La classificazione delle Blockchain: pubbliche, autorizzate e private

Non c’è solo la confusione fra Blockchain e Bitcoin. Negli ultimi anni sono stati sviluppati molteplici progetti di «distributed ledger». Alcuni di essi sono basati su tecnolgia Blockchain, ma non tutti. E comunque esistono almeno tre diverse categorie di Blockchain. Ciascuna ha caratteristiche specifiche per supportarne al meglio la realizzazione.

Come se non bastasse la confusione fra Blockchain e Bitcoin, si continuano a chiamare genericamente «blockchain» numerosi sviluppi tecnologici che si basano in realtà su presupposti diversi. Non solo: si usano come sinonimi le espressioni «blockchain» e «distributed ledger» (libro mastro distribuito).

Ricordiamo innanzi tutto che distributed ledger è un database che si sviluppa su diversi nodi o dispositivi informatici. Ogni nodo replica e salva una copia identica del libro mastro. Ogni nodo partecipante della rete si aggiorna autonomamente. Blockchain è un distributed ledger, ma non tutti i distributed ledger sono Blockchain.

A parte ciò, esistono almeno tre diverse categorie di Blockchain. Identificarle correttamente è molto importante. Solo così, infatti, è possibile comprendere quale sia la più adatta a ogni ambito di applicazione. Per questo è necessario individuare una dimensione lungo la quale classificare tutte le declinazioni che la rete può avere, in modo intuitivo e corretto.

Come classificarle

Nonostante le numerose differenze, tutte le Blockchain possiedono le seguenti caratteristiche:

• Sono network peer-to-peer decentralizzati, nei quali tutti i partecipanti della rete mantengono una copia del ledger principale sul proprio dispositivo.
• Mantengono aggiornate costantemente tutte le copie del ledger grazie al protocollo del consenso.

L’obiettivo della classificazione che segue è identificare le differenze non solo ad alto livello ma anche a un livello di applicazione. Le distinzioni che si possono fare sono legate alle dimensioni di pubblicità della rete e della presenza o assenza di permessi di accesso ad essa. Senza addentrarci in questioni troppo tecniche, diciamo che le principali differenze fra Blockchain, quando si parla di queste due dimensioni, sono rilevabili a livello dei partecipanti. Chi è autorizzato a

• Lggere tutti i record presenti sulla Blockchain?
• Scrivere su di essa?
• Mantenere la coesione, la stabilità e l’integrità della rete, ovvero svolgere il lavoro di miner?

Esistono principalmente tre tipologie di Blockchain: pubbliche, permissioned e private. Non si tratta di una classificazione rigida. Anzi, gli elementi caratterizzanti di queste declinazioni possono essere combinati in un’ampia varietà di modalità, per creare registri personalizzati per applicazioni specifiche.

Blockchain permissionless o pubblica

Le Blockchain permissionless o pubbliche vengono definite così perché richiedono alcuna autorizzazione per poter accedere alla rete, eseguire delle transazioni o partecipare alla verifica e creazione di un nuovo blocco.

Le più famose sono sicuramente Bitcoin ed Ethereum, dove non vi sono restrizioni o condizioni di accesso. Chiunque può prenderne parte. Si tratta di una struttura completamente decentralizza, in quanto non esiste un ente centrale che gestisce le autorizzazioni di accesso. Queste sono condivise tra tutti i nodi allo stesso modo. Nessun utente della rete ha privilegi sugli altri, nessuno può controllare le informazioni che vengono memorizzate su di essa, modificarle o eliminarle, e nessuno può alterare il protocollo che determina il funzionamento di questa tecnologia.

Permissionless e publicness, due concetti legati fra loro

I concetti di permissionless e publicness sono strettamente legati tra loro. Sarebbe un controsenso avere una Blockchain privata dove però non viene richiesta un’autorizzazione per accedere ai dati registrati; per questo motivo tutte quelle che non richiedono un’approvazione sono definite pubbliche. Nonostante i dati registrati su queste Blockchain siano pubblici, questi vengono crittografati per mantenere un sufficiente livello di privacy. Ad esempio tutti i nodi di Bitcoin conoscono gli indirizzi wallet degli altri utenti e le transazioni che sono avvenute tra di loro. In linea di principio questi indirizzi sono semplicemente pseudonimi e, a meno che non vengano ricondotti all’identità della persona del mondo reale che ne è il proprietario, viene garantito un livello di privacy sufficiente. Un metodo per proteggere ulteriormente la propria identità consiste nell’utilizzare più di un singolo indirizzo wallet.

La principale preoccupazione legata alle Blockchain pubbliche è il tema della scalabilità, ovvero la capacità di un sistema di migliorarsi all’aumentare del numero di partecipanti. Questo tipo di rete non è una tecnologia scalabile: al crescere della quantità di nodi, la velocità delle transazioni rimane invariata ma aumenta la stabilità del sistema che diventa così più sicuro.

Blockchain permissioned

Le Blockchain permissioned sono soggette ad un’autorità centrale che determina chi possa accedervi. Oltre a definire chi è autorizzato a far parte della rete, tale autorità definisce quali sono i ruoli che un utente può ricoprire all’interno della stessa, definendo anche regole sulla visibilità dei dati registrati. Le Blockchain permissioned introducono quindi il concetto di governance e centralizzazione in una rete che nasce come assolutamente decentralizzata e distribuita.

Chiamata comunemente Blockchain del Consorzio, invece di consentire a qualsiasi persona con una connessione Internet di partecipare alla verifica del processo di transazione, affida il compito ad alcuni nodi selezionati ritenuti degni di fiducia.

Un esempio esplicativo di questa tipologia di rete può essere costituito da un consorzio composto da 10 aziende, ognuna di esse collegata alla Blockchain grazie un computer. Se la società “7” ha rapporti lavorativi solo con “1”, “3” e “6” condividerà le fatture solo con queste tre senza che sia necessario autorizzare le altre società a leggere i dati tra loro condivisi.

La proof-of-work

Nelle reti pubbliche come Bitcoin, viene richiesto ai miner di dimostrare una proof-of-work, ovvero svolgere un task molto dispendioso in termini di tempo ed energia. Quindi più una transazione si trova in profondità nel registro maggiore è il lavoro che un nodo deve fare per poterla eliminare o modificare e ricostruire tutti i blocchi successivi ad essa, mentre la catena continua a crescere grazie al lavoro degli altri utenti. Il protocollo di Bitcoin rende quindi estremamente svantaggioso sul piano economico tentare di riscrivere la Blockchain, garantendone così l’immutabilità.

Le Blockchain autorizzate non garantiscono questa proprietà, poiché non sono in grado di assicurare l’immutabilità. Ogni volta che l’algoritmo che determina la modalità per la generazione di un nuovo blocco e del consenso non richiede ai nodi di spendere in modo irreversibile una qualche forma di energia e di tempo, in realtà ci stiamo affidando alla loro buona fede, piuttosto che su un algoritmo prevedibile.

È bene sottolineare che una Blockchain permissioned non è necessariamente anche privata. Esistono, infatti, diversi livelli di accesso che riguardano:

• La lettura del registro, che può essere soggetta a diverse restrizioni come ad esempio poter visionare solo le transazioni che coinvolgono direttamente l’utente.
• La possibilità di proporre ed effettuare nuove transazioni che vengano poi validate ed inserite nella Blockchain.
• La possibilità di partecipare attivamente alla rete svolgendo l’attività di mining per la creazione di nuovi blocchi.

Mentre l’ultimo livello di accesso, quello relativo all’attività di mining, è concesso solo ad un insieme limitato di utenti in questo tipo di Blockchain, gli altri due non sono obbligatoriamente sottoposti ad un’autorizzazione. Al contrario le organizzazioni o le istituzioni finanziarie a capo di una Blockchain autorizzata potrebbero decidere di:

• Concedere l’accesso in lettura alle transazioni e agli header dei blocchi ai propri clienti, in modo da fornire loro uno strumento tecnologico trasparente ed affidabile per garantire la sicurezza dei loro fondi.
• Concedere l’accesso in lettura all’intero storico delle transazioni ai regolatori per soddisfare il necessario livello di conformità.
• Fornire a tutte le entità con accesso ai dati presenti sulla Blockchain una descrizione rigorosa ed esauriente del protocollo di questa rete, con spiegazioni dettagliate su tutte le possibili integrazioni con i dati su essa memorizzati.

Le caratteristiche delle Blockchain permissioned le rendono più interessanti agli occhi delle grandi imprese e dalle istituzioni poiché vengono ritenute più sicure di quelle pubbliche e permettono di avere il livello di segretezza richiesto, controllando chi può accedervi e chi può visualizzare i dati registrati.

Le Blockchain autorizzate sono inoltre più performanti, veloci, scalabili e meno costose di quelle pubbliche, dato che hanno una dimensione e diffusione minore di esse e che le transazioni vengono verificate da un limitato numero di utenti.

Blockchain privata

Le Blockchain private condividono molte caratteristiche con quelle permissioned. Si tratta di reti private e non visibili, che sacrificano decentralizzazione, sicurezza e immutabilità in cambio di spazio di archiviazione, velocità di esecuzione e riduzione dei costi. Questo tipo di Blockchain viene controllato da un’organizzazione, ritenuta altamente attendibile dagli utenti, che determina chi possa accedere o meno alla rete e alla lettura dei dati in essa registrati.

L’organizzazione proprietaria della rete inoltre, ha il potere di modificare le regole di funzionamento della Blockchain stessa, rifiutando determinate transazioni in base alle regole e alle normative stabilite. Il fatto che sia necessario essere invitati ed autorizzati per poter accedervi garantisce un maggior livello di privacy agli utenti e determina la segretezza delle informazioni contenute.

Le Blockchain private possono essere considerate le più veloci e le più economiche, in quanto le transazioni sono verificate da un numero limitato di nodi riducendo così le tempistiche; pertanto le commissioni di transazione sono significativamente inferiori a quelle delle Blockchain pubbliche.

In questi ultimi anni le Blockchain private stanno riscuotendo maggior successo di quelle pubbliche tra le società private e le istituzioni finanziare grazie a cinque caratteristiche:

• Il consorzio o la società che gestisce una Blockchain privata può facilmente, se lo si desidera, modificare le regole di essa, ripristinare le transazioni, modificare i saldi, ecc. In alcuni casi, ad esempio con registri come il Catasto, questa funzionalità è necessaria. Quindi un tentativo di creare un registro relativo ai beni immobili incontrollabile dal governo, si trasformerebbe rapidamente in uno che non è riconosciuto dal governo stesso.
• I validatori sono noti, quindi non si applica alcun rischio di un attacco del 51% derivante da una collusione dei miners.
• Le transazioni sono più economiche, in quanto possono essere verificate solo da alcuni nodi, che vengono considerati affidabili e che possiedono una potenza di elaborazione molto elevata. La conoscenza dell’identità dei miner implica che il loro lavoro non debba essere controllato e verificato dagli altri nodi, riducendo ulteriormente i tempi e i costi di esecuzione.
• I nodi possono essere considerati molto ben collegati e gli errori possono essere risolti rapidamente con un intervento manuale, consentendo l’utilizzo di algoritmi di consenso che offrono finalità dopo tempi di blocco molto più brevi.
• I permessi di lettura sono limitati garantendo così un maggiore livello di privacy.

Quali sono le combinazioni?

Queste tre tipologie di Blockchain possono venire assemblate in diversi modi, per rispondere al meglio alle necessità dell’utente. Di seguito vedremo le combinazioni più comuni:

• Blockchain pubblica permissionless (senza autorizzazioni), i cui esempi più famosi sono Bitcoin ed Ethereum. Questo tipo di rete permette l’accesso ad ogni utente che decida di connettersi e partecipare, generando nuove transazioni, effettuando il compito di miner o semplicemente leggendo il registro delle transazioni memorizzate. In questo sistema i minatori sono anonimi, che quindi non vengono considerati individui affidabili.
• Blockchain pubblica permissioned (autorizzata), come ad esempio Ripple e Hyperledger Fabric. Si tratta di una rete che opera per conto di una comunità che condivide un interesse comune, dove l’accesso al ruolo di miner è limitato ad un numero esiguo di individui considerati fidati. Il livello di lettura del registro e partecipazione nella generazione di nuove transazioni possono essere soggetti a limitazioni o no a seconda dell’organizzazione che controlla la Blockchain.
• Blockchain privata permissioned (autorizzata), come Chain e Bankchain. In questo caso possono accedere alla rete solo utenti autorizzati ed autenticati poiché la Blockchain in questione opera esclusivamente entro i limiti di una comunità ben definita dove tutti i partecipanti sono noti. Solitamente a capo di questi sistemi si trovano istituti finanziari o agenzie governative che definiscono chi possa accedere o meno alla rete. Questo vuol dire che tutti i miner sono considerati fidati.