Tecnologia di registro distribuito: le sue promesse e il suo potenziale

Probabilmente sai che la blockchain è la tecnologia alla base di Bitcoin, Ethereum e altre criptovalute. Ma hai mai pensato a quale sia la tecnologia dietro la blockchain? Si chiama tecnologia di contabilità distribuita (DLT).

A differenza di un database tradizionale, nella DLT i dati vengono distribuiti su più nodi o computer anziché archiviati in un database centrale. Ogni nodo registra e verifica ogni transazione, siano essi dati statici come un registro o dati dinamici come le transazioni finanziarie.

Di conseguenza, DLT non ha un singolo punto di controllo o un singolo punto di errore. Questa natura decentralizzata consente una tenuta dei registri sicura, trasparente e a prova di manomissione.

Oggi, la DLT sta riscrivendo la nozione convenzionale di qualsiasi transazione commerciale e trova utilizzo nei settori bancario, finanziario, nella gestione della catena di fornitura e nel settore sanitario. È l’elemento fondamentale per innovazioni futuristiche come soluzioni di identità decentralizzate e piattaforme blockchain.

Storia della DLT

Le persone spesso considerano il lancio di Bitcoin nel 2009 come il punto di partenza della DLT. Tuttavia, l’idea e le tecnologie che supportano la DLT esistevano molto prima dell’introduzione di Bitcoin.

Dai registri ai registri distribuiti decentralizzati

Sin dai tempi antichi, i registri sono stati il ​​cuore del commercio. Le persone tenevano appunti del proprio denaro e dei propri beni, dalle tavolette di argilla e papiro alla pergamena e alla carta. L’informatizzazione ha spostato questo processo di tenuta dei registri dalla carta ai bit e byte come registri digitali.

Avanzando rapidamente, i progressi nei sistemi di gestione dei database e nell'elaborazione distribuita hanno offerto comodità e velocità. Ha consentito la condivisione dei database tra aree geografiche.

I registri richiedono che un’autorità centrale convalidi l’autenticità di tutti i dati che registra, siano essi digitali o cartacei. Ad esempio, le banche verificano e convalidano tutte le transazioni tra entità correlate. Le aziende spesso hanno amministratori di sistema per gestire i propri database.

Tali database centralizzati, anche se distribuiti in luoghi diversi, sono soggetti a singoli punti di errore, violazioni dei dati e potenziale manipolazione da parte dell’autorità centrale. Ha introdotto inefficienze e costi aggiunti alle transazioni. Il concetto di DLT è emerso come soluzione a questi problemi.

Progressi concettuali e tecnologici che hanno alimentato l'ascesa della DLT

A partire dagli anni ’70, diverse scoperte tecnologiche nel campo della crittografia e dell’informatica hanno reso possibile la DLT.

Nel 1976, Whitfield Diffie e Martin Hellman gettarono le basi per la crittografia a chiave pubblica, la tecnologia di base dietro la crittografia e la decrittografia dei dati utilizzata oggi nella DLT.

Nel 1982, gli studiosi Leslie Lamport, Robert Shostak e Marshall Pease scrissero un articolo innovativo intitolato The Byzantine Generals Problem che fornì la base concettuale per la DLT. Lamport et al. ha illustrato le sfide legate al raggiungimento del consenso in un sistema distribuito quando alcuni partecipanti potrebbero essere dannosi o inaffidabili. Hanno dettagliato semplici algoritmi per superare i componenti malfunzionanti in una rete di computer; i dispositivi difettosi potrebbero inviare informazioni contrastanti a diverse parti del sistema.

Successivamente, numerosi studiosi hanno proposto diverse soluzioni al problema di come i sistemi informatici devono gestire informazioni contrastanti in un ambiente contraddittorio. Ciò ha portato allo sviluppo di diversi meccanismi di consenso che ora vengono utilizzati per i sistemi di contabilità distribuita senza un’autorità centrale.

Un altro grande impulso alla DLT si è verificato nel 1991. Stuart Haber e W. Scott Stornetta hanno proposto un sistema per marcare data e ora i documenti digitali con una catena di blocchi protetta crittograficamente. La loro soluzione è servita da precursore al concetto di blockchain.

Tuttavia, questi concetti e algoritmi hanno ricevuto poca attenzione prima del lancio di Bitcoin e della tecnologia blockchain che ne è alla base. La dimostrazione pratica di come la DLT può essere utilizzata tramite Bitcoin ha portato la tecnologia in primo piano. Ha attirato investimenti significativi, determinando la rapida evoluzione dei tipi e delle applicazioni dei sistemi DLT.

Oggi, le applicazioni della DLT si sono espanse ben oltre le criptovalute, dalla gestione della catena di fornitura, all’assistenza sanitaria e all’identità digitale alla finanza decentralizzata (DeFi) e ai token non fungibili (NFT).

Come funziona la DLT

Come accennato in precedenza, la DLT funziona attraverso una rete di computer chiamati nodi. Questi nodi, situati in più posizioni, mantengono collettivamente un database digitale condiviso e sincronizzato di transazioni o dati.

La struttura dei dati per archiviare queste transazioni è generalmente organizzata in blocchi (nel caso della blockchain) o in qualche altro formato adatto. Ecco una panoramica generale del funzionamento della DLT.

Avvio della transazione

Un nodo partecipante crea una nuova transazione da aggiungere al registro. I nuovi dettagli della transazione vengono protetti utilizzando la crittografia a chiave pubblica per creare la firma crittografica digitale univoca della transazione. Questa firma digitale include una chiave pubblica (condivisa con altri nodi per verificare i dati) e una chiave privata. Quando viene creata la nuova transazione, viene inviata una richiesta ad altri nodi nella rete P2P distribuita per verificarla.

Verifica dei dati della transazione

Una volta che i nodi ricevono la richiesta, ciascun nodo lavora in modo indipendente per verificare la validità di una transazione. Usano la chiave pubblica condivisa dall'iniziatore della transazione per decrittografare la firma digitale della transazione e verificarla rispetto alle regole predefinite.

Raggiungere il consenso sulla validità della transazione

Una volta verificati, i nodi lavorano insieme per raggiungere il consenso sulla validità della transazione. Impiegano l’algoritmo di consenso su cui hanno concordato. Ciò garantisce che tutte le copie della transazione sul registro siano identiche.

Ad esempio, prendi il mining di Bitcoin. I nodi utilizzano il meccanismo PoW, popolarmente chiamato mining, che include la risoluzione di complessi enigmi matematici per convalidare e aggiungere nuovi blocchi Bitcoin al registro della blockchain Bitcoin.

Aggiunta della transazione verificata al database

Una volta convalidata, la transazione viene aggiunta al registro e distribuita su tutti i nodi, aggiornando lo stato del registro. I nodi nella rete di contabilità distribuita non possono alterare o aggiornare i dettagli della transazione senza seguire nuovamente lo stesso meccanismo di consenso. Ciò garantisce l'immutabilità e l'integrità del registro.

Ecco una rappresentazione visiva di come funziona un registro blockchain.

Tipi di DLT

Esistono diversi tipi di DLT in base alle tecnologie sottostanti utilizzate e all'accesso fornito a un registro distribuito. Ciascuno offre vantaggi distinti e si rivolge a casi d'uso specifici. Vediamo nel dettaglio queste tipologie DLT.

3 tipi di DLT basati sul controllo degli accessi

I tre tipi di DLT in base a chi può partecipare a una rete di registri distribuiti sono:

• DLT autorizzato
• DLT senza autorizzazione
• DLT ibrido

1. DLT autorizzata o privata

Un registro autorizzato richiede che i partecipanti siano approvati prima di unirsi alla rete. I nodi autorizzati mantengono il registro. Le piattaforme autorizzate consentono una convalida più rapida delle transazioni e offrono una migliore privacy.

Ad esempio, il progetto Diem stable coin di Facebook (precedentemente noto come Libra) era una DLT autorizzata. Solo i membri dell'Associazione Diem avevano il potere di convalida. Un altro esempio potrebbe essere l’hyperledger fabric, una blockchain open source della Linux Foundation progettata per uso aziendale.

2. DLT pubblica o senza autorizzazione

In un registro distribuito senza autorizzazione, chiunque può unirsi alla rete senza approvazione, ovvero è pubblico. Il registro è mantenuto mediante un'azione collaborativa tra i nodi della rete pubblica ed è accessibile a tutti. Le blockchain di Bitcoin, Ethereum e Litecoin sono esempi di DLT pubbliche.

3. DLT ibrida

Questo tipo di DLT combina i vantaggi in termini di privacy di un sistema di registro distribuito autorizzato con la trasparenza di un sistema di registro distribuito senza autorizzazione. La DLT ibrida offre alle aziende una notevole flessibilità nella scelta di quali dati vogliono rendere pubblici e quali dati vogliono mantenere privati.

6 principali tipi di DLT basati sulle tecnologie sottostanti

I sei tipi di DLT, a seconda del tipo di meccanismi di consenso e della struttura dei dati utilizzati, sono:

• Blockchain
• Grafico aciclico diretto (DAG)
• Groviglio
• Catena laterale
• Holochain
• Hashgraph

1. Blockchain

Blockchain è il tipo DLT più conosciuto. I dati in questo tipo di DLT sono strutturati come un elenco di blocchi. Ogni blocco rappresenta una raccolta di dati. Si affida ai minatori per selezionare e aggregare i dati in una catena sequenziale di blocchi.

Tutti i blocchi sono collegati crittograficamente al precedente, formando un registro immutabile e trasparente. Le blockchain possono essere pubbliche o private, a seconda del design della rete. Le applicazioni blockchain spaziano dalle criptovalute ai contratti intelligenti.

2. Grafico aciclico diretto (DAG)

A differenza della struttura ad elenco sequenziale seguita dalla blockchain, DAG aggiunge le transazioni come un grafico diretto o una struttura ad albero. Ogni transazione conferma molteplici transazioni precedenti, creando una rete di transazioni interconnesse senza formare una catena rigida. Poiché più transazioni vengono elaborate contemporaneamente, DAG fornisce un throughput delle transazioni più elevato e tempi di conferma più rapidi rispetto alla blockchain. Ciò consente una rete decentralizzata più scalabile ed efficiente.

3. Groviglio

Tangle è una DLT open source basata su DAG progettata per l'Internet delle cose (IOT) dall'organizzazione Internet of Things Applications (IOTA). Un nodo che emette qualsiasi nuova aggiunta al registro deve approvare due transazioni precedentemente inviate, rendendo l'aggiunta e la convalida dei dati più semplici rispetto alla blockchain.

Ciò elimina anche la necessità che i minatori o il processo di mining approvino le transazioni sul registro, a differenza della Blockchain. Questo processo rende Tangle una tecnologia a basso consumo energetico.

4. Catena laterale

Sidechain è un sistema di registro distribuito secondario collegato a un sistema principale tramite un piolo a due vie. Il collegamento bidirezionale consente il trasferimento bidirezionale dei dati della transazione. Le sidechain possono avere un proprio meccanismo di consenso, separato dalla catena principale. Viene utilizzato principalmente nella blockchain per ridimensionare il registro principale.

5. Catena olografica

Holochain è una DLT unica progettata per facilitare le applicazioni decentralizzate. Utilizza un approccio incentrato sull'agente ispirato a GitHub e BitTorrent. Non esiste un consenso globale. Invece, ogni nodo della rete è considerato un agente autonomo responsabile dei propri dati e delle proprie interazioni, fornendo un forte controllo sui propri dati.

6. Hashgraph

Hashgraph è un altro DLT basato su DAG. Utilizza un algoritmo di voto virtuale e un protocollo di gossip come parte del suo meccanismo di consenso. Con il protocollo gossip, i nodi comunicano continuamente tutti i dati delle transazioni ad altri nodi in modo casuale, consentendo alle informazioni sulle transazioni di proliferare rapidamente in tutta la rete.

Pro e contro della DLT

I sostenitori della DLT evidenziano diversi potenziali vantaggi rispetto ai tradizionali registri centralizzati e ad altri tipi di registri condivisi. Detto questo, la tecnologia è ancora in evoluzione e può comportare nuovi rischi e sfide. Diamo un'occhiata ai vantaggi e agli svantaggi della DLT per avere un'idea del suo potenziale e dei suoi limiti.

Principali vantaggi della DLT

Di seguito sono riportati i vantaggi più importanti della DLT, anche se le generalizzazioni sono difficili a causa dello sviluppo di diversi tipi di DLT.

• La decentralizzazione elimina la necessità di intermediari e promuove la fiducia e la trasparenza tra i partecipanti. Per le aziende, ciò può tradursi in costi inferiori, migliore scalabilità e time-to-market più rapido.
• Maggiore trasparenza poiché tutti i membri della rete hanno una copia identica e completa del registro distribuito.
• Facile controllo poiché la registrazione sequenziale dei dati crea una traccia di controllo permanente. Ciò riduce potenzialmente le frodi ed elimina i costi di riconciliazione.
• Automazione con contratti intelligenti che eseguono codici automaticamente quando vengono soddisfatte determinate condizioni, come il pagamento delle fatture.
• Sicurezza informatica migliorata con i suoi meccanismi di sicurezza crittografici e la natura distribuita, che rimuove il singolo punto di attacco.

Svantaggi della DLT

Poiché la DLT è ancora in evoluzione, molte questioni normative e legali devono ancora essere risolte. Ecco le sfide tecnologiche, legali e normative più comuni legate alla DLT:

• Mancanza di maturità e standard di settore poiché la tecnologia è ancora nelle prime fasi di sviluppo. Ciò solleva dubbi sulla resilienza e sulla robustezza del sistema.
• L’interoperabilità tra diversi sistemi DLT e sistemi legacy è difficile da ottenere senza standard di settore.
• Se la DLT dovesse essere adottata su larga scala, aumentando il volume delle transazioni, sorgono domande sulla scalabilità .
• Incertezza normativa , poiché stati diversi possono avere regole diverse. Ciò potrebbe creare problemi di conformità per le aziende che utilizzano la DLT.
• Vulnerabilità sconosciute e minacce alla sicurezza informatica irrisolte come gli attacchi Sybil.
• Preoccupazioni ambientali quando si utilizzano meccanismi di consenso ad alta intensità energetica come PoW per il mining di Bitcoin.

Casi d'uso della DLT con esempi

Come accennato in precedenza, la DLT ha un’ampia gamma di potenziali applicazioni in vari settori. Approfondiamo alcuni dei casi d'uso della DLT in diversi settori.

Settore finanziario e bancario

La DLT, in particolare la blockchain, è parte integrante della rivoluzione fintech. Le applicazioni della DLT spaziano dal settore bancario e dei pagamenti alle assicurazioni e alla conformità.

Le potenziali applicazioni della DLT includono contratti intelligenti, valute digitali, pagamenti transfrontalieri, negoziazione e regolamento di titoli, registrazioni di asset, ecc. Molte banche e istituti finanziari stanno eseguendo prove di concetto per esplorare la fattibilità e valutare l'impatto di diversi Tecnologia DLT per questi casi d'uso.

Le banche statunitensi, ad esempio, stanno conducendo un progetto pilota per un progetto di regolamento delle risorse digitali utilizzando un registro distribuito. Le banche centrali di molti paesi stanno anche esplorando le valute digitali delle banche centrali (CBDC) basate sulla tecnologia blockchain.

Gestione della catena di approvvigionamento

Uno dei casi d’uso più promettenti della DLT è la gestione della catena di fornitura. Le prime iniziative hanno dimostrato come la DLT renda i prodotti più tracciabili, razionalizzi la fatturazione, consenta una consegna più rapida ed economicamente vantaggiosa e migliori il coordinamento tra fornitori, acquirenti e istituti finanziari.

Walmart Canada, ad esempio, ha utilizzato la tecnologia blockchain e ha creato un sistema automatizzato per la gestione delle fatture e dei pagamenti ai suoi 70 corrieri di terze parti. Questo sistema ha ridotto le controversie relative alle discrepanze tra fatture da oltre il 70% a meno dell'1%.

Assistenza sanitaria

Mantenere sicure le cartelle cliniche è una delle applicazioni più popolari della DLT nel settore sanitario, dato che il settore ha segnalato 707 violazioni dei dati solo nel 2022. DLT semplifica l'archiviazione e la condivisione sicura delle cartelle cliniche elettroniche grazie alle sue tecniche di crittografia. Tracciare la catena di approvvigionamento aiuta a tracciare e verificare i medicinali e i dispositivi farmaceutici. DLT supporta anche la registrazione dei dati provenienti da studi clinici.

Ad esempio, la Mayo Clinic sta sperimentando una piattaforma blockchain per registrare e gestire i dati del suo studio clinico sull’ipertensione.

Immobiliare

Le potenziali applicazioni della DLT nel settore immobiliare spaziano dalla facilitazione delle ricerche immobiliari e dalla razionalizzazione della gestione dei titoli immobiliari ai trasferimenti di proprietà. Ciò riduce le pratiche burocratiche e i costi amministrativi fornendo al contempo protezione dei dati e un registro immutabile della proprietà della proprietà.

Un altro caso d’uso esplorato contemporaneamente dal settore finanziario e immobiliare è il modo in cui le risorse del mondo reale possono essere convertite in token digitali per il trading. Tale tokenizzazione promuove la liquidità degli asset, la proprietà frazionata e riduce i costi di transazione.

Governo e settore pubblico

La DLT ha l’opportunità di fornire servizi governativi in ​​modo migliore e più rapido. Trova utilizzo nel mantenimento sicuro di vari database governativi, nella fornitura di certificati governativi digitali e nella facilitazione della registrazione delle risorse.

L’Estonia, ad esempio, utilizza la blockchain per mantenere il proprio registro sanitario, immobiliare e aziendale. Fornisce inoltre ID digitali ai suoi cittadini, che possono utilizzarli per usufruire dei servizi governativi.

Il futuro è distribuito

Ci sono stati anni di hype attorno alla DLT, alla blockchain e alle sue capacità. Ma l’hype sta lasciando il posto a casi d’uso pratici.

Man mano che le organizzazioni passano da progetti pilota e prove di concetto a iniziative più pratiche e reali, l’adozione della DLT è destinata ad accelerare. Inoltre, man mano che la tecnologia matura, emergeranno soluzioni scalabili, che affronteranno i limiti che ne impediscono un’adozione diffusa. Quindi, abbraccia il futuro distribuito con possibilità illimitate.

Scopri di più sul meccanismo di consenso Proof of Stake, destinato a svolgere un ruolo fondamentale nel futuro delle tecnologie decentralizzate.