DOPPIA SPESA E CONSENSO BLOCKCHAIN SPIEGATI

La doppia spesa è un rischio fondamentale nei sistemi di valuta digitale, in cui un utente tenta di spendere la stessa unità di valuta più di una volta. A differenza del denaro fisico, che non può essere duplicato o riutilizzato simultaneamente, i dati digitali possono essere copiati, rappresentando una sfida unica per il mantenimento dell'integrità della valuta nei sistemi decentralizzati.

Nei sistemi finanziari tradizionali, le autorità centrali come banche o elaboratori di pagamento mantengono registri centrali per prevenire transazioni duplicate. Tuttavia, le criptovalute operano senza tali intermediari, rendendo la prevenzione della doppia spesa una sfida tecnica affrontata attraverso la tecnologia blockchain.

In sostanza, la doppia spesa consiste nello sfruttare il ritardo tra l'invio di una transazione e la sua conferma sulla rete. Un malintenzionato potrebbe tentare di annullare una transazione dopo aver ricevuto un prodotto o un servizio, conservando così sia la valuta che il bene.

Questo problema è particolarmente rilevante nelle valute digitali peer-to-peer come Bitcoin, in cui gli utenti effettuano transazioni direttamente. Senza meccanismi preventivi, le valute digitali potrebbero essere manipolate tramite duplicazioni, portando a svalutazione, perdita di fiducia e guasti del sistema.

Tipi di attacchi a doppia spesa

• Attacco race: l'attaccante invia due transazioni in rapida successione a destinatari diversi utilizzando le stesse monete, con l'obiettivo di confermare una transazione e invertire l'altra.
• Attacco Finney: un miner pre-mina un blocco contenente una transazione fraudolenta, quindi spende rapidamente le stesse monete in un ambiente di vendita al dettaglio prima di trasmettere il blocco.
• Attacco del 51%: se un aggressore ottiene il controllo di più della metà della potenza di mining della rete, può modificare la cronologia della blockchain, invertendo di fatto le proprie transazioni.

Date queste vulnerabilità, protocolli di sicurezza robusti sono essenziali per garantire la definitività delle transazioni e mantenere la fiducia nell'integrità della valuta.

I meccanismi di consenso sono fondamentali per la capacità della blockchain di prevenire la doppia spesa. Questi protocolli consentono alle reti distribuite di concordare sulla validità e l'ordine delle transazioni senza fare affidamento su autorità centrali.

Nella maggior parte dei sistemi blockchain, le transazioni sono raggruppate in blocchi che fanno riferimento ai blocchi precedenti, formando una "catena" cronologica. Prima che un blocco venga aggiunto alla blockchain, i partecipanti alla rete (noti anche come nodi o miner) devono concordare che le transazioni al suo interno siano valide e non siano state precedentemente registrate. Questa convalida collettiva è ciò che garantisce il consenso.

Proof-of-Work (PoW)

Bitcoin e diverse altre criptovalute utilizzano un meccanismo di consenso noto come Proof-of-Work. In questo caso, i miner competono per risolvere complessi problemi matematici. Il primo a risolverlo si guadagna il diritto di aggiungere il blocco successivo. Poiché questo processo è computazionalmente intensivo e costoso, alterare la cronologia di un blocco o inserire una transazione a doppia spesa diventa praticamente impossibile senza controllare la maggior parte della potenza di calcolo totale della rete.

Conferme di transazione

Ogni blocco aggiuntivo confermato dopo una transazione riduce ulteriormente la probabilità che la transazione possa essere modificata o annullata. Di conseguenza, commercianti e fornitori di servizi spesso attendono diverse conferme prima di accettare una transazione come definitiva. In Bitcoin, sei conferme sono considerate lo standard per le transazioni di alto valore.

Immutabilità tramite consenso

Il consenso non solo convalida la legittimità delle transazioni, ma le blocca anche nella cronologia della blockchain. Poiché la modifica di un blocco richiederebbe il re-mining di tutti i blocchi successivi (sotto PoW) e il raggiungimento del consenso della maggioranza, il costo e la complessità rendono gli sforzi di doppia spesa economicamente irrazionali e tecnicamente improbabili per la maggior parte degli aggressori.

In definitiva, decentralizzando la convalida e utilizzando il consenso per imporre una versione condivisa della cronologia, le reti blockchain stabiliscono un sistema monetario trasparente e a prova di manomissione, resiliente alle attività fraudolente.

Sebbene la Proof-of-Work sia il meccanismo di consenso più noto, sono stati sviluppati altri modelli per migliorare scalabilità, efficienza e impatto ambientale. Queste alternative mirano anche a prevenire la doppia spesa, sebbene impieghino strategie tecniche diverse.

Proof-of-Stake (PoS)

La Proof-of-Stake sostituisce il processo di mining ad alto consumo energetico con un sistema di convalida basato sulla proprietà delle monete. In questo modello, i validatori vengono selezionati per proporre o attestare nuovi blocchi in base alla quantità di criptovaluta che detengono e che "stake" nella rete. Poiché i validatori hanno un incentivo finanziario a mantenere l'integrità della rete (le loro monete in stake sono a rischio), comportamenti dannosi, inclusa la doppia spesa, diventano controproducenti.

Ethereum, una delle più grandi reti blockchain, è passata dalla PoW alla PoS con l'introduzione dell'aggiornamento Ethereum 2.0. Questo cambiamento mirava non solo a migliorare l'efficienza energetica, ma anche a rafforzare la difesa contro potenziali minacce, inclusi i tentativi coordinati di doppia spesa.

Delegated Proof-of-Stake (DPoS)

Utilizzato da piattaforme come EOS e Tron, il Delegated Proof-of-Stake prevede un sistema di voto in cui i detentori di token eleggono un piccolo numero di validatori per la gestione della blockchain. Centralizzando il consenso tra delegati fidati, il DPoS migliora la velocità di elaborazione delle transazioni e la velocità di conferma, pur continuando a fare affidamento su incentivi allineati per prevenire voci di transazione non valide o duplicate.

Byzantine Fault Tolerance (BFT)

I modelli basati su BFT, tra cui Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), consentono ai nodi di raggiungere il consenso anche quando alcuni partecipanti alla rete sono inaffidabili o dannosi. Questi modelli sono particolarmente diffusi nelle blockchain autorizzate o private, come quelle utilizzate dalle aziende, dove identità e fiducia sono in qualche modo stabilite in anticipo.

Poiché ogni transazione viene confermata tramite un quorum di nodi affidabili e poiché le false segnalazioni compromettono direttamente il processo di consenso, i modelli di consenso BFT sono in genere resistenti a tentativi fraudolenti come la doppia spesa, soprattutto in ambienti più piccoli e controllati.

Combinazione di consenso e crittografia

In tutti questi modelli, il consenso è rafforzato da strumenti crittografici come firme digitali e funzioni hash. Insieme, garantiscono che le transazioni non possano essere alterate una volta accettate e che ogni voce nel registro sia univocamente tracciabile al suo originatore.

Diversi modelli di consenso offrono diversi compromessi tra sicurezza, velocità e decentralizzazione. Tuttavia, il loro obiettivo comune rimane unico: mantenere l'integrità del registro ed eliminare le possibilità di spese duplicate e fraudolente, preservando così la fiducia finanziaria negli ecosistemi digitali.