi a cui si fa riferimento sono i dati (raggruppati in blocchi crittografati) che si riferiscono alle transazioni.

Che cos’è la blockchain, una spiegazione semplice

La definizione di blockchain è ormai ben nota. Si tratta di un data base distribuito. Una sorta di registro (un vero e proprio database) delle transazioni dove i dati non sono memorizzati su un solo computer, ma su più macchine collegate tra loro via Internet.

Più nello specifico, si tratta di un database strutturato in blocchi (che contengono varie transazioni) collegati tra loro.

Il collegamento avviene attraverso un’applicazione dedicata che permette di interfacciarsi con la “catena”, fatto di blocchi di dati che memorizzano transazioni.

Tutte le transazioni sono affidate ai nodi che controllano e approvano. A questo punto, le transazioni si considerano immodificabili (a meno che le modifiche siano approvate da tutta la rete). Da qui il concetto di immutabilità.

Ma, per essere consolidato all’interno di un blocco, ogni dato, e successivamente ogni blocco prima di essere inserito nella “catena”, viene sottoposto a un processo di validazione.

Come funziona la blockchain

Prima di procedere dobbiamo prendere dimestichezza con due termini: nodi della blockchain e miner:

• Nodi della blockchain: sono i computer della rete che hanno scaricato la blockchain nella loro memoria. Chiunque può diventare un nodo, tramite l’apposito programma (Bitcoin Core per esempio per Blockchain Bitcoin).
• I miner sono coloro che effettuano il controllo delle transazioni. Usano computer molto potenti e un protocollo di validazione piuttosto complesso (spiegato più avanti). Il lavoro viene ripagato con un premio. Il termine ormai condiviso per questa operazione è “minare”, italianizzando il termine inglese to mine ossia estrarre.

Il protocollo di validazione (che definisce gli algoritmi validanti e chi può essere un miner) rappresenta dunque l’elemento vitale principale della blockchain.

È proprio da questo che dipendono sostanzialmente la velocità della catena e la sua sicurezza. Gli algoritmi che governano questo processo non solo validano che ogni nuova immissione risponda a determinati criteri, ma impediscono anche che possano essere manomessi i dati già presenti nella catena.

È dunque in questo ambito che si vedono le principali evoluzioni e che si differenziano, dal punto di vista tecnologico, le blockchain. È comunque importante sottolineare che non necessariamente un protocollo è migliore di un altro. L’utilizzo dell’uno o dell’altro dipende anche dal tipo di applicazione per la quale viene utilizzata la blockchain.

I protocolli di validazione della Blockchain

I principali protocolli di validazione sono:

• Proof of Work – È il protocollo di validazione primigenio, sul quale si è basata la prima blockchain, Bitcoin, e a tutt’oggi ancora il più diffuso. Ogni 10 minuti un nuovo blocco, contenente migliaia di transazioni, viene immesso nella blockchain. La criticità di questo meccanismo risiede nella velocità per minare un blocco perché è un protocollo che, al crescere della blockchain, richiede sempre maggiore potenza elaborativa nei computer dei miner. Il tempo di validazione di una transazione (10 minuti) è uno dei motivi dal quale derivano le maggiori criticità in termini di scalabilità della tecnologia.
• Proof of Stake – Nasce per far fronte al problema della scalabilità del precedente protocollo, semplificando il processo di mining. Il protocollo prevede inoltre che, aggiunto un nuovo blocco, si scelga automaticamente il creatore del blocco successivo. Per effettuare questa operazione di selezione vengono oggi utilizzati metodi diversi.
• Federated Byzantine Agreement (FBA) – Se quelli descritti sono i due protocolli principali, ne sono stati poi creati altri, in parte derivazione di questi, in parte con elementi totalmente nuovi. Tra i più interessanti segnaliamo Federated Byzantine Agreement (FBA), sviluppato da Stellar Development Foundation (e utilizzato dalla seconda metà del 2015 dalla blockchain Stellar) basato su unità di fiducia (quorum slices) decise dai singoli server che insieme stabiliscono il livello di consenso del sistema

La differenza tra blockchain pubbliche: unpermissioned o permissionless e private o permissioned

Infine ricordiamo che se la blockchain è nata come modalità pubblica per effettuare transazioni (si tratta delle cosiddette blockchain unpermissioned o permissionless alle quali chiunque può accedere), Blockchain 2.0 vede il diffondersi di questa tecnologia in ambiti diversi dalle criptovalute sempre più all’interno di ecosistemi più o meno chiusi, con la conseguente nascita di blockchain private (denominate permissioned perché richiedono, appunto, una specifica autorizzazione per accedervi). Le seconde sono spesso frutto della nascita di consorzi per specifiche filiere. Possiamo quindi dire che abbiamo:

• blockchain pubbliche: tutti vi possono accedere e operare transazioni al suo interno o partecipare al processo di validazione. Bitcoin ed Ethereum sono i più famosi esempi di blockchain pubbliche
• blockchain private: controllate da un’unica organizzazione che stabilisce chi può aderirvi, chi può operare transazioni al suo interno e partecipare al processo di consenso/validazione
• consorzi blockchain: si delega il processo di autorizzazione a un gruppo preselezionato (tra i principali consorzi c’è per esempio R3 che raggruppa le più grandi banche del mondo). La possibilità di aderire alla blockchain e di operare transazioni al suo interno può essere pubblica o limitata ai soli partecipanti. Questa tipologia di blockchain permissioned è particolarmente indicata per l’utilizzo nel mondo business.

3 tipologie di applicazioni blockchain, dai wallet bitcoin in poi

Oggi le applicazioni di questa tecnologia possono essere suddivise in tre macrocategorie in base allo stadio di sviluppo delle tecnologie utilizzate.

Blockchain 1.0

La categoria Blockchain 1.0 riguarda tutte le applicazioni di carattere finanziario per la gestione di criptovalute (indipendentemente dal protocollo di validazione utilizzato) a partire dalla storica (e che attualmente detiene ancora la leadership delle criptovalute) Bitcoin.

In pratica, i bitcoin sono file che possono essere salvati nel wallet digitale di ogni utente. Ogni indirizzo bitcoin presente nel wallet può essere associato a un numero variabile di bitcoin. E a ogni indirizzo (chiave pubblica), viene associata una firma digitale (chiave privata), per assicurarsi che solo il proprietario possa avviare una transazione a esso legata.

Blockchain 2.0

La categoria Blockchain 2.0 estende la blockchain a settori diversi dal finanziario grazie all’implementazione degli smart contract.

Blockchain 3.0

Il passo successivo sarà quello della Blockchain 3.0 con la diffusione delle Dapp (decentralized applications): un futuro in cui tutti noi utilizzeremo le tecnologie blockchain, probabilmente senza neanche rendercene conto, perché incapsulate nelle “cose” connesse tra loro, senza intervento umano, con applicazioni che si autocompileranno.

Ma per il momento questo futuro non sembra alle porte anche proprio per l’immaturità di protocolli e standard.

Blockchain verso il Web3

In occasione della presentazione dei risultati dell’Osservatorio Blockchain e Distributed Ledger 2022 è stato evidenziato che la blockchain sarà protagonista della next web revolution.

Con Web3 si intende, in sintesi, un Internet decentralizzato che abilita soluzioni di business indipendenti. Esse per lo più saranno basate su applicazioni decentralizzate o NFT. Con questi ultimi ci si riferisce a token unici per una proprietà privata digitale.

Nel 2021 l’Osservatorio ha censito 71 progetti Decentralized web.

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Servizi di blockchain explorer, ecco cosa sono

Come funzionano i servizi di blockchain explorer? Si tratta di siti che permettono di visualizzare le informazioni relative alle transazioni di criptovaluta. Consentono di vedere quali sono gli indirizzi del mittente e del destinatario, il saldo dei blockchain wallet, così come di verificare l’ammontare eventualmente trasferito, seguire lo stato della transazione per avere immediatamente evidenza di eventuali problemi eccetera.

Vi sono servizi di blockchain explorer che consentono di monitorare i prezzi di mercato, vedere le transazioni di rete in tempo reale e così via.

Che cosa sono gli smart contract e come funzionano

Uno smart contract è un contratto sotto forma di codice che rimanda l’esecuzione di alcune o tutte le sue clausole a un software. Il concetto di smart contract si compone delle seguenti tre parti.

• Il codice di un programma che diventa l’espressione di una logica contrattuale. (L’auto funziona solo in caso di pagamento delle rate).
• I messaggi inviati al programma stesso che rappresentano gli eventi che devono far attivare il contratto. (Il mancato pagamento della rata).
• Un meccanismo che ponga in essere gli effetti previsti dalla logica. (All’auto viene inibita la messa in moto).

Cosa serve per far funzionare uno smart contract

Perché uno smart contract funzioni, è indispensabile:

1) il consenso tra le parti e, quindi, la presenza di un intermediario che ne garantisca l’affidabilità e impedisca manomissioni.

2) Oppure di un meccanismo che, in modo automatico e via software, si sostituisca a questo intermediario.

Un esempio del primo caso è quello di eBay che incorpora degli smart contract, sotto forma di procedure automatizzate che eseguono le clausole del contratto che i contraenti sottoscrivono quando si affidano a eBay. Si tratta di smart contract eseguibili sui server della società di aste e vendite online.

Per l’applicabilità del secondo caso, negli anni ’90 la tecnologia non era ancora ancora pronta, mentre oggi, grazie all’Internet of Things (che consente alle “cose” di comunicare direttamente) e alle tecnologie blockchain con i vari meccanismi di validazione è possibile la diffusione degli smart contract.

Migliorare le performance della blockchain grazie ai fork?

Fork significa biforcazione e infatti, nell’ambito dell’ingegneria del software. Indica lo sviluppo di un nuovo progetto software che parte dal codice sorgente di un altro già esistente. Analogamente il termine viene utilizzato nella tecnologia blockchain quando serve un aggiornamento del protocollo che regola la blockchain. E questo per una normale evoluzione o per risolvere eventuali bug.

Hard fork e soft fork

Questo aggiornamento determina una separazione della blockchain che può essere hard fork e soft fork. Da tener presente che, anche se concettualmente può applicarsi a tutti i tipi di blockchain, oggi questa tematica riguarda sostanzialmente le criptovalute.

• Una hard fork, ossia una divergenza permanente nella catena. I nodi che non si sono aggiornati al nuovo protocollo non possono validare i blocchi creati con il nuovo protocollo. In pratica, la nuova versione del software non è compatibile con quella vecchia e in sostanza questo significa che viene creata una nuova blockchain.
• Una soft fork è invece una divergenza temporanea dove la nuova versione del software è compatibile con le vecchie. E i vecchi nodi (non aggiornati) saranno in grado di validare i nuovi blocchi.

L’esigenza di un fork nasce dalla necessità di migliorare le performance della blockchain dato che uno dei problemi principali di questa tecnologia è la scalabilità. Maggiore è il successo di una blockchain e maggiore è il rischio di un rallentamento nel consolidamento dei blocchi.

Il tema è comunque molto delicato ed è stato negli ultimi mesi oggetto di un acceso dibattito relativamente agli hard fork di Bitcoin. In particolare, per SegWit2x che ha lo scopo di migliorare la scalabilità della blockchain Bitcoin, consigliamo la lettura dell’articolo A forza di fork…).

Diritti di proprietà rappresentati dai token

Token significa letteralmente “gettone” e, in ambito blockchain, il termine era strettamente legato al concetto di ICO (Initial Coin Offering), sistema di raccolta fondi non regolamentato per nuove criptovalute, assimilabile all’OPA (Offerta Pubblica di Acquisto) che è invece regolamentata. La prima ICO per il lancio della criptovaluta Mastercoin è del 2013.

L’anno successivo si utilizzò il sistema per raccogliere fondi per Ethereum. Ma, come la blockchain è una tecnologia che si è andata sempre più allontanando dalle criptovalute, anche il significato di token è nel corso del tempo mutato. Oggi definisce un insieme di informazioni digitali che conferiscono un diritto di proprietà a un soggetto all’interno di una blockchain. Il token può contenere altri diritti e il loro insieme viene governato da smart contract.

Esistono oggi diverse tipologie di token in base al diverso approccio tecnologico o all’utilizzo cui sono destinati. Non esiste attualmente una classificazione standard condivisa. Il team di Untitled INC (network nato nel 2001 che riunisce vari esperti di blockchain) ha presentato nel gennaio 2018 un’ipotesi di classificazione.

Blockchain in Italia, ecco cos’è successo nel 2022

Nei dati dell’Osservatorio Blockchain & Distributed Ledger, presentati all’inizio del 2023, emerge che l’anno scorso si è avuto un deciso incremento degli investimenti in quest’ambito che hanno toccato i 42 milioni di euro, +50% rispetto al 2021.

I progetti aziendali nel 33% dei casi sono stati implementati nel settore finanziario e assicurativo, nel 23% nel retail e nella moda, il che rappresenta la principale novità del 2022. Ma si segnala anche interesse nel mondo automobilistico e nella PA, che pesano rispettivamente il 10% e il 7% del mercato.

Dove e come usare la tecnologia della catena nelle aziende, i campi di applicazione per tante blockchain app

L’implementazione degli smart contract all’interno di blockchain ha mutato il panorama evolutivo di questa tecnologia dal punto di vista applicativo. E così la blockchain ha fatto il suo ingresso in diversi settori aziendali. Nei link che seguono, alcuni esempi in ambiti industriali in cui possono essere costruite blockchain app. Questo per meglio comprendere l’ampia gamma di opportunità offerte.

• Diritto d’autore, registrazione brevetti, sicurezza dei farmaci. Per una spiegazione della tecnologia blockchain dettagliata si veda l’articolo Blockchain: come cambia l’economia… con la catena.
• Finance: l’applicazione della blockchain al di là della diffusione delle criptovalute, per approfondire come usare la tecnologia blockchain in questo ambito applicativo vai all’articolo Finance: semplificare la vendita di titoli e non solo…
• Supply chain: grazie all’implementazione degli smart contract in una blockchain può essere possibile avere visibilità in tempo reale di ogni passo compiuto dai prodotti all’interno di una catena di fornitura. In questo ambito i progetti sono numerosi, come si legge nell’articolo Supply chain: tracciare i prodotti in modo sicuro e trasparente
• Energia: questo è uno dei settori, extra Finance, dove la tecnologia blockchain può trovare una vasta gamma di impieghi. Si veda in proposito l’articolo Energy sharing: vendere e comprare energia elettrica senza intermediari

Per un panorama completo rimandiamo al portale Blockchain4Innnovation del Gruppo Digital360.

Perché la tecnologia della catena è importante per il business

Qual è il significato della blockchain per le aziende? Ecco le caratteristiche che rendono questa tecnologia particolarmente interessante per il business.

• Digitale. Valuta, contratti, documenti… nella blockchain tutto diventa digitale. Le transazioni inserite nella catena possono riguardare qualsiasi asset, qualsiasi diritto o contenitore di valore e informazione.
• Sicura. Grazie al processo di crittografia che la caratterizza, non è possibile variare o apportare delle modifiche ai blocchi già inseriti nella catena. I dati in essa salvati sono quindi sicuri, certi e non manipolabili.
• Attendibile. I blocchi vengono aggiunti alla catena secondo un preciso ordine cronologico immodificabile. L’ordine cronologico impedisce l’insorgere di contestazioni in merito all’esecuzione, per esempio, delle diverse fasi di un contratto.
• Affidabile. Le sue caratteristiche tecniche impediscono qualsiasi perdita di dati o danneggiamento. Se anche uno dei nodi di salvataggio della catena si danneggia, gli altri seguiterebbero a funzionare tenendo stabile la catena, senza perdita di dati.
• Veloce. Non richiede un’entità centrale che ne verifichi la congruità e validità, questa avviene per consenso del network. La soluzione è completamente digitale quindi elimina tempi di esecuzione, controlli, carta, back-office e rischi operativi.

Come impostare il proprio approccio alla blockchain

Quali sono le domande che CIO e top management devono porsi per definire il proprio approccio alla blockchain?

1. Quando la blockchain smetterà di essere una tecnologia per diventare una infrastruttura?
2. Come dovrà quindi essere affrontato il tema della governance dell’infrastruttura?
3. Come fronteggiare il rischio di una frammentazione su più blockchain private e non interoperabili?
4. È sufficiente la sola crittografia a garantire la sicurezza di un’infrastruttura sistemica?
5. Quali sono le piattaforme presenti oggi sul mercato, già disponibili per la sperimentazione o, addirittura, per andare in produzione?
6. In che modo il potenziale sviluppo o l’acquisizione di queste tecnologie possono influenzare l’attuale piano strategico IT (in termini di utilizzo di open source, API o integrazione)?
7. In che modo i registri distribuiti influenzano le strategie e le operazioni di gestione delle informazioni esistenti?
8. Quali sono le competenze necessarie per valutare lo sviluppo e l’implementazione di blocchi?
9. Quale sarà l’influenza e il significato della tecnologia della catena nei processi e nelle policy di gestione del rischio?
10. Quali architetture e modalità di implementazione dovrebbero essere considerate in base al contesto aziendale?

Articolo originariamente pubblicato il 07 Set 2022