Blockchain - Spina dorsale delle criptovalute e del web 3.0

Blockchain: la spina dorsale delle criptovalute e del Web 3.0

Corso di Laurea Magistrale in Economia e Finanza

Tesi di Laurea

Relatore: Prof.ssa Marcella Lucchetta

Correlatore: Prof. Stefano Colonnello

Laureando: Leonardo Milan

Matricola 868813

Anno Accademico 2021/2022

Ringraziamenti

Volevo spendere qualche parola per rendere omaggio a questo periodo della mia vita e alle persone che ne hanno fatto parte.

Il “grazie” più grande va ad Anna, il mio sostegno, che da un po’ di tempo ormai mi supporta, ma soprattutto mi sopporta. Volevo, poi, ringraziare i miei genitori, che mi hanno sempre incoraggiato, permesso di poter portare avanti gli studi, nonché aiutato nei momenti di difficoltà.

Un ringraziamento particolare va alla Professoressa Marcella Lucchetta, dimostratasi un punto di riferimento durante questi anni accademici, rendendosi disponibile, oltre che per la redazione della tesi, anche per l’aiuto e la crescita personale.

Infine, un ringraziamento a tutte le persone che mi sono state vicine.

Sommario

• Introduzione ................................................................................................................. 1
• Capitolo 1 ................................................................................................................... 5
• 1.0 Criptovalute ....................................................................................................... 5
• 1.1 Definizione ............................................................................................................ 5
• 1.2 Come nascono ...................................................................................................... 8
• 1.3 Il funzionamento .............................................................................................. 11
• 1.3.1 Wallet crypto e chiavi ...................................................................................... 11
• 1.4 Caratteristiche di una transazione ................................................................. 16
• 1.5 Cosa dà valore a Bitcoin ................................................................................... 17
• 1.6 Criptovalute e anonimato ................................................................................ 22
• Capitolo 2 ................................................................................................................. 25
• 2.0 Blockchain ........................................................................................................ 25
• 2.1 Caratteristiche .................................................................................................. 25
• 2.1.1 Decentramento ............................................................................................... 26
• 2.1.2 Sicurezza ........................................................................................................ 27
• 2.1.3 Trasparenza .................................................................................................... 27
• 2.2 Consenso distribuito e generali bizantini ........................................................ 28
• 2.2.1 Resistenza al 51% attack .................................................................................. 31
• 2.3 Proof of work ................................................................................................... 32
• 2.4 Proof of stake .................................................................................................... 43
• 2.5 Blockchain private ............................................................................................ 53
• 2.5.1 Differenze tra blockchain pubbliche e private ..................................................... 56
• Capitolo 3 ................................................................................................................. 59
• 3.0 Smart contract ............................................................................................... 59
• 3.1 Definizione .......................................................................................................... 59
• 3.1.1 Nascita e sviluppo degli smart contract ............................................................. 61
• 3.1.2 Caratteristiche ................................................................................................ 63
• 3.1.3 The DAO Attack ............................................................................................... 66
• 3.2 Altcoin ................................................................................................................ 69
• Capitolo 4 ................................................................................................................. 71
• 4.0 Caso pratico ..................................................................................................... 71
• 4.1 Transazione su blockchain ............................................................................... 71
• Conclusioni ............................................................................................................. 79
• Bibliografia ............................................................................................................. 83
• Sitografia ................................................................................................................. 84

Introduzione

Oggigiorno la maggior parte della popolazione mondiale utilizza quotidianamente la tecnologia e il web. È inusuale che qualcuno non utilizzi questi strumenti con frequenza, a meno che non ci si rapporti con paesi particolarmente sottosviluppati.

Era il 1991 quando Berners-Lee, capo ricercatore al CERN, pubblicò il primo sito web e da allora il mondo non è più stato lo stesso. Quella prima divulgazione è considerata il primo approccio al Web 1.0, definito anche l’Internet dei contenuti: i siti web erano semplici testi statici, esistevano anche video e immagini, ma non c’era una vera e propria interazione tra utente e contenuto, di conseguenza l’utilizzo era di mero scopo informativo.

Successivamente, dal 2004, dopo la “Web 2.0 Conference” di O'Reilly Media, prese forma il Web 2.0, con il quale si indica un nuovo tipo di esperienza web. In questo modo, si è passati da una semplice navigazione tra siti statici allo sviluppo e alla successiva distribuzione di software, che cercano di creare una vera e propria interconnessione tra utente e contenuto web.

L’idea e l’esigenza di creare un Web 3.0 iniziarono a crearsi e a diffondersi già nel 2006 per alcune dichiarazioni di un critico di nome Jeffrey Zeldman. Il Web 3.0 è l'imminente terza generazione di Internet, in cui i siti web e le app saranno in grado di elaborare le informazioni in modo intelligente, come l'uomo, attraverso tecnologie come l'apprendimento automatico (Machine Learning), i Big Data e la tecnologia di contabilità decentralizzata (Distributed Ledger Tecnology). Il Web 3.0 era originariamente chiamato “Web semantico” dall'inventore del World Wide Web, Tim Berners-Lee, e mirava a essere un Internet più autonomo, intelligente e libero.

Quando il Web 3.0 sarà completamente implementato, i dati saranno interconnessi in modo decentralizzato, il che rappresenta un enorme balzo in avanti rispetto alla nostra attuale generazione di Internet, dove i dati sono per lo più archiviati in database centralizzati. Affinché il passaggio avvenga, i programmi devono comprendere le informazioni sia concettualmente che contestualmente. Possiamo, dunque, tranquillamente affermare che i due capisaldi del Web 3.0 sono il web semantico e l'intelligenza artificiale.

In questo web, in continua evoluzione, ha fatto la sua comparsa nel 2009 Bitcoin, una criptovaluta e un sistema di pagamento valutario internazionale innovativo. In questo modo, anche il mondo finanziario ha iniziato un processo di evoluzione in un contesto che possiede molteplici possibilità di sviluppo.

Poiché le reti Web 3.0 operano attraverso i protocolli decentralizzati, i blocchi fondanti la tecnologia blockchain e le criptovalute, possiamo notare una forte convergenza e una relazione simbiotica tra queste tre tecnologie. Nonostante il processo sia ancora incompleto, in futuro si auspica che queste tecnologie saranno perfettamente interoperabili, integrate, automatizzate, grazie agli smart contract1, e utilizzate per alimentare qualsiasi tipo di operazione: dalle micro-transazioni in Africa, all'archiviazione di file di dati P2P resistenti alla censura e molto altro. In questi ultimi due anni, sono stato affascinato dal mondo delle criptovalute e ho cercato di studiarlo in maniera autonoma, testandone anche il funzionamento. Ho provato in prima persona la volatilità di questo strumento così potente, tentando anche qualche speculazione, non sempre conclusasi con esito positivo. In questo elaborato ho effettuato uno studio più approfondito sul concetto di blockchain, sul funzionamento di questo strumento, sull’utilizzo che ne viene fatto, nonché sui possibili sviluppi futuri. Nonostante inizialmente volessi trattare il tema generale delle criptovalute, la loro storia e la loro evoluzione, successivamente mi sono accorto di quanto materiale circolasse all’interno del web in merito a questo argomento. Proprio per questo motivo, ho deciso di approfondire la conoscenza dell’infrastruttura su cui si basano.

Difatti, di criptovalute e di registri distribuiti ne esistono oramai un’infinità, dunque sarebbe stato difficile, se non impossibile, riuscire a parlare di tutte; motivo per cui, per spiegare i concetti principali di questo tema, ho deciso di rifarmi a Bitcoin e alla sua blockchain, trattandosi della prima inventata nonché della più sviluppata attualmente.

Non sono mancate però le analisi sul funzionamento di altre blockchain particolarmente importanti e influenti.

Non metto in dubbio che la blockchain sia tuttora uno strumento abbastanza giovane, ma non rimarrei stupito se tra qualche anno l’anagrafe, il catasto o il pubblico registro automobilistico si spostassero su blockchain, anzi c’è chi ci sta già pensando.

Infine, ho deciso di portare un esempio di transazione tra wallet cripto per mostrare la trascrizione di queste operazioni on-chain.

1 Smart contract: i “contratti intelligenti”, corrispondono a programmi per elaboratori che operano su tecnologie basate su registri distribuiti; la cui esecuzione vincola automaticamente due o più parti sulla base di effetti predefiniti dalle stesse.

2 P2P: Person to person.

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Capitolo 1

1.0 Criptovalute

1.1 Definizione

Un documento informatico, per definizione, è replicabile all’infinito e trasferibile senza perderne il possesso. I meccanismi di criptazione e di accesso a chiavi asimmetriche, che sono in dominio solo da parte del soggetto che compie una determinata operazione, riescono a rendere univoco l’accesso a un contenuto digitale. Ciò è il motivo per cui si è potuto creare una moneta virtuale, trasferendo blocchi di informazioni digitali. È noto che una moneta non potrebbe mai esistere se la sua rappresentazione digitale fosse spendibile più di una volta, difatti funziona solo se c’è qualcosa che permette la non-replicazione della disponibilità da parte del cedente. Questa è la creazione degli asset unici, ossia contenuti digitali che possono essere rappresentazione di moneta virtuale.

Una criptovaluta è un’unità di valore digitale, movimentata e nativa online, con delle differenze rispetto alla classica moneta elettronica. Il termine “criptovaluta” ci fa capire una delle principali differenze: l’utilizzo della crittografia3, la quale gioca un ruolo fondamentale per garantire sicurezza, immutabilità e impossibilità di contraffazione.

È transata e resa sicura in modo decentralizzato nella blockchain, un’infrastruttura che ne garantisce attendibilità e decentramento.

La blockchain, nell’ambito cripto, impedisce la contraffazione, ossia la creazione di moneta falsa, e il “double spending", truffa che consiste nel poter spendere la stessa unità di valore più di una volta. Se c’è possibilità di double spending la moneta digitale non possiede valore.

3 Crittografia: lo studio di tecniche di comunicazione sicure che consentono di rendere un messaggio non comprensibile a persone non autorizzate a leggerlo.

La criptovaluta è un sistema open source in cui chiunque può provare a creare, modificare o proporre una propria versione di essa, successivamente starà poi all’utenza decidere se utilizzarla o meno.

È essenziale comprendere che cosa si intende quando si parla di decentralizzazione in ambito cripto, in quanto è il principio cardine su cui si basano tutte le blockchain.

La differenza tra un sistema tradizionale di moneta elettronica e quello della criptovaluta è che il primo prevede l’utilizzo di intermediari per poter effettuare le transazioni, mentre il secondo no. Si parla di centralizzazione, nel primo caso, proprio perché ci si basa su un’entità centralizzata che autorizza le operazioni dei vari soggetti operanti nel sistema. Nel momento in cui inviamo un bonifico, ad esempio, inseriamo nell’online banking i dati del beneficiario e la cifra che intendiamo inviare, la banca verifica i dati inseriti, approva il movimento, lo invia alla banca del beneficiario, che a sua volta lo approva e solo successivamente accredita la somma sul conto del destinatario del nostro bonifico.

Dunque, di fatto ci sono due diverse autorizzazioni: quella della banca del mandante e quella della banca del ricevente; questo processo richiede tempo e introduce determinati costi.

Nel caso in cui l’intermediario per qualche motivo riscontrasse problemi di funzionamento, si configurerebbe un disservizio; come, ad esempio, successe il 24 Febbraio 2022 quando le truppe russe entrarono in Ucraina e la Banca Nazionale ucraina attuò una serie di misure restrittive: sospese momentaneamente il mercato valutario, limitò il ritiro dei contanti e proibì l'emissione di valute estere al pubblico. Ciò è avvenuto perché si è fatto affidamento su un ente centralizzato, la banca, e, come si è dimostrato, nel caso in cui vi sia un disservizio oppure una mala gestio, i clienti non hanno più la possibilità di disporre liberamente delle proprie somme. Fermo restando che, nel momento in cui ci si affida a degli istituti bancari, in realtà, non si potrebbe mai parlare di “disporre liberamente delle somme”.

Nel caso di operazioni cross-boarder4, inoltre, vi sono ulteriori tempistiche e costi da sostenere. Si tratta di un sistema inefficiente sia perché introduce spese elevate, causate dalla quantità di intermediari, sia perché, se uno di questi cessa di funzionare, buona parte del sistema potrebbe a sua volta non operare più efficientemente.

4 Operazioni cross-boarder: con operazioni oltre frontiera si fa riferimento a quelle effettuate all’estero o con l’ausilio di intermediari finanziari esteri.

Come accennato poco sopra, in banca, di fatto, non si possiede proprietà effettiva di quanto depositato, ma si vanta un credito nei confronti della banca, poiché, proprio per definizione, essa è quell’istituto che raccoglie denaro tra il pubblico ed eroga credito, di conseguenza il capitale che le affidiamo viene prestato ad altri soggetti.

Un sistema decentralizzato, invece, lavora diversamente: è costituito da un insieme di nodi5 distribuiti nel mondo che comunicano tra di loro. Nel momento in cui inviamo una transazione attraverso questo sistema abbiamo bisogno della convalida dell’operazione, che solo in seguito verrà recapitata al destinatario. In questo caso, vi è proprietà diretta del bene in questione da parte del soggetto, infatti esso non viene affidato ad un intermediario e non serve effettuare nessuna richiesta per poterlo utilizzare. Ciò implica tempi più brevi per effettuare le transazioni, costi minori e una fruibilità costante, non dipendendo da un single point of failure6.

Si tratta di un sistema borderless7 poiché la valuta virtuale viene inviata con la medesima metodologia sia all’interno del paese che verso l’estero. In questo caso, avviene una transazione diretta dalla persona A alla persona B, validata e trascritta su un registro distribuito: la blockchain. Non si dipende da un ente, di conseguenza non c’è la possibilità che la transazione venga negata; motivo per cui si definisce anche un sistema “permissionless”. Questa è la principale differenza tra un sistema centralizzato (permissioned), in cui si dipende da un’entità o un istituto, e un sistema decentralizzato (permissionless), in cui si è supervisionati da un network che non ha un single point of failure.

Il network in quest’ultimo sistema è completamente indipendente dalla volontà umana, infatti se si dimostra di avere la disponibilità di criptovalute e la possibilità di spenderle attraverso la propria chiave privata, nessuno può decidere di sospendere o negare la transazione.

5 Nodo: un punto in una rete che distribuisce i dati ad altri nodi o li riceve e basta fungendo da endpoint.

6 Single point of failure: un singolo punto di errore (SPOF) è una parte di un sistema che, in caso di guasto, interromperà il funzionamento dell'intero sistema.

7 Borderless: senza confini tra paesi, divisioni amministrative o di altro genere.

1.2 Come nascono

BTC è la prima criptovaluta mai creata, nonché la più sicura e la più decentralizzata, proprio per questo motivo ha uno storico delle transazioni talmente lungo da permettere un alto livello di sicurezza. Tanti più sono gli anni di funzionamento di una criptovaluta, tanto più questa è sicura.

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