La portata rivoluzionaria di Bitcoin è indubbia. Nata nel 2008, dall’iniziativa di Satoshi Nakamoto, la prima moneta virtuale è alla base della tecnologia Blockchain e del più ampio fenomeno della cosiddetta Internet of Value. Vale a dire l'Internet del Valore, il paradigma secondo cui è possibile scambiarsi valore su Internet con la stessa semplicità con cui oggi scambiamo informazioni.

Ma qual è il meccanismo alla base di questo protocollo? Quali le proprietà più innovative di Bitcoin che hanno aperto le porte al mercato delle criptovalute? Quali i limiti che ne hanno smorzato gli entusiasmi iniziali? Quali le nuove piattaforme Blokchain che hanno superato questi limiti?

Cosa sono i Bitcoin
Per rispondere a tutte queste domande, partiamo dal principio. Bitcoin consiste di un protocollo che utilizza tecnologie crittografiche, di reti informatiche e di mechanism design per implementare un sistema di registrazione e scambio del valore decentralizzato, non censurabile, sicuro e programmabile.

La storia di Bitcoin è anche la storia della Blockchain. Rilasciata come software open source nel 2009, Bitcoin è di fatto la prima criptovaluta che utilizza una nuova tipologia di registro distribuito, noto appunto come Blockchain. Il protocollo Bitcoin consente agli utenti di effettuare transazioni peer-to-peer utilizzando una valuta digitale evitando il problema del double spending. Nessuna autorità centrale verifica le transazioni e la legittimità delle transazioni è determinata dalla rete decentralizzata stessa.

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Il funzionamento di Bitcoin in 3 proprietà
Come funziona Bitcoin? Proviamo a pensare ad un immaginario “registro”, in cui sono iscritte corrispondenze tra “indirizzi” e valori (o quantità di token). In ogni momento, ad ogni indirizzo corrisponde un certo valore (cioè un certo numero di token). Esclusivamente chi conosce la chiave (non pubblica), univocamente associata ad ogni indirizzo (pubblico), può trasferire parte o tutto il valore a un altro indirizzo.

Bitcoin ha introdotto dunque diverse novità che saranno poi alla base dello sviluppo delle nuove piattaforme Blockchain. Tre le principali.

1. Pseudonimia
La prima caratteristica fondamentale alla base del funzionamento di Bitcoin è che chiunque può autonomamente generare un indirizzo, senza l’autorizzazione di un altro ente (come succede per l’IBAN e le banche).

2. Decentralizzazione
La seconda novità fondamentale è appunto la decentralizzazione, possibile grazie al meccanismo di consenso sulle modifiche da apportare al registro, distribuito su un numero variabile di attori potenzialmente egoisti, cioè animati soltanto dal proprio interesse. In particolare, viene risolto il problema delle ambiguità su quale sia la versione giusta del registro tra diverse possibili che potrebbero svilupparsi, essendo il sistema privo di autorità centrale.

3. Programmabilità
La terza caratteristica notevole di Bitcoin è la programmabilità: il possessore di un Bitcoin, ad esempio, può inviare valore a un altro indirizzo, oppure può disporre trasferimenti più bizzarri, come cedere il denaro a chi per primo trova la soluzione ad un certo problema computazionale, oppure alla maggioranza in un gruppo di indirizzi, oppure può bloccarlo per un certo tempo. Queste meccaniche sono descrivibili utilizzando Bitcoin Script, un linguaggio di scripting la cui definizione fa parte di Bitcoin.

Da Bitcoin ad Ethereum
Dalle note rivoluzionarie passiamo alle note dolenti. Nonostante Bitcoin presenti numerosi benefici, è caratterizzato da una possibilità espressiva limitata (anche se intenzionale, visto che più il linguaggio è limitato, più sono prevedibili le conseguenze della sua esecuzione), che a sua volta riduce le possibilità di automazione.

Dalla volontà di superare questi limiti è nato il progetto Ethereum, che possiede quasi tutte le caratteristiche tecniche di Bitcoin ma introduce una grande novità: un linguaggio di scripting detto “Turing completo”, in grado di esprimere ogni logica accessibile con qualsiasi altro linguaggio di programmazione.

Grazie a questo sistema è possibile scrivere programmi arbitrari, dei quali la rete garantisce l’esecuzione, e che possono ricevere e trasferire fondi, rendendo possibile l'automazione di meccaniche di vario tipo (finanziarie e assicurative in primis) nonché l'implementazione di applicazioni distribuite, non censurabili, le cosiddette DApp.

Bitcoin e i suoi figli: come superare i limiti delle prime criptovalute
Il funzionamento di Bitcoin, unito alle novità apportata di Ethereum, offre proprietà di certo molto interessanti, ma anche diversi limiti. In particolare:

La Proof of Work consuma molta energia;
Vengono processate poche transazioni al secondo (nell’ordine delle decina);
La privacy non è tutelata adeguatamente.
Per far fronte a queste difficoltà e superare i limiti delle prime piattaforme Blockchain, sono nate numerose “galassie” alternative.

1. Ridurre la Proof of Work
Per ridurre il costo energetico del Proof of Work, si esplorano due approcci migliorativi: definirne una versione basata su problemi la cui risoluzione abbia effetti collaterali positivi, oppure sostituirla con un altro meccanismo.

Tra i tentativi più significativi del primo approccio si individua Primecoin, che propone di utilizzare lo sforzo computazionale per risolvere problema di ricerca di numeri primi. Per il secondo approccio la principale declinazione è l’utilizzo della cosiddetta Proof of Stake (meccanismo per cui i possessori di valuta garantiscono le transazioni con una posta), di cui la piattaforma Peercoin è un pioniere.

2. Processare più transazioni al secondo
Oltre a ridurre il costo energetico del consenso, Proof of Stake può anche aumentare la frequenza (throughtput) delle transazioni, diminuendone i tempi di registrazione. Per aumentare il throughput sono nate piattaforme come Iota e Nano, progettate per ridurre le commissioni di transazione, e Stellar e Ripple, che usano meccanismi di consenso alternativi a quelli basati sia su Proof of Work sia su Proof of Stake.

3. Tutelare la privacy
Per risolvere il problema della privacy ed evitare che gli scambi vengano tracciati, piattaforme come Monero e Zcash utilizzano tecniche crittografiche avanzate per nascondere le informazioni sensibili e garantire l’integrità delle transazioni.

Tra vantaggi, proprietà innovative, limiti ed evoluzioni, il solco segnato da Bitcoin all'interno dell'universo della Blockchain è dei più profondi. Ma lo sviluppo di una moltitudine di piattaforme, come visto, ispirate al funzionamento di Bitcoin suscita un grande interrogativo: quale di queste prevarrà nel lungo termine?

Valeria Portale (Direttore Osservatorio Blockchain & Distributed Ledger del Politecnico di Milano)