Tutorial Blockchain: impara con gli esempi

Che cosa è Blockchain?

Blockchain La blockchain è una catena di blocchi che contiene informazioni. Questa tecnica è progettata per apporre un timestamp ai documenti digitali, impedendo a chiunque di retrodatarli o manometterli. La blockchain risolve il problema della doppia registrazione senza la necessità di un server centrale, ed è per questo che è alla base di gran parte dell'economia digitale moderna.

Migliori blockchain viene utilizzato per il trasferimento sicuro di elementi come denaro, proprietà e contracsenza la necessità di un intermediario terzo come una banca o un'agenzia governativa. Una volta che i dati vengono registrati all'interno di una blockchain, diventa estremamente difficile modificarli.

La blockchain è un protocollo software simile al funzionamento dell'SMTP per la posta elettronica. Tuttavia, le blockchain non possono funzionare senza Internet e sono talvolta definite metatecnologie perché influenzano altre tecnologie. L'architettura completa comprende un database, un'applicazione software, una rete di computer interconnessi e un meccanismo di consenso.

A volte il termine si riferisce specificamente a Bitcoin Blockchain o la Ethereum Blockchain, e talvolta anche altre valute virtuali, token digitali o registri distribuiti aziendali. In ogni caso, l'idea di base è un registro condiviso, in cui è possibile aggiungere dati, che viene replicato tra i numerosi partecipanti.

Cosa NON è la Blockchain

Prima di approfondire l'argomento, è utile chiarire alcuni luoghi comuni persistenti:

• La blockchain no Bitcoin, ma è la tecnologia dietro Bitcoin.
• Bitcoin è il token digitale e la blockchain è il registro che conserva track di chi possiede quei token.
• Non puoi avere Bitcoin senza blockchain, ma puoi avere una blockchain senza Bitcoin.
• La blockchain non è sempre anonima. La maggior parte delle blockchain pubbliche sono pseudonime, il che significa che gli indirizzi sono visibili anche quando le identità reali non lo sono.

Blockchain Architectura

Ora analizziamo l'architettura della blockchain scomponendola nei suoi componenti principali.

Cos'è un blocco?

Una blockchain è una catena di blocchi che contengono informazioni. I dati memorizzati all'interno di un blocco dipendono dal tipo di blockchain.

Per esempio, un Bitcoin Il blocco contiene informazioni sul mittente, sul destinatario e sul numero di bitcoin trasferiti.

Bitcoin Bloccare

Il primo blocco della catena si chiama Blocco GenesisOgni nuovo blocco è collegato al blocco precedente, formando la catena.

Comprensione dell'hash SHA-256

Ogni blocco possiede anche un hash. Un hash può essere inteso come un'impronta digitale univoca per ogni blocco. Identifica un blocco e tutto il suo contenuto ed è sempre unico, proprio come un'impronta digitale. Una volta creato un blocco, qualsiasi modifica al suo interno comporterà la modifica dell'hash.

Cos'è l'hash SHA-256?

L'hash è quindi molto utile quando si desidera rilevare i cambiamenti. Se l'impronta digitale di un blocco cambia, non rappresenta più lo stesso blocco.

Ogni blocco contiene:

1. Dati
2. Hash CBD
3. Hash del blocco precedente

Consideriamo l'esempio seguente, in cui abbiamo una catena di tre blocchi. Il primo blocco non ha predecessori, quindi non memorizza l'hash del blocco precedente. Il blocco 2 contiene l'hash del blocco 1 e il blocco 3 contiene l'hash del blocco 2.

Ogni blocco contiene l'hash del blocco precedente. Questa è la tecnica che rende una blockchain così sicura. Ecco come funziona.

Ipotizziamo che un utente malintenzionato modifichi i dati all'interno del blocco 2. Anche l'hash del blocco 2 cambia. Tuttavia, il blocco 3 conserva ancora il vecchio hash del blocco 2, il che rende il blocco 3 e tutti i blocchi successivi non validi, poiché gli hash dei blocchi precedenti non corrispondono più.

Pertanto, la modifica di un singolo blocco può invalidare rapidamente tutti i blocchi successivi.

Meccanismi di consenso: Proof of Work e Proof of Stake

Gli hash sono un meccanismo eccellente per prevenire le manomissioni, ma i computer moderni possono calcolare centinaia di migliaia di hash al secondo. In pochi minuti, un malintenzionato potrebbe manomettere un blocco e poi ricalcolare tutti gli hash degli altri blocchi per far apparire nuovamente valida la catena.

Per evitare ciò, le blockchain utilizzano un meccanismo di consenso. Le due famiglie più comuni sono Proof of Work e Proof of Stake.

Proof of Work (PoW) è un rompicapo computazionale che richiede uno sforzo significativo per essere risolto, ma il risultato è rapido da verificare. Nel caso di BitcoinIn media, occorrono circa 10 minuti per calcolare la prova di lavoro necessaria per aggiungere un nuovo blocco alla catena. Se un hacker volesse modificare il blocco 2, dovrebbe rifare la prova di lavoro per quel blocco e per ogni blocco successivo.

Proof of Stake (PoS) è l'approccio più recente utilizzato da Ethereum, Solana, Cardanoe la maggior parte delle moderne blockchain di Livello 1. I validatori bloccano, o mettono in staking, i token nativi per ottenere il diritto di proporre e convalidare i blocchi. Ethereum A settembre 2022 è stata completata la fusione, che ha sostituito il Proof of Work con il Proof of Stake, riducendo il consumo energetico della rete di circa il 99.95%.

Che una blockchain utilizzi PoW o PoS, la combinazione di hashing e consenso è ciò che la rende sicura.

Rete P2P distribuita

Le blockchain si proteggono anche grazie alla loro distribuzione. Invece di utilizzare un'entità centrale per gestire la catena, le blockchain utilizzano una rete distribuita peer-to-peer a cui chiunque può unirsi. Quando un partecipante entra nella rete, riceve una copia completa della blockchain e ogni computer è chiamato nodo.

Quando un utente crea un nuovo blocco, questo viene trasmesso a tutti i nodi della rete. Ciascun nodo verifica il blocco per accertarsi che non sia stato alterato. Dopo la verifica, ogni nodo aggiunge il blocco alla propria copia della catena.

I nodi nella rete creano un consensoSi accordano su quali blocchi siano validi e quali no. I nodi rifiuteranno i blocchi che sembrano manomessi.

Per manomettere con successo una blockchain, un aggressore dovrebbe:

1. Manomettere ogni blocco della catena.
2. Ripeti la prova di lavoro o ripristina la quota di validatore richiesta per ogni blocco.
3. Assumi il controllo di oltre il 50% della rete peer-to-peer.

Tale combinazione è praticamente impossibile su una grande blockchain pubblica, ed è per questo che le blockchain sono considerate così sicure.

Come funziona la tecnologia blockchain?

Processo di transazione Blockchain

Una tipica transazione blockchain si articola in quattro fasi principali.

Passo 1) Un utente richiede una transazione. La transazione può coinvolgere criptovalute, smart contracttracts, registri o altre informazioni.

Passo 2) La transazione richiesta viene trasmessa a una rete peer-to-peer di nodi.

Passo 3) La rete di nodi convalida la transazione e lo stato dell'utente utilizzando algoritmi di consenso noti come Proof of Work o Proof of Stake.

Passo 4) Una volta convalidata, la transazione viene raggruppata con altre in un nuovo blocco, che viene poi aggiunto alla catena esistente in modo permanente e immodificabile.

Perché abbiamo bisogno della blockchain?

Ecco alcuni dei motivi più importanti per cui la tecnologia blockchain è diventata così popolare.

resilienza: Le blockchain utilizzano un'architettura replicata. La catena continua a funzionare anche quando molti nodi vanno offline o vengono attaccati, perché la maggior parte dei nodi possiede ancora una copia valida.

Riduzione del tempo: Nel settore finanziario, la blockchain consente una liquidazione più rapida delle transazioni perché elimina i lunghi processi di verifica, regolamento e compensazione. Un unico registro condiviso tra tutte le parti interessate.

Affidabilità: La blockchain certifica e verifica l'identità delle parti interessate. Ciò elimina i record duplicati, riduce i costi operativi e velocizza le transazioni.

Transazioni immodificabili: Registrando le transazioni in ordine cronologico, la blockchain certifica l'immutabilità di tutte le operazioni. Una volta che un blocco viene aggiunto alla catena, non può essere rimosso o modificato silenziosamente.

Prevenzione frodi: La condivisione delle informazioni e il consenso di rete prevengono le perdite causate da frodi o appropriazioni indebite. Nei settori basati sulla logistica, la blockchain funziona come un sistema di monitoraggio in tempo reale che riduce i costi.

Sicurezza: Attaccare un database tradizionale significa neutralizzare un obiettivo specifico. Con Distributed Ledger Grazie alla tecnologia, ogni partecipante detiene una copia della catena originale, quindi il sistema rimane operativo anche se molti nodi si guastano.

Trasparenza: Le modifiche apportate alle blockchain pubbliche sono visibili a tutti, il che garantisce un'elevata trasparenza e rende le transazioni verificabili.

Collaborazione: La blockchain consente alle parti di effettuare transazioni direttamente tra loro, senza la necessità di intermediari.

Decentramento: Regole standard governano il modo in cui ogni nodo scambia informazioni sulla blockchain, in modo che tutte le transazioni vengano validate e aggiunte in un ordine coerente.

Versioni Blockchain

Ripercorriamo insieme le principali fasi dello sviluppo della blockchain.

Versioni Blockchain

Blockchain 1.0: Valuta

L'implementazione di Distributed Ledger La tecnologia ha portato alla prima applicazione ovvia, ovvero le criptovalute. Queste hanno permesso transazioni finanziarie basate sulla tecnologia blockchain, principalmente per valuta e pagamenti. Bitcoin è l'esempio più importante in questo segmento.

Blockchain 2.0: Smart Contracts

La prossima ondata ha introdotto smart contracts, piccoli programmi che risiedono sulla blockchain. Vengono eseguiti automaticamente e verificano le condizioni definite in anticipo, come la facilitazione, la verifica o l'applicazione di un accordo. Smart contracspesso sostituiscono, o almeno automatizzano parti dei, processi tradizionalitracts.

Blockchain 3.0: DApp

DApp è l'abbreviazione di applicazione decentralizzata. La logica di backend di una DApp viene eseguita su una rete decentralizzata peer-to-peer. Una DApp può avere un frontend scritto in qualsiasi linguaggio standard che interagisce con il suo backend basato su blockchain, in modo simile a una tradizionale applicazione web o mobile.

Blockchain 4.0: Integrazione tra imprese e intelligenza artificiale

L'ondata più recente si concentra sulla scalabilità di livello aziendale, sull'interoperabilità tra le blockchain e sull'integrazione con l'intelligenza artificiale. Esempi includono asset del mondo reale tokenizzati, rollup di livello 2 su Ethereum, valute digitali delle banche centrali e utilizzo di blockchain per registrare la provenienza verificabile dei dati di addestramento dell'IA e degli output dei modelli.

Varianti della blockchain

Pubblico

In una blockchain pubblica, i registri sono visibili a chiunque su Internet. Chiunque può verificare e aggiungere un blocco di transazioni e la rete solitamente offre incentivi in ​​token ai partecipanti. Bitcoin and Ethereum sono catene pubbliche.

Privata

Una blockchain privata risiede all'interno di una singola organizzazione. Consente solo a persone specifiche all'interno di tale organizzazione di verificare e aggiungere blocchi di transazioni, mentre l'accesso in lettura può essere limitato a seconda delle necessità.

Consorzio

In una blockchain di consorzio, solo un gruppo di organizzazioni autorizzate può verificare e aggiungere transazioni. Il registro può essere aperto o limitato a gruppi selezionati. Le blockchain di consorzio sono comuni in diversi settori come quello bancario, navale e marittimo.pinge sanità.

Casi d'uso della blockchain

La tecnologia blockchain è ormai utilizzata in una vasta gamma di settori, come illustrato nella tabella sottostante.

Settore	Impiego
Mercati	Billmonitoraggio e trasferimento dati Gestione delle quote nelle reti della catena di approvvigionamento Asset del mondo reale tokenizzati
Enti Pubblici	Servizi di governance personalizzata transnazionale Votazione ed emissione di obbligazioni peer-to-peer Digitizzazione di contracdocumenti e prova di proprietà per i trasferimenti Registro e identità Servizio di teleprocurazione Registrazione e scambio IP Ricevute fiscali, servizi notarili e registro documenti.
Internet of Things (IoT)	Reti di sensori agricoli e droni Reti domestiche intelligenti Infrastruttura integrata per città intelligenti Veicoli a guida autonoma Robot e droni personalizzati Digiassistenti tal
Salute	Gestione dati Cartelle cliniche elettroniche universali Raccolta di dati sul "Sé quantificato" Analisi di flussi di dati sanitari su larga scala DigiPortafoglio sanitario TAL e proprietà intelligente Token per la salute e sviluppo personaletracts
Scienza e Arte	Supercomputing Analisi della folla Risorse peer-to-peer Digiprovenienza totale per opere d'arte e oggetti da collezione
Finanza e contabilità	Digipagamento in valuta locale Pagamenti e rimesse Mercati dei capitali decentralizzati Contabilità interdivisionale Compensazione, negoziazione e derivati contabileping

Importanti casi d'uso della Blockchain nella vita reale

1. Dubai: la città intelligente

Nel 2016, l'ufficio Smart Dubai ha introdotto una strategia Blockchain. Grazie a questa tecnologia, imprenditori e sviluppatori possono entrare in contatto con investitori e aziende leader. L'obiettivo è implementare un sistema basato su blockchain che supporti numerosi settori e contribuisca a rendere Dubai la città più felice del mondo. Se desideri intraprendere una carriera in questo ambito, puoi saperne di più su come diventare uno sviluppatore blockchain.

2. Incentivare la fidelizzazione dei clienti

Incent è un servizio di fidelizzazione dei clienti (Consumer Retention as a Service) basato sulla tecnologia blockchain. Si tratta di un programma fedeltà che genera token per le aziende all'interno di una rete di affiliazione. I token vengono scambiati istantaneamente e possono essere conservati in portafogli digitali su smartphone o consultati tramite browser.

3. Blockchain per gli aiuti umanitari

Nel gennaio 2017, il Programma Alimentare Mondiale delle Nazioni Unite ha avviato un progetto chiamato Building Blocks nella regione del Sindh, in Pakistan. Grazie alla tecnologia blockchain, i beneficiari hanno ricevuto denaro e cibo, e ogni transazione è stata registrata su una blockchain per garantire sicurezza e trasparenza.

4. Banca Centrale Digivalute totali

Paesi come Cina, Brasile e Unione Europea stanno conducendo progetti pilota di valute digitali delle banche centrali basate su blockchain o su infrastrutture ispirate alla blockchain. Questi progetti mirano a modernizzare i pagamenti preservando al contempo il controllo delle politiche da parte delle banche centrali.

Bitcoin Criptovalute: l'applicazione più popolare della blockchain

Cos'è la criptovaluta?

Una criptovaluta è un mezzo di scambio simile alle valute tradizionali come il dollaro statunitense, ma è progettata per lo scambio di informazioni digitali tramite principi di crittografia. Una criptovaluta è una valuta digitale e viene classificata come un sottoinsieme delle valute alternative e virtuali.

La criptovaluta è uno strumento al portatore basato sulla crittografia digitale. Il detentore della valuta ne ha la proprietà e non viene conservata alcuna altra informazione sulla sua identità. Nel 1998, Wei Dai pubblicò B-Money, un sistema di denaro elettronico distribuito e anonimo che ispirò progetti successivi.

Cosa è Bitcoin?

Bitcoin è stato lanciato nel 2009 da una persona o un gruppo sconosciuto che utilizzava il nome di Satoshi Nakamoto. Bitcoin Si tratta di una tecnologia peer-to-peer non regolamentata da alcuna autorità centrale o banca. L'emissione e la gestione delle transazioni sono effettuate collettivamente dalla rete.

Attualmente è la criptovaluta dominante al mondo. Bitcoin È open source e progettato per il grande pubblico, il che significa che nessuno lo possiede o lo controlla. L'offerta totale è limitata a 21 milioni di monete. Bitcoin rimane la criptovaluta con la maggiore capitalizzazione di mercato nel 2026.

Chiunque può usare Bitcoin senza dover pagare commissioni di elaborazione elevate, e mittente e destinatario effettuano la transazione direttamente senza l'utilizzo di terze parti.

Blockchain e Bitcoin

La blockchain è la tecnologia dietro Bitcoin. Bitcoin è il token digitale e blockchain è il registro che conserva track di chi possiede quei token. Non puoi avere Bitcoin senza blockchain, ma puoi avere blockchain senza Bitcoin.

Tra le altre criptovalute di rilievo si annoverano:

• Ethereum (ora Proof of Stake)
• solario
• Cardano
• XRP
• Bitcoin Cash
• Litecoin

Blockchain vs database condiviso

Blockchain vs database condiviso

Scheda Sintetica	Blockchain	Database condiviso
Operazioni	Inserire soltanto	Crea, leggi, aggiorna ed elimina
replicazione	Replica completa su ogni peer	Padrone-schiavo o multi-padrone
Consenso	La maggior parte dei pari deve concordare sull'esito delle transazioni	Transazioni distribuite tramite commit a due fasi o Paxos
Convalida	Le regole globali vengono applicate all'intera blockchain.	Solo vincoli di integrità locali
disintermediazione	Permesso	Non è permesso
riservatezza	Configurabile, spesso pseudonimo	Non del tutto confidenziale
Robustezza	Altamente robusto	Less robusto

Miti sulla blockchain

Mito	Realtà
Risolve ogni problema	No, si tratta di un tipo di database con specifici compromessi.
Tecnologia senza fiducia	Può spostare la fiducia e anche distribuire la fiducia
Completamente sicuro	Si concentra sull'integrità, non sulla riservatezza.
Intelligente contracsono sempre legali	Eseguono solo parti di alcune condanne legalitracts
Immutabile	Offre una forte immutabilità probabilistica
Spreca sempre elettricità	Prove di catene di stake come Ethereum consumano pochissima energia
Intrinsicamente non scalabile	Le moderne reti Layer 2 e le catene modulari sono in grado di gestire migliaia di transazioni al secondo.

Applicazioni della tecnologia Blockchain

Ecco alcune applicazioni comuni della blockchain.

• Viene utilizzato per creare un registro digitale sicuro e trasparente di tutte le transazioni.
• Consente agli istituti di creare un registro dei risultati accademici a prova di manomissione, accessibile a studenti e insegnanti.
• Viene utilizzato per creare un sistema più efficiente per la negoziazione di titoli.
• I finanziatori utilizzano la blockchain per eseguire prestiti garantiti tramite smart contracttracts.
• L'utilizzo della tecnologia blockchain per registrare le transazioni immobiliari può fornire un metodo più sicuro per verificare e trasferire la proprietà.
• Viene utilizzato per mantenereping attributi di identità verificabili come la data di nascita su un registro pubblico.
• La blockchain viene utilizzata nella logistica per track articoli mentre si spostano attraverso una rete di catena di approvvigionamento.
• Viene sempre più utilizzato per verificare la provenienza dei dati di addestramento dell'IA e l'autenticità dei risultati dei modelli.

Limitazioni della tecnologia blockchain

La blockchain è potente, ma non è la soluzione a tutti i problemi. Ecco i limiti più comuni di cui essere consapevoli.

Costi più elevati: In un mercato basato sulla domanda e sull'offerta, i nodi cercano di ottenere ricompense più elevate per il completamento delle transazioni.

Transazioni più lente: I nodi danno priorità alle transazioni con ricompense più elevate, il che può causare la formazione di code durante i picchi di domanda.

Minore Ledgers: Non è sempre possibile mantenere una copia completa della blockchain, il che può influire sull'immutabilità e sul consenso sui nodi leggeri.

Costi di transazione e velocità di rete: Il costo della transazione di Bitcoin è molto più alta delle tariffe quasi gratuite promosse nei suoi primi anni.

Rischio di errore: Quando sono coinvolti gli esseri umani, esiste sempre un rischio di errore. Se una blockchain funge da database, tutti i dati in ingresso devono essere di alta qualità, perché gli errori si propagano rapidamente.

Utilizzo delle risorse: Ogni nodo che esegue una blockchain Proof of Work deve mantenere il consenso, il che consuma energia. Le blockchain Proof of Stake hanno ridotto significativamente questo consumo.

Consiglio Blockchain

Consiglio Blockchain offre certificazioni per la blockchain pensate per chi desidera intraprendere una carriera nel settore blockchain. Le certificazioni richiedono una conoscenza approfondita dei concetti fondamentali della blockchain e si concentrano su Corda, smart contract e blockchain.tracApplicazioni ts, Hyperledger e Quorum.

Le certificazioni del Blockchain Council sono utili in settori come il marketing digitale, la sanità e la gestione della catena di approvvigionamento. La formazione e le certificazioni sono preziose per aziende, imprese e singoli sviluppatori che desiderano applicare la blockchain ai sistemi di lavoro tradizionali.

Le certificazioni offerte dal Blockchain Council includono:

• Esperto Blockchain certificato
• Esperto Corda certificato
• Corda certificata Archiproteggere
• Sviluppatore Blockchain Certificato
• Professionista certificato in sicurezza blockchain
• Smart Con certificatotract Sviluppatore
• Certificato Bitcoin Expert
• Certificato Ethereum Expert

Se vuoi imparare a creare la tua criptovaluta, ecco un tutorial gratuito che vale la pena consultare: Come creare la tua criptovaluta.

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