Come usano le criptovalute la crittografia?

Quando il protocollo Bitcoin è stato lanciato nel 2009, al mondo è stato presentato un nuovo tipo di sistema valutario protetto ed emesso in un modo completamente diverso rispetto al denaro tradizionale.

Le valute fiat come il dollaro statunitense o lo yen giapponese sono garantite dalla fiducia nel sistema bancario tradizionale ed emesse dalla rispettiva banca centrale di ogni paese. Ogni nuova valuta entra in circolazione in base a una politica monetaria flessibile decisa da ogni governo nazionale. In un certo senso, le valute fiat sono sostenute dalla fiducia nel potere finanziario dei singoli paesi e dagli eserciti che proteggono tale potere.

Bitcoin, d'altra parte, e successivamente tutte le criptovalute create dopo il suo lancio, sono protette ed emesse utilizzando la pratica scientifica della “crittografia.” 

In definitiva, Bitcoin opera su una politica monetaria predeterminata e controllata da computer che nessuna singola persona, azienda o governo può modificare. Piuttosto che riporre fiducia nel governo o nelle istituzioni, gli utenti di Bitcoin ripongono fiducia nella crittografia e nel set di regole trasparenti del protocollo che gli consentono di operare in modo affidabile indipendentemente dal suo prezzo di mercato o dal sentiment di mercato.

La crittografia è lo studio della cifratura e decifratura delle informazioni. In breve, è la pratica di alterare un messaggio in modo che solo il mittente e il destinatario o i destinatari previsti possano comprenderlo.

Se un messaggio crittografato dovesse essere intercettato da qualcuno diverso dal destinatario previsto, la crittografia renderebbe quasi impossibile per l'intercettatore comprendere le informazioni che conteneva.

Uno dei primi esempi di crittografia risale al VII secolo a.C., quando gli antichi Greci avvolgevano strisce di pelle con messaggi segreti scritti su di esse attorno a bastoni – un metodo di crittografia noto come scitala. Una volta srotolata, la striscia di pelle presentava uno scarabocchio di lettere lungo di essa che solo una persona con un bastone simile di uguale diametro poteva decifrare.

Durante i periodi di guerra, la crittografia ha svolto un ruolo vitale nella protezione delle comunicazioni che potevano essere intercettate tra forze distribuite. Durante la Seconda Guerra Mondiale, l'uso della crittografia per decifrare le trasmissioni radio naziste crittografate dalla macchina cifratrice Enigma si rivelò fondamentale per porre fine all'invasione in Europa.

Avanzando rapidamente ai giorni nostri, la crittografia svolge ora un ruolo fondamentale nella sicurezza e nell'emissione di criptovalute come bitcoin. 

La crittografia è un componente importante delle criptovalute, utilizzata per: 

• Creare coppie di chiavi per wallet crypto
• Emettere nuovi bitcoin tramite il processo di mining
• Firmare digitalmente i messaggi delle transazioni

La somma totale delle risorse computazionali dirette al mining di bitcoin è ciò che contribuisce a proteggere la rete dagli attacchi informatici. Questo è noto collettivamente come “hash rate” di una rete. Più miner ci sono sulla rete, maggiore è l'hash rate e maggiore è la quantità di potenza computazionale necessaria per sopraffare la rete con una maggioranza del 51%.

Un attacco del 51% è una delle maggiori minacce per le reti blockchain pubbliche. Agenti malintenzionati che sono in grado di raccogliere risorse sufficienti per controllare almeno il 51% dell'hash rate di una blockchain acquisiscono la capacità di bloccare le transazioni in entrata, modificare l'ordine delle transazioni e spendere due volte i fondi. Tuttavia, rendendo il processo computazionalmente difficile, la rete bitcoin impedisce agli attori malintenzionati di prendere il controllo della rete.

L'hashing SHA-256 è anche responsabile di rendere immutabili le transazioni basate su blockchain. 

Una volta che le transazioni sono raggruppate in nuovi blocchi e verificate da tutti gli altri volontari nella rete, ogni messaggio di transazione viene sottoposto ad hashing utilizzando l'algoritmo crittografico SHA-256. 

Queste transazioni già sottoposte ad hashing vengono quindi sistematicamente unite in coppia per creare qualcosa noto come “Albero di Merkle”. Le coppie di transazioni vengono unite in hashing finché, alla fine, tutte le transazioni all'interno del blocco sono rappresentate da un singolo valore hash. Questo singolo valore diventa la Radice di Merkle e viene memorizzato nell'intestazione del blocco.

Poiché gli hash sono deterministici – il che significa che lo stesso input creerà sempre lo stesso valore di output unico – qualsiasi tentativo da parte di malintenzionati di alterare un blocco di transazioni si tradurrà in un valore di Radice di Merkle interamente nuovo. Altri volontari nel sistema sarebbero in grado di vedere la Radice di Merkle alterata rispetto al blocco valido e rifiutarlo, impedendo all'unanimità la corruzione.

La natura deterministica degli algoritmi crittografici permette agli utenti della rete di effettuare transazioni bitcoin senza la necessità di un intermediario fidato per verificare ed elaborare i pagamenti.

Mantenendosi decentralizzate e rimuovendo il coinvolgimento umano, le transazioni possono essere elaborate significativamente più velocemente e le commissioni sono spesso molto più economiche rispetto alle soluzioni bancarie tradizionali.

Bitcoin utilizza la crittografia a curva ellittica (ECC) e il Secure Hash Algorithm 256 (SHA-256) per generare le chiavi pubbliche dalle rispettive chiavi private.

Una chiave pubblica viene utilizzata per creare un indirizzo di portafoglio crypto per ricevere transazioni in entrata, mentre la chiave privata è necessaria per firmare le transazioni e dimostrare la proprietà dei fondi.

Puoi pensare alla chiave privata come al PIN del tuo conto bancario e alla chiave pubblica come al numero del tuo conto bancario. Un hacker ha bisogno di entrambi per fare qualcosa di spiacevole alle tue finanze.

La chiave privata è la parte cruciale della coppia di chiavi ed è memorizzata in un portafoglio crypto. Tecnicamente, un portafoglio crypto memorizza l’accesso di una persona ai suoi fondi crypto – non la criptovaluta stessa. I fondi stessi sono semplicemente voci di dati registrate sulla blockchain e possono essere identificati e sbloccati utilizzando le chiavi memorizzate nel tuo portafoglio. 

ECC è l'uso di una speciale curva matematica che è simmetrica orizzontalmente. Se tracci una linea attraverso questa curva, intersecherà la forma per un massimo di tre volte. ECC è una parte importante della criptovaluta ed è ciò che consente agli utenti di generare una chiave pubblica.

Per generare una coppia di chiavi Bitcoin, devi prima creare una chiave privata.

Una chiave privata Bitcoin è un numero a 256 bit generato casualmente (tra 1 e 2²⁵⁶, ovvero due elevato alla duecentocinquantaseiesima potenza – un numero incredibilmente grande!). Su servizi come Kraken, questo numero viene creato automaticamente quando configuri un nuovo portafoglio crypto.

La chiave pubblica viene quindi generata da questo numero utilizzando la moltiplicazione a curva ellittica. Ciò comporta il prendere un punto di partenza su una curva ellittica (noto come punto generatore) e moltiplicarlo per il numero casuale della chiave privata per produrre un nuovo punto sulla curva.

Questo nuovo punto diventa la chiave pubblica con specifiche coordinate x e y. Trovare la chiave privata conoscendo la chiave pubblica è quasi impossibile a causa di quanto sarebbe difficile indovinare un numero casuale a 256 bit. C’è circa una probabilità su 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Per creare un indirizzo del wallet bitcoin, le coordinate x e y vengono elaborate tramite l'algoritmo SHA-256. 

Questa funzione hash crittografica è stata sviluppata e pubblicata dalla National Security Agency (NSA) degli Stati Uniti nel 2001 e, in sostanza, trasforma qualsiasi input (in questo caso, le coordinate della chiave pubblica) in un codice unico a 256 bit a lunghezza fissa.

Questo codice è presentato in formato esadecimale a 64 caratteri, contenente una combinazione di numeri da 0 a 9 e lettere A-F.

Le funzioni crittografiche ECC e SHA-256 sono note come funzioni “trapdoor” o “deterministici”. Ciò significa che funzionano solo in un senso e non possono essere invertite per rivelare gli input originali.

Mentre è possibile creare una chiave pubblica da una chiave privata, è impossibile invertire il processo e rivelare la chiave privata. Lo stesso vale per il tentativo di scoprire quale chiave pubblica è stata utilizzata per creare un indirizzo del wallet bitcoin. Solo il detentore della chiave pubblica possiede tali informazioni e può usarle per dimostrare la proprietà dell'indirizzo del wallet bitcoin.

Hai bisogno di un modo migliore per capirlo? Immagina che qualcuno abbia mescolato una varietà di vernici di diversi colori da una selezione di, come abbiamo notato in precedenza, 150.000 miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di opzioni per creare un colore unico. 

Se tu conoscessi le quantità esatte delle vernici giuste, saresti in grado di riprodurre esattamente lo stesso colore. Ma se non fosse così? Tentare di invertire il processo sarebbe quasi impossibile. 

Questo è, in sostanza, come funzionano queste funzioni crittografiche trapdoor e cosa permette ai loro input di essere irriconoscibili se confrontati con l'output.

Nuove unità di bitcoin entrano in circolazione attraverso un processo chiamato mining.

Il mining fa parte del meccanismo di consenso proof-of-work impiegato dalla blockchain di Bitcoin per selezionare partecipanti onesti che aggiungano nuovi blocchi di dati.

Lo fa attraverso l'uso dell'hashing SHA-256. Migliaia di volontari della rete – noti come nodi di mining – competono tra loro utilizzando computer appositamente costruiti per generare trilioni di hash al secondo.

I miner prendono prima l'header del blocco – la parte che contiene tutte le informazioni di alto livello sul blocco, inclusi il timestamp, il valore target che i miner devono superare e altri componenti chiave –  dal blocco più recente della catena e regolano il numero di qualcosa chiamato nonce. 

Nonce è un mnemonico che rappresenta un numero usato una sola volta. È la parte di un header del blocco che può essere modificata per creare un nuovo valore hash.

L'obiettivo della competizione di mining basata sulla crittografia è semplice. I miner utilizzano le loro macchine per regolare automaticamente il numero nonce nell'header del blocco e lo fanno passare attraverso l'algoritmo di hashing SHA-256 per produrre un valore.

Il miner che produce un valore che presenta lo stesso numero di zeri o più zeri all'inizio rispetto al valore target vince la competizione. Se il valore non supera il valore target, i miner regolano di nuovo il numero nonce, rifanno l'hash dell'header del blocco e producono un nuovo valore.

Questo processo si ripete finché qualcuno non ha successo.

Il bitcoin appena coniato viene assegnato a ogni miner di successo in base a un programma di emissione fisso pre-programmato nel codice sorgente di Bitcoin dal suo creatore, Satoshi Nakamoto. 

La crittografia svolge un ruolo vitale nell'elaborazione delle transazioni bitcoin e nel mantenere la rete sicura attraverso il processo di mining. Puoi consultare l'articolo del Kraken Learn Center Che cos'è il mining di Bitcoin? per saperne di più.

Le firme digitali sono fondamentali per consentire ai mittenti di dimostrare di possedere la chiave privata corrispondente a una specifica chiave pubblica senza dover rivelare la propria chiave privata a nessuno.

Bitcoin utilizza un algoritmo di firma digitale a curva ellittica (ECDSA) per approvare crittograficamente e inviare transazioni da un crypto wallet.

Ciò implica che il mittente prenda un messaggio di transazione hash – che comprende l'indirizzo del wallet del destinatario, l'importo di BTC inviato, eventuali commissioni associate e la provenienza originale del bitcoin – aggiunga la propria chiave privata e crei una firma digitale utilizzando un altro processo matematico unidirezionale.

Più specificamente, comporta un processo simile alla suddetta creazione di una chiave pubblica da una chiave privata, con l'aggiunta di alcuni passaggi extra.

Viene creato un numero casuale (simile a una chiave privata), che viene poi moltiplicato per lo stesso punto generatore utilizzato per creare la chiave pubblica del wallet, per creare un nuovo punto su una curva ellittica. Chiamiamo questo Punto A. 

La coordinata X del Punto A viene quindi moltiplicata per la chiave privata del mittente e aggiunta al messaggio di transazione hash. Tutto questo viene poi diviso per il numero casuale generato all'inizio per produrre un nuovo valore. Questo valore funge da firma digitale.

Per verificare la firma digitale, il destinatario deriva due punti su una curva ellittica. In primo luogo, il messaggio viene diviso per il valore della firma digitale per ottenere il punto generatore. Quindi, la coordinata X del punto generatore viene divisa per il valore della firma digitale per rivelare il secondo punto sulla curva.

Infine, tracciando una linea attraverso questi due punti si produce un terzo e ultimo punto sulla curva ellittica. Questo punto finale dovrebbe avere esattamente la stessa coordinata X del Punto A, dimostrando così che la firma digitale è stata creata utilizzando la chiave privata corrispondente corretta.

Fortunatamente, un crypto wallet digitale esegue automaticamente tutto questo processo di verifica, senza alcun input da parte dell'utente.

La crittografia svolge un ruolo essenziale non solo nel proteggere le reti di criptovaluta dalla corruzione, ma anche nel fornire un mezzo irrefutabile per dimostrare la proprietà dei fondi senza costringere gli utenti a rinunciare alle loro informazioni sensibili sulla chiave privata.

Senza di essa, le reti di criptovaluta sarebbero probabilmente costrette a fare affidamento su intermediari fidati e centralizzati per proteggere le loro informazioni e facilitare i pagamenti— qualcosa che contraddice completamente la natura decentralizzata delle criptovalute pubbliche basate su blockchain.

Ora che capisci la tecnologia alla base delle criptovalute, è il momento di iniziare con lo scambio di asset digitali più trasparente e affidabile.

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