Il Bitcoin Whitepaper: Decodificato

Obiettivi didattici: 

Alla fine di questo articolo avrai imparato:

1. Lo scopo di un whitepaper e il pubblico a cui è rivolto
2. Le basi tecnologiche
3. I casi d’uso fondamentali Bitcoin
4. In che modo la rete Bitcoin crea una struttura per eseguire pagamenti senza intermediari esterni
5. Perché il Bitcoin Whitepaper è stato pubblicato con uno pseudonimo 

Il Bitcoin Whitepaper: Decodificato

Bitcoin è una rete di pagamento digitale che consente lo scambio della sua stessa valuta, digitalmente scarsa, senza ricorrere a terzi.

Il motivo per cui Bitcoin è stato creato e il modo in cui il suo sistema funziona senza autorità centrale è illustrato in un documento denominato Bitcoin Whitepaper.

Che cos’è un whitepaper?

Un whitepaper (libro bianco) propone la sintesi di un concetto o un’idea, spesso pensati per offrire una soluzione a un determinato problema. 

Prima di pubblicare il suo whitepaper, Satoshi Nakamoto (lo pseudonimo dei creatori di Bitcoin) ha invitato il pubblico a una discussione sull’idea di sviluppare un nuovo sistema monetario. Il 31 ottobre 2008, Satoshi ha chiesto il feedback dagli iscritti di una mailing list crittografica. Quindi, è stato pubblicato il whitepaper sul dominio. 

Bitcoin: Cosa, perché e come  

Il Bitcoin Whitepaper cerca di rispondere a tre domande chiave: cosa, come e perché L’Abstract inizia con una buona risposta alla domanda su che cos’è Bitcoin. 

“Una versione puramente peer-to-peer del contante elettronico consentirebbe di inviare direttamente i pagamenti da una parte all’altra senza dover transitare da un istituto finanziario.”

La sezione introduttiva anticipa la domanda, probabilmente ovvia, che può seguire: perché avremmo bisogno di un sistema di contante elettronico da persona a persona? Che cos’ha che non va il sistema che abbiamo adesso?

Perché abbiamo bisogno di Bitcoin? 

I motivi per cui secondo Satoshi abbiamo bisogno di Bitcoin sono legati alle criticità del sistema bancario centralizzato esistente.

Mediazione: Le banche spendono denaro risolvendo dispute, che i clienti pagano in commissioni sulle transazioni.

Limiti di transazione: La mediazione non è abbastanza efficace in termini economici da permettere alle banche di consentire i micro-pagamenti, il che taglia fuori una base di utenza potenziale nelle nazioni in via di sviluppo.

Pagamenti reversibili: I pagamenti non sono mai finali, perché i mediatori possono annullarli.

Fiducia: Le banche richiedono i tuoi dati personali, e tu devi avere fiducia nel fatto che le banche li proteggano.

Frodi: Un sistema bancario basato sulla fiducia inevitabilmente attrae i truffatori. I costi ricadono sui clienti.

Fiducia nell’autorità centrale: Satoshi ha individuato la necessità di fidarsi delle autorità che controllano la fornitura di denaro come un problema significativo da risolvere.

Per passare dal problematico sistema bancario centralizzato alla versione decentralizzata, Satoshi ha dovuto superare un notevole problema che i precedenti tentativi di decentralizzazione non erano mai riusciti a risolvere: come garantire che i fondi non vengano spesi due volte (il problema della doppia spesa).

Risolvere il problema della doppia spesa con una catena di responsabilità

La rete Bitcoin risolve la doppia spesa definendo un ‘coin’ come una catena cronologica di responsabilità. Alice può inviare bitcoin a Bob fornendo una firma valida (chiave privata) di responsabilità e i dati pubblici (indirizzo) della persona successiva nella catena di responsabilità, ovvero Bob.

Le firme Bitcoin sono crittografiche per garantire anonimato e sicurezza. Spostare i coin tramite le firme può funzionare soltanto con un sistema che possa verificare che siano stati spesi solo una volta, il che richiede l’uso di timestamp.

Timestamping & blockchain

Se Alice, Bob e la rete allargata mantenessero un registro delle transazioni, l’unico dato che potrebbe dirimere qualsiasi controversia è un timestamp immutabile, ovvero impossibile da modificare.

Satoshi ha creato una versione decentralizzata del lavoro di Stuart Haber e Scott Stornetta, che negli anni ‘90 utilizzarono pubblicità riservate pubblicate sul New York Times come metodo “analogico” di timestamping. 

I dati delle transazioni Bitcoin sono raggruppati in blocchi di dati, viene loro assegnato un timestamp e un hash (eseguito tramite algoritmo crittografico per produrre un identificatore dalla lunghezza uniforme). Un aspetto importante: il timestamp del blocco cronologico dei dati precedente viene incluso nell’hash, creando una catena oggi comunemente nota come blockchain.

La sfida successiva che Satoshi si è trovato a dover affrontare era rappresentata dalla decisione di quali Nodi avessero l’opportunità di aggiungere quel blocco di dati marcati temporalmente, e come incentivarli ad essere onesti.

Proof-of-work (PoW) & blocchi premio 

Affinché un Nodo possa inviare un blocco di transazioni bitcoin, deve aver compiuto sufficienti sforzi per dimostrare di avere intenzioni oneste. Se fosse troppo facile, la rete sarebbe invasa da dati fasulli. 

La soluzione era richiedere ai Nodi di competere in un tipo di lotteria in cui ai vincitori venisse offerta la possibilità di aggiungere un nuovo blocco alla catena. L’algoritmo della lotteria regola la difficoltà in base al numero di partecipanti per garantire di trovare un vincitore all’incirca ogni dieci minuti. 

Questo processo crea la seguente sequenza per la generazione continua di blocchi e quindi l’emissione di coin.

• Le nuove transazioni sono trasmesse a tutti i Nodi.
• Ogni Nodo raccoglie le nuove transazioni in un blocco.
• Quindi, ogni Nodo compete per trovare il PoW per il proprio blocco.
• Quando un Nodo accetta un PoW, trasmette il blocco a tutti i Nodi.
• I Nodi accettano il blocco soltanto se tutte le transazioni sono valide e non sono già state spese.
• I Nodi esprimono l’accettazione del blocco lavorando per creare il blocco successivo nella catena.

Uso degli incentivi

Poiché l’algoritmo utilizza elettricità, il sistema PoW ha un costo. Per garantire la partecipazione dei miner, il Nodo vincitore riceve un premio sotto forma di blocco di bitcoin appena creati, con in più commissioni pagate dagli utenti per l’invio delle loro transazioni. 

Il premio per il mining è il modo in cui Bitcoin emette in maniera programmata nuovi bitcoin, sostenendo la scarsità e garantendo che esisteranno soltanto 21 milioni di bitcoin.

Poiché ogni blocco contiene il timestamp del blocco precedente nella catena, i Nodi sono dissuasi dall’aggiungere transazioni false (doppia spesa) perché dovrebbero continuare a vincere la lotteria per mantenere i dati falsi nella catena, e la rete rispetta solo la catena più lunga. Questi incentivi incoraggiano i Nodi ad essere onesti.

Alberi di Merkle e spazio su disco 

A ogni passaggio nella spiegazione di come funziona Bitcoin come sistema monetario decentralizzato, Satoshi anticipa le sfide e le problematiche. Se ogni blocco di dati richiede una grossa porzione di memoria, l’intera catena occuperebbe troppo spazio di archiviazione per un PC medio, impedendo alla rete di diventare decentralizzata.

La soluzione? Gli “Alberi di Merkle”, un sistema di verifica efficiente e sicuro per condensare grossi data set in un formato più gestibile.

Semplificare la verifica dei pagamenti 

Sebbene il Bitcoin Whitepaper sia destinato a un pubblico con competenze informatiche, Satoshi ha tenuto a mente anche la praticità per tutti gli utenti finali. 

La rete Bitcoin può contare sui Nodi che scaricano le versioni complete della blockchain, ma non può certo chiedere lo stesso impegno a una piccola azienda che vuole solo offrire pagamenti in bitcoin ai suoi clienti. La sezione otto del Whitepaper spiega il modo in cui i pagamenti possono essere verificati tramite l'esecuzione di un nodo di rete completo, spesso descritto come Nodo leggero o “potato".

Combinare e suddividere le transazioni 

Nelle prime pagine del Whitepaper un coin è descritto come una catena di firme, ma inizialmente non viene spiegato in che modo i coin vengono combinati fra loro o suddivisi. La divisibilità è una delle funzioni principali del denaro, perciò Satoshi ha affrontato questo aspetto rendendo le transazioni una unione di Input e Output.

Di norma, l’Input è una transazione precedente più consistente, che produce due Output: l’importo spendibile ed eventuale resto, che viene reso tramite una transazione separata. 

In parole più semplici: immagina di spendere 10 £ da una banconota da 20 £, con un resto ricevuto a parte di 10 £.

Privacy – anonimato vs pseudonimato 

Affinché Bitcoin possa funzionare da sistema decentralizzato, tutte le transazioni devono essere annunciate pubblicamente, consentendo a chiunque di fungere da Nodo. 

Allegare alle transazioni i propri dati personali comprometterebbe la privacy degli utenti. Per proteggere i dati personali, i dettagli che condividi con qualcuno affinché possa inviarti dei bitcoin vengono cifrati in stringhe alfanumeriche anonime. 

Tuttavia, è importante distinguere fra anonimato e pseudonimato. Gli indirizzi bitcoin pubblici sono pseudonimati, perché possono essere associati ad altre informazioni per risalire alla tua identità. 

Questo è il motivo per cui il Bitcoin Whitepaper sottolinea che con ogni nuova transazione l’utente deve generare un nuovo indirizzo pubblico.

Calcolare le possibilità di un attacco a Bitcoin

Satoshi ha identificato una minaccia significativa: un malintenzionato può provare a modificare una delle proprie transazioni per riavere indietro del denaro speso di recente.

Per fare una doppia spesa con una transazione, l’utente deve firmarla in buona fede per soddisfare il destinatario, creando allo stesso tempo un’altra catena dove viene rimossa la transazione. Poiché i Nodi seguono sempre la catena più lunga, la catena falsa deve mettersi al pare di quella onesta. Satoshi ha analizzato i diversi scenari e le probabilità di quanto possa diventare sempre più difficile una situazione del genere con ogni blocco aggiuntivo, al limite del potenzialmente impossibile. 

Dato il funzionamento corretto di Bitcoin finora, senza interruzioni né doppie spese, possiamo dire che i calcoli di Satoshi erano corretti. Se guardi da vicino il logo Bitcoin vedrai la scritta vires in numeris, “la forza è nei numeri”. 

Satoshi Nakamoto non ha mai condiviso la sua vera identità, e soltanto a due anni dalla pubblicazione del Bitcoin Whitepaper ha cessato qualsiasi comunicazione. Con la sua scomparsa, Satoshi ha ceduto definitivamente Bitcoin ai suoi utenti, rinforzandone la sua qualità decentralizzata.

Primi passi con Skrill