Quando si parla di custodia autonoma dei propri bitcoin, le soluzioni possono essere molteplici. La decisione finale deve essere presa valutando tante variabili: si tratta di cifre basse o significative? Custodiamo somme da spendere nel breve periodo o risparmi da conservare nel tempo? Le competenze danno la possibilità di sperimentare setup più complessi, o è il caso di valutare solo soluzioni semplici e immediate?

In base alle risposte si può pensare di intraprendere il proprio percorso: in questa newsletter abbiamo parlato di wallet desktop e mobile - conosciuti come hot wallet, in quanto connessi direttamente a Internet - ma anche di hardware wallet e, più in generale, soluzioni cold, in cui le chiavi private restano offline.

Ogni soluzione propone un compromesso tra diversi fattori, tra cui sicurezza e accessibilità. In questa fermata parliamo dell’opzione multisignature o, più semplicemente, multisig.

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Il wallet multisignature

L'opzione multisig su Bitcoin è stata resa possibile grazie a BIP-16 (Bitcoin Improvement Proposal), nota anche come P2SH, Pay to Script Hash, nel gennaio 2012. La proposta è stata presentata da Gavin Andresen, uno dei primi sviluppatori Bitcoin e tra i più vicini a Satoshi Nakamoto.

L'introduzione di P2SH ha consentito la creazione di transazioni che possono essere sbloccate con uno script arbitrario oltre che con una singola chiave privata, permettendo quindi l'implementazione di contratti più complessi, come i multisig.

Un wallet multisig funziona un po' come una cassetta di sicurezza che necessita di più chiavi per essere aperta. Le opzioni di apertura, però, possono essere diverse tra loro e personalizzabili in base alle esigenze. Mentre alcune possono necessitare di due chiavi su tre per essere sbloccate (una configurazione 2-di-3), altre richiedono tre chiavi su cinque (3-di-5), o qualsiasi altra combinazione.

Un’azienda, per esempio, potrebbe trovare comoda una configurazione 5-di-7 per assicurare che le decisioni finanziarie della compagnia siano sempre condivise tra i soci.

Pro e contro

Le attrattive principali del multisig consistono nella sicurezza e nella versatilità.

• Sicurezza: nel caso di un setup 2-di-3, se un malintenzionato dovesse impossessarsi di una seedphrase non sarebbe comunque in grado di accedere ai fondi, perché per inviare una transazione sarebbero necessarie almeno due delle tre chiavi. La ridondanza offre anche un ulteriore livello di sicurezza per chi gestisce il wallet: se una seedphrase viene persa i fondi non spariscono, rimangono accessibili attraverso le due restanti.

La stessa configurazione 2-di-3 può assumere modalità di custodia diverse.

• Versatilità: la stessa configurazione 2-di-3 può assumere modalità di custodia diverse. Una chiave può essere tenuta su un destkop wallet, una su un hardware wallet e una su un mobile wallet. Oppure una o più chiavi possono essere incise su una piastra di metallo1 e importate su un hardware wallet o un hot wallet solo nel momento della firma.

  Il limite è la fantasia, anche quando si ragiona su come e dove nascondere le chiavi. Di seguito due soluzioni spesso dibattute a puro scopo esemplificativo e che non costituiscono in alcun modo un consiglio personale2:

1. Casa, Parenti, Notaio/Cassetta di sicurezza: si potrebbe conservare una chiave a casa propria, magari su un hardware wallet; una chiave a casa di parenti, su un software wallet come Electrum, Sparrow o Nunchuck; una terza chiave presso un notaio o una cassetta di sicurezza in banca, incisa su una piastra di metallo.

2. Casa, Cloud, Amico di fiducia: un'altra opzione potrebbe essere quella di conservare una chiave a casa, un'altra su un servizio di cloud crittografato e una terza presso un amico di fiducia.

Il multisig non è una passeggiata di salute.

La gestione di più chiavi implica una responsabilità, una cura e un’attenzione maggiori rispetto alla singola seedphrase. Tuttavia, se si è disposti a sperimentare, esistono strumenti in grado di rendere l’esperienza utente di un wallet multisig abbordabile. Wallet come Electrum, Sparrow o Nunchuk offrono un'interfaccia user-friendly per configurare e gestire un wallet multisig.

Configurazione su Electrum

Al momento della creazione del wallet, con Electrum è possibile impostare le specifiche del multisig: il numero di firme necessarie per inviare una transazione e il numero totale delle firme. La generazione o l'importazione delle chiavi private viene guidata passo a passo.

Una volta creato il wallet, la ricezione delle transazioni non è molto diversa da quella di un wallet classico a firma singola. La creazione della transazione in uscita è ciò che cambia maggiormente. Se più chiavi sono memorizzate sullo stesso dispositivo, Electrum gestirà automaticamente la firma. Se invece, come consigliabile, le chiavi sono distribuite su più dispositivi, sarà necessario esportare la transazione non firmata, firmarla sul secondo dispositivo e infine importarla nuovamente per completare la transazione.

Per una guida passo a passo, consiglio il tutorial di Massimo Musumeci su YouTube.

Keep it simple

Nonostante la tecnologia multisig offra opzioni di personalizzazione estremamente avanzate, talvolta con un’esperienza utente comoda, per l'utente alle prime armi potrebbe essere più utile mantenere un approccio basilare.

Rendere la custodia dei propri fondi troppo complicata potrebbe implicare confusioni o errori e, se quest’ultimi portassero all’incapacità di recuperare le chiavi, allora risulterebbero fatali. La complessità paranoica non è sempre sinonimo di miglior sicurezza: in poche parole, keep it simple.

E’ essenziale trovare il proprio equilibrio tra sicurezza e accessibilità.

Ai più curiosi consiglio di sperimentare la creazione e la gestione di un wallet multisig con pochissimi soldi, o meglio ancora in testnet, per capirne i meccanismi alla base e iniziare a padroneggiare gli strumenti. Starà poi a ognuno di voi decidere quale sia il miglior modello di custodia personale.

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Nella fermata #27 abbiamo affrontato le basi del Lightning Network, il protocollo tecnologico costruito sopra a Bitcoin che consente pagamenti istantanei. Lightning è ciò che permette alla scoperta di Satoshi Nakamoto di scalare a livello globale come tecnologia di pagamento. La quantità di transazioni eseguibili è ordini di grandezza superiore a quella della timechain e, soprattutto, su LN non è necessario aspettare almeno 10 minuti affinché un pagamento venga confermato.

Sempre nella fermata #27 - di cui consiglio la lettura preventiva per comprendere questa puntata - abbiamo visto che LN è fondato sul concetto di canali di pagamento e abbiamo approfondito il funzionamento di questi ultimi. Ma cosa succede quando un peer di rete vuole pagarne un altro con cui non ha aperto un canale. La transazione avviene comunque tramite il routing.

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Il routing dei pagamenti

La rete Lightning permette di raggiungere peer con cui non si hanno canali aperti direttamente instradando il pagamento tramite altri peer, a patto che esista un percorso in grado di collegare il mittente al destinatario.

Nell’illustrazione il nodo A vuole pagare il nodo Q, con cui però non ha un canale diretto. Tuttavia è connesso con il nodo C, il quale ha un canale con il nodo F, che ne ha uno con il nodo K, che ne ha uno con il nodo L, che ne ha uno con il nodo Q.

Seguendo il percorso da A a Q, passando per C, F, K ed L, il pagamento viene effettuato. Ad una condizione: che la liquidità di ogni canale sia sufficiente per inoltrare l’importo al nodo successivo.

Il pathfinding

Prima che un pagamento venga effettivamente eseguito, il nodo deve trovare il percorso da far seguire ai fondi: questo processo prende il nome di pathfinding.

Oggi la rete Lightning conta oltre 16.000 nodi, connessi tra loro da quasi 43.000 canali con una liquidità media di 4.000.000 di sats. L’algoritmo di pathfinding, dunque, non ha difficoltà a trovare percorsi di pagamento: a parte nodi remoti e isolati - perché magari mal gestiti e abbandonati dopo veloci esperimenti - la stragrande maggioranza dei nodi Lightning può raggiungere, in qualche modo, un qualunque altro nodo della rete.

Una serie di problemi si presenta quando è il momento di verificare se i percorsi trovati abbiano la liquidità necessaria per supportare il pagamento.

Quando un canale di pagamento viene aperto da un nodo A a un nodo B con una liquidità di 1.000.000 di sats, il canale è sbilanciato: il nodo A ha 1.000.000 di sats di liquidità in uscita (meno qualche satoshi di commissione per la transazione di apertura canale on-chain), il nodo B li ha in entrata. Se A invia 500.000 sats a B, allora il canale diventa perfettamente bilanciato. 500.000 sats di liquidità sia in entrata che in uscita, sia per il nodo A che per il nodo B.

L’immagine seguente rappresenta un canale ben bilanciato del mio nodo Lightning. Il canale è aperto con il peer freedom.btcpayserver.it e ha 493.274 sats di liquidità in uscita e 503.354 sats di liquidità in entrata. Questo significa che il mio nodo, tramite questo canale, potrà inviare o inoltrare pagamenti fino a 493.274 sats e ricevere o inoltrare pagamenti fino a 503.354 sats.

I lettori più attenti avranno già notato la criticità. Tornando all’esempio originario - quello del pagamento dal nodo A al nodo Q - se il nodo A volesse pagare 1.000.000 di sats a Q ma anche solo uno dei canali intermedi non fosse finanziato con tale liquidità, la transazione non potrebbe andare a buon fine. Perché il pagamento viene finalizzato in questo modo: A paga C, C paga F, F paga K, K paga L e L paga Q.

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Il routing

Se il pagamento viene passato di mano in mano fino alla destinazione finale, come si può essere certi che un nodo del percorso non si comporti in modo malevolo sottraendo i fondi? A questa domanda risponde il concetto di Hashed Timelock Contract (HTLC).

Ciò che avviene dietro le quinte quando si effettua un pagamento è quanto segue:

Alice deve pagare 100 sats a David passando tramite i nodi di Bob e di Carol. Bob e Carol, dunque, devono mettere a disposizione la propria liquidità per finalizzare la transazione. Per convincerli a farlo serve un incentivo economico: una commissione. Alice dunque paga 106 sats a Bob, il quale ne tiene 3 e invia 103 sat a Carol, la quale ne tiene 3 e invia 100 sats a David. In questo modo il pagamento va a buon fine e i nodi di Bob e Carol hanno guadagnato 3 sats a testa in commissioni di routing.

Per evitare che Bob o Carol decidano di imbrogliare intascandosi l’intera somma, il Lightning Network sfrutta quello che possiamo a tutti gli effetti definire uno smart-contract: Hashed Timelock Contract.

Per prima cosa David, il destinatario del pagamento, crea da un generatore di numeri casuali un valore chiamato Payment Secret, calcolandone poi l’hash SHA-2561. Il risultato prende il nome di Payment Hash e viene inviato da David ad Alice, la mittente della transazione.

Le parti coinvolte nel pagamento stipulano quindi fra di loro un contratto ricorrente:

• Alice deposita 106 sats che Bob può sbloccare solo comunicandole il Payment Secret che sta dietro al Payment Hash;

• Bob stabilisce a sua volta di versare 103 dei 106 sats che riceverà da Alice a Carol, se Carol gli comunicherà il Payment Secret che sta dietro al Payment Hash;

• Carol stabilisce di versare 100 dei 103 sats che riceverà da Bob a David, se David le comunicherà il Payment Secret che sta dietro al Payment Hash.

A questo punto David può comunicare il suo Payment Secret originale a Carol, la quale ne verificherà la corrispondenza con il Payment Hash e quindi gli verserà la somma pattuita di 100 sats. Carol seguirà poi lo stesso processo comunicando il Payment Secret a Bob e ottenendo da lui i 103 sats. Quest’ultimo comunicherà il Payment Secret ad Alice ricevendo i 106 sats.

In questo modo il contratto viene rispettato da tutti e il flusso di pagamenti viene finalizzato per completare la transazione.

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Questa settimana si è parlato de dibattito su Bitcoin nella politica americana. Appuntamento a lunedì 17 aprile!

Quasi impossibile non essersi mai imbattuti nel temine mining.

La comprensione di che cosa sia davvero, tuttavia, non è ancora scontata. Specialmente quando sui giornali leggiamo che i server coinvolti in questo processo eseguono “complessi calcoli matematici”. L’informazione generalista è poca e di bassa qualità.

In questa newsletter è stato affrontato più volte il tema del mining, in particolare per analizzarne l’impatto sull’ambiente e sui mercati energetici. E’ arrivato il momento di capire, più tecnicamente, di che cosa stiamo parlando.

Mining è un termine fuorviante.

Il riferimento è ovviamente all’atto del minatore che scava la materia prima, come l’oro o il diamante, per rimandare all’idea che tramite il mining si estraggano nuovi bitcoin. L’emissione di nuova valuta, tuttavia, è solo il modo studiato per ricompensare economicamente l’attività del minatore, i cui compiti principali sono fornire i blocchi della timechain ai nodi e mettere in sicurezza il network.

Dopo il 2140 - quando si raggiungerà il limite di 21 milioni di bitcoin - non verrà estratto più alcun satoshi, per cui il mining non permetterà di estrarre proprio nulla. I miner verranno ricompensati unicamente con le commissioni di transazione.

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Questione di competizione

Il mining è una gara su scala globale che si ripete mediamente ogni 10 minuti. A partecipare sono degli specifici nodi del network1. Come tutti i nodi, quelli di mining ricevono, verificano, inseriscono in mempool e propagano2 le transazioni ancora non confermate sulla timechain. Ogni nodo di mining fa però anche altro: dalla propria mempool raccoglie le transazioni in un gruppo di informazioni - il blocco - costruendo il proprio blocco candidato. All’interno di quest’ultimo, il miner inserisce anche la coinbase transaction: quella transazione che assegna i nuovi bitcoin3 al miner che ha scritto il blocco, una volta che quest’ultimo è stato approvato da tutta la rete.

La generazione di nuova valuta è tutta qui: nel miner che se la auto-assegna e negli altri nodi che verificano la correttezza del processo.

Dunque, tutti i nodi di mining hanno un blocco candidato e competono con il resto dei miner per far sì che il proprio blocco venga scritto sulla timechain, per poter così incassare i bitcoin della coinbase transaction e le commissioni delle transazioni inserite nel blocco. Ma quando inizia e quando finisce ogni gara? E come si svolge?

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Trovare il giusto hash

Quando miner riceve dalla rete un blocco corretto capisce che ha perso la gara relativa a quello specifico blocco. Inizia quindi subito a lavorare per provare scrivere in timechain il blocco successivo. L’approvazione di ogni blocco coincide con la fine della competizione per quel blocco e con l’inizio della competizione per quello seguente.

I blocchi della timechain sono costituiti da due parti: la lista di transazioni incluse e l’intestazione (header). Nell’intestazione il miner deve inserire alcuni dati tra cui un riferimento al blocco precedente, una sorta di numero identificativo: l’hash.

Ad esempio, l’hash del blocco 779878 è il seguente: 00000000000000000003fc162f117ef616f3db54f18c9ab9e25dc44f75a9ee69

I minatori che hanno partecipato alla gara per minare il blocco successivo, hanno quindi dovuto includere nell’intestazione del blocco 779879 l’hash sopra indicato.

Una volta costruito il blocco candidato con le corrette informazioni, è il momento di iniziare la gara per trovare la corretta Proof-of-Work.

Lanciare dei dadi, ma velocemente

Uno degli strumenti chiave del mining è lo SHA-256: secure hash algorithm. Un algoritmo crittografico che, partendo da un input di dati, produce un risultato di lunghezza fissa: 256 bit.

Dando in pasto il nome “BitcoinTrain” all’algoritmo SHA-256, il risultato è bb665674fed71ace85a537a56529f4de94703b2d858448ebf6a4d01f074d0db8.

Inserendo il numero 0 alla fine di BitcoinTrain si ottiene un risultato completamente diverso, ma sempre lungo 256 bit.

Ciò che fanno i miner è molto semplice: prendono il codice identificativo dell’ultimo blocco approvato - il suo hash - e vi aggiungono un numero finale - chiamato nonce - per poi dare il tutto in pasto allo SHA-256 e controllare il risultato.

Come si vince la sfida? Trovando un numero che sia coerente con l’obiettivo dettato dai nodi.

I nodi della rete comunicano ai miner di trovare un risultato SHA-256 che abbia un determinato requisito di difficoltà. Per esempio: un numero che inizi con quattro zeri. Tutti i miner del mondo iniziano quindi ad aggiungere nonce diversi all’hash del blocco precedente ottenendo ogni volta un risultato SHA-256 differente, fino a quando un miner non ne trova uno che effettivamente inizi con quattro zeri.

E’ un processo non molto diverso da un lancio di dadi. Immaginate di avere due dadi da gioco classici e di avere un obiettivo: trovare un risultato inferiore a 5. Lanciate una prima volta: 10. Non va bene. Lanciate una seconda volta: 8. Non va bene. Lanciate una terza: 11. Non va bene. Lanciate una quarta volta: 3. Bingo.

Prova di lavoro e aggiustamento della difficoltà

Anche se ogni tentativo produce un risultato casuale, la probabilità di qualsiasi risultato può essere calcolata in anticipo. Nel caso dei dadi è naturalmente più facile ottenere un numero inferiore a 12 che un numero inferiore a 3. Questo permette di regolare la difficoltà dell’obiettivo fornito dai nodi a seconda della potenza computazionale disponibile nel network. Si tratta di un meccanismo fondamentale, perché ogni risultato deve essere trovato mediamente in 10 minuti. In caso contrario verrebbe minato un numero diverso di blocchi rispetto a quelli previsti da protocollo e, di conseguenza, verrebbe emesso un numero diverso di bitcoin.

Grazie all’aggiustamento della difficoltà - spiegato nella fermata #3 - ogni 2.016 blocchi ogni nodo indipendentemente aggiorna l’obiettivo della difficoltà della Proof-of-Work. Lo fa misurando il tempo impiegato per minare gli ultimi 2.016 blocchi - che idealmente dovrebbe essere di 20.160 minuti - e alzando o abbassando la difficoltà a seconda dei minuti in difetto o in eccesso che si sono resi necessari. In breve: più è la potenza di calcolo presente nella rete, più è alta la difficoltà e viceversa.

I server specializzati nel mining, chiamati ASIC, oggi sono in grado di produrre fino a 250 TH/s (TeraHash al secondo). Ciò significa che una singola macchina delle più avanzate esegue 250 mila miliardi di tentativi ogni secondo.

La prova di lavoro

L’hash compatibile con la difficoltà fornita dai nodi si chiama Proof-of-Work. Proprio perché la probabilità di qualsiasi risultato può essere calcolata in anticipo, l’hash corretto è la dimostrazione crittografica che un miner ha eseguito il lavoro necessario per poterlo trovare: facendo tentativi, per cui è necessario un hardware specializzato che deve essere alimentato da energia elettrica. Una volta verificato dai nodi, questi aggiungono il blocco alla timechain e lo propagano a loro volta secondo i criteri del consenso, spiegati nella fermata #46.

Il risultato vincente fornito dallo SHA-256 sarà l’hash, o il codice identificativo, del blocco minato e verrà utilizzato come base per trovare la Proof-of-Work del blocco successivo. E’ per questo motivo che si parla di chain, catena: perché l’hash di ogni blocco è ottenuto dall’hash del blocco precedente, più il nonce.

Sicurezza della rete

Per modificare l’hash di un blocco è necessario cambiare l’hash del blocco successivo che, per essere modificato, richiede il cambiamento dell’hash del blocco seguente e così via. Insomma, per violare un blocco della timechain bisognerebbe ricalcolare tutti i blocchi che lo seguono fino all’ultimo della catena, ossia il più recente. Per questo motivo, la potenza computazionale impiegata per trovare la Proof-of-Work dei blocchi e la sicurezza della rete sono direttamente proporzionali. Maggiore è la difficoltà richiesta per minare ogni blocco, più la rete è sicura. Più hash rate, più sicurezza.

I lettori più attenti avranno capito che la metrica del “consumo energetico per transazione” - spesso menzionata dai quotidiani più noti - non ha alcuna ratio in Bitcoin. Il consumo energetico cresce all’aumentare degli ASIC che si uniscono alla competizione del mining e viceversa. Indipendentemente dalla quantità di elettricità coinvolta nel network la dimensione dei blocchi resta identica e dunque la quantità di transazioni che possono essere scritte sulla timechain non cambia. Transazioni e consumo energetico sono metriche completamente scorrelate.

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Abubakar Nur Khalil è CEO di Recursive Capital, sviluppatore nigeriano di Bitcoin Core e cofondatore di Qala, un programma per la formazione di sviluppatori Bitcoin africani. È membro del consiglio di amministrazione di Btrustteam, un'organizzazione no-profit che si occupa della crescita dell'ecosistema Bitcoin in Africa.

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E’ online il nuovo video-approfondimento dedicato al tema della settimana di Bitcoin Train sul canale YouTube di Massimo Musumeci, fisico, ricercatore Bitcoin ed esperto di privacy e sicurezza informatica.

Questa settimana si è parlato del futuro del Lightning Network. Appuntamento a lunedì 13 marzo!

Nella fermata #64 - il primo articolo dedicato al Coin Control - abbiamo approfondito come gestire gli UTXO per ottimizzare la spesa in commissioni di transazione. In questa seconda parte capiremo come farlo per preservare la privacy. Per cogliere al meglio ogni passaggio è consigliata la lettura preventiva della fermata #38, in cui è spiegato in modo approfondito il concetto di Unspent transaction output (UTXO).

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Poiché tutte le transazioni Bitcoin sono registrate pubblicamente sulla timechain, il modo in cui ci si approccia all'invio e alla ricezione dei pagamenti determina quali informazioni vengono esposte. Capire come funzionano gli UTXO e gli indirizzi dei wallet e prestare attenzione a come si interagisce con essi può limitare occhi indiscreti che vogliano tracciare i comportamenti di spesa e il saldo in bitcoin dei propri portafogli.

E’ importante ricordare che, se si tiene alla propria privacy, non basta mixare i propri bitcoin tramite CoinJoin (dettagli più avanti), serve anche conoscere le basi del Coin Control. Ma niente paura, nulla di troppo complicato. Il coin control aiuta a evitare il riutilizzo degli indirizzi mettendo nelle mani dell’utente la responsabilità del controllo degli UTXO.

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Quali informazioni sono disponibili pubblicamente sulla timechain? 

UTXO e indirizzi bitcoin non sono la stessa cosa. E’ utile pensare a un UTXO come un singolo pezzo di bitcoin, l’indirizzo è la posizione in cui l'UTXO è memorizzato. Un singolo indirizzo può contenere zero UTXO, un UTXO o molti UTXO e ogni wallet può generare miliardi di indirizzi diversi.

Chiunque voglia accedere alla timechain può monitorare gli indirizzi ma non può sapere, senza informazioni aggiuntive, a quali wallet siano riconducibili. Di conseguenza, non può sapere a chi appartengano gli UTXO inclusi in tali indirizzi.

Un modo per poter collegare più indirizzi allo stesso wallet è conoscerne la chiave pubblica. E’ importante selezionare accuratamente le persone o le aziende con le quali si decide di condividere la propria chiave pubblica.

Privacy nella ricezione di bitcoin

Il saldo di ogni indirizzo è visibile on-chain, per cui se si utilizzasse sempre lo stesso per ricevere pagamenti, chiunque abbia avuto modo di conoscere tale indirizzo - come per esempio, uno dei soggetti che lo ha sfruttato per un pagamento - potrebbe conoscerne la quantità di bitcoin associati consultando la timechain.

Dunque, ogni volta che si riceve una transazione in bitcoin è bene utilizzare un nuovo indirizzo. Quest’ultimo sarà esposto in modo permanente al mittente che, se malintenzionato, potrebbe seguirne i movimenti passati e futuri. Tuttavia, se si genera un nuovo indirizzo per ogni transazione, controllando la timechain il mittente vedrà unicamente il suo pagamento e nessun altro movimento: né passato, né futuro.

C’è una buona notizia. La gran parte dei wallet in circolazione ormai genera automaticamente un nuovo indirizzo per ogni pagamento da ricevere. In questo modo il mittente non può associare il nuovo indirizzo a nessun altro usato in precedenza, a meno che non sia in possesso di altre informazioni.

Privacy nell’invio di bitcoin

Tale pratica aiuta a incrementare la propria privacy anche nel momento in cui si invia un pagamento in uscita. Utilizzando un solo indirizzo per inviare bitcoin a qualcuno, si espongono al destinatario solo gli UTXO che si trovano su quell’indirizzo, preservando quindi la riservatezza di tutti gli altri UTXO detenuti sugli altri indirizzi del wallet.

Ma cosa succede se c’è bisogno di pagare un importo superiore agli UTXO detenuti su un unico indirizzo? Il wallet, di default, unisce più indirizzi per sommare gli UTXO fino a quando non arriva a un importo uguale o superiore a quello del pagamento da effettuare. Questa mossa rivelerà al destinatario il controllo di più indirizzi.

E’ consigliabile dunque prestare attenzione a quali indirizzi vengono riuniti per fornire gli input di una transazione. L’ideale sarebbe poter selezionare manualmente gli indirizzi da sfruttare, funzione ormai abilitata dalla maggioranza dei wallet.

Un altro fattore a cui prestare attenzione è il resto. Effettuando una transazione che non includa la totalità dei bitcoin detenuti su uno o più indirizzi, il wallet crea un nuovo indirizzo al quale assegnare il resto. In questo caso chi ha ricevuto il pagamento può supporre che quei bitcoin siano controllati dal mittente.

La soluzione ideale per tutelare la privacy è quella di conservare i bitcoin in UTXO di varie dimensioni, in modo da avere un'ampia gamma di opzioni tra cui scegliere ogni volta che si desidera spenderli. 

Non avete mai seguito queste pratiche? Niente paura, c’è il CoinJoin.

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CoinJoin

CoinJoin è un protocollo che permette di tagliare il collegamento tra la storia passata e la storia futura degli UTXO. L’utilizzo di CoinJoin rende quasi impossibile ricostruire il percorso del denaro che riporti a una specifica identità.

Ci sono diverse applicazioni: Join Market, Whirlpool, Wasabi. Quest’ultima è indubbiamente la più user-friendly.

Come funziona? Unendo più partecipanti in quella che viene definita una transazione collaborativa. I partecipanti al CoinJoin inviano tutti insieme i propri UTXO, questi vengono mixati l’un l’altro, spezzettati, e distribuiti casualmente ai partecipanti. In questo modo chi effettua CoinJoin registra uno o più UTXO e ne riceverà diversi, di importi spesso più bassi e generati a loro volta dagli UTXO di altri partecipanti, per un ammontare equivalente all’importo inizialmente registrato, meno una piccola commissione. Una volta effettuato il CoinJoin è bene abituarsi a seguire le best practice del Coin Control per distinguere gli UTXO mixati, quindi caratterizzati da maggior privacy, da quelli non mixati.

Graficamente un CoinJoin appare più o meno così:

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Nuovo speaker annunciato da BTC Prague, la conferenza Bitcoin più grande d’Europa che si terrà a Praga dall’8 al 10 giugno!

Marek “Slush” Palatinus è co-fondatore di Satoshi Labs, società a capo, tra gli altri prodotti, degli hardware wallet Trezor.

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Online su YouTube la live di lunedì scorso con Massimo Musumeci

E’ online il nuovo video-approfondimento dedicato al tema della settimana di Bitcoin Train sul canale YouTube di Massimo Musumeci, fisico, ricercatore Bitcoin ed esperto di privacy e sicurezza informatica.

Questa settimana si è parlato di come utilizza bitcoin con il Lightning Network nella quotidianità. Appuntamento a lunedì 20 febbraio!

In questo articolo approfondiremo le situazioni in cui potrebbe essere necessario gestire attivamente gli UTXO del proprio wallet. Descriveremo in particolare i problemi che possono derivare dall'accumulo di molti UTXO e le strategie che si possono utilizzare per risolverli.

Per cogliere al meglio ogni passaggio è consigliata la lettura preventiva della fermata #38, in cui è spiegato il concetto di Unspent transaction output (UTXO).

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Come gli UTXO possono influire sull’utente

Ogni UTXO nel wallet esiste come un singolo pezzo di dati, come una moneta fisica depositata in un salvadanaio. Detenere un gran numero di UTXO, dunque, significa immagazzinare molti dati che dovranno essere elaborati prima di inviare i bitcoin a un nuovo indirizzo, il che può essere considerato simile allo spedire un intero salvadanaio a un destinatario. Questo può influire principalmente in due modi.

• Errori di firma dovuti a limitazioni del signing device (hardware wallet): alcuni signing device non sono in grado di firmare transazioni con troppi dati a causa della loro memoria limitata. Conoscere le limitazioni dei propri dispositivi consente di prevenire tali situazioni o di affrontarle in totale sicurezza.

• Commissioni elevate quando si è costretti a usare bitcoin in momenti inopportuni: come spiegato nella fermata #23 (e anche più avanti nell’articolo), le commissioni delle transazioni variano in base alla quantità di dati da scrivere on-chain. Più sono gli input di una transazione, maggiore sarà il costo di quest’ultima. Se l’obiettivo è evitare commissioni elevate, mantenere un numero relativamente basso di UTXO può fare la differenza.

Analizziamo entrambi i concetti in dettaglio.

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Limitazioni dei signing device

Gli attuali signing device più popolari, quelli di Ledger e Trezor, possono potenzialmente firmare transazioni con oltre 50 input, ma il processo potrebbe richiedere diversi minuti per essere completato o potrebbe finire per non avere successo.

Un modo per evitare il problema è quello di spostare i bitcoin in diverse transazioni più piccole. Anziché firmare l'invio di tutti gli input in una volta sola, mandando una parte degli UTXO alla volta il dispositivo può avere più fortuna nel gestire i dati e nel fornire le firme.

In futuro i nuovi modelli di signing device saranno migliorati per gestire un numero sempre maggiore di output non spesi. Il Coldcard Mk3 (rilasciato nel 2019), per esempio, è in grado di firmare transazioni con un massimo di circa 20 UTXO come input, mentre il modello più recente Mk4 (rilasciato nel 2022) non ha limiti (o almeno non ne ha uno in cui un utente tipico potrebbe imbattersi). 

Come vedremo più avanti, per evitare che una grande quantità di UTXO si trovi nel wallet è possibile regolare la frequenza con cui si depositano i bitcoin nel portafoglio e consolidare gli output non spesi.

Gestire le commissioni delle transazioni

Acquistare bitcoin tramite piani di accumulo o mining può facilmente portare all’ammassamento di molti UTXO nel proprio wallet. Questo può portare a dover pagare commissioni elevate nel momento in cui ci sia la necessità di spendere i bitcoin acquisiti.

Quanto possono essere sostanziose le commissioni? Rivediamo come vengono calcolate.

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Il calcolo delle commissioni

Le commissioni sono determinate dal prezzo per ogni byte di dati moltiplicato per il numero di byte richiesto dalla transazione. Se si devono spostare molti UTXO, la transazione conterrà più byte di una con pochi input.

La maggior parte dei wallet consente di scegliere il costo per byte. Scegliendo un importo basso come 1 sat/vb (satoshi per byte) o 3 sat/vb, il costo sarà il minimo possibile, mentre con un importo di 10 sat/vb o 30 sat/vb, il prezzo sale di 10 volte.

Perché mai si dovrebbe scegliere un tasso di remunerazione più alto? Per garantire che la transazione sia confermata più velocemente.

Come spiegato nella fermata #23, lo spazio all’interno di ogni blocco della timechain di Bitcoin non è infinito e dunque solo un numero limitato di transazioni può esservi scritto. In media, è possibile elaborare circa uno o due megabyte di dati ogni dieci minuti. Questo significa che se le transazioni di tutto il network superano i 2MB1 nella finestra temporale che intercorre tra l’approvazione di un blocco e quello successivo non tutte potranno essere aggiunte al nuovo blocco. Alcune transazioni dovranno attendere più a lungo. Qual è il criterio che porta alla selezione delle transazioni da inserire e da scartare? La commissione. Quando i miner selezionano le transazioni da includere nel blocco che stanno estraendo, sono incentivati a includere prima quelle che pagano loro le commissioni più alte.

Naturalmente, se il network non è intasato la scelta di una commissione bassa è preferibile. Se la domanda è alta, selezionando commissioni minime ci si potrebbe trovare davanti a una transazione che non verrà confermata fino a quando il network non si sarà liberato. In questi casi una possibile soluzione è quella di aumentare a posteriori la commissione della transazione se il wallet supporta la funzione Replace by fee (RBF)2.

Esempi di diversi contesti di mercato delle commissioni

Per visualizzare i diversi contesti è utile analizzare la mempool, il limbo in cui le transazioni vengono inviate e conservate in attesa di essere inserite in un blocco. Consideriamo inizialmente i primi due mesi di quest’anno, quando la domanda è rimasta bassa.

L'altezza dell'area colorata rappresenta la quantità di dati di transazione arretrata, in attesa di essere inserita in un blocco. Sebbene si siano verificati picchi temporanei di domanda, questi si sono attenuati nel giro di pochi giorni. I diversi colori rappresentano i diversi livelli di commissione tra le transazioni in attesa; il colore rosa più vicino al fondo mostra le transazioni da 1 sat/vb, che sono state elaborate regolarmente.

Torniamo poi indietro di un anno, ai primi due mesi del 2021, quando gli utenti effettuavano molte più transazioni durante il mercato rialzista.

Il quadro è molto diverso. Con una domanda sostenuta, il numero di transazioni in attesa di essere approvate continuava a crescere. Le transazioni con commissioni basse, come quelle indicate in rosa e viola chiaro, non sono state elaborate per diverse settimane. Gli utenti che volevano vedere approvate le proprie transazioni in poco tempo impostavano commissioni sempre maggiori; le transazioni evidenziate in verde e giallo avevano commissioni dai 10 sat/vb ai 50 sat/vb.

Durante questo periodo la mempool non si è completamente liberata fino a giugno, quando il prezzo di bitcoin è sceso e l'entusiasmo si è spento.

L’ammasso di transazioni accumulato in quel periodo ha impiegato circa sei mesi ad essere smaltito, per cui in questi mesi era necessario alzare l’importo delle commissioni in caso di necessità di approvazione rapida. C'è stata persino una settimana, nell'aprile 2021, in cui le uniche transazioni elaborate avevano commissioni di circa 100 sat/vb o superiori, come mostrato in grigio e rosso scuro.

I numeri

La situazione più costosa è quella in cui ci si trova se si hanno molti UTXO da spostare con breve preavviso mentre il contesto tariffario è estremamente elevato.

Indipendentemente dalla quantità di bitcoin da spostare, le commissioni possono variare moltissimo. Disponendo di 0,9 BTC sotto forma di 100 UTXO e dovendoli inviare con una commissione di 100 sat/vb, il costo sarà di 2.000 volte superiore rispetto all’invio dello stesso imposto ma sotto forma di 5 UTXO con una commissione di 1 sat/vb.

Per comodità consideriamo un prezzo di 50.000 euro per bitcoin. A questo tasso di cambio 1.000 satoshi valgono 50 centesimi, mentre 2.000.000 di satoshi (0,02 BTC) valgono 1.000 euro. E’ verosimile che nell’aprile dello scorso anno diversi utenti abbiano pagato questo prezzo per effettuare una singola transazione.

Per gestire il rischio di volatilità del prezzo delle commissioni, una cosa che può essere controllata è il numero degli UTXO detenuti.

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Strategie per prevenire un elevato numero di UTXO

Esistono due modi principali per mantenere il conteggio degli UTXO a un livello ragionevolmente basso.

Controllare la frequenza dei depositi

Se si è impostato un piano di accumulo con invio dei satoshi diretto al proprio wallet è facile trovarsi a dover gestire molti output non spesi. Un trasferimento al giorno, per esempio, farà ammassare oltre 300 UTXO in meno di un anno (e un prezzo potenziale di migliaia di euro per spostarli in futuro). Ecco una valida alternativa:

acquistando abitualmente bitcoin su un exchange, magari più volte alla settimana, è utile prendere in considerazione la possibilità di inviarli in blocco una o due volte al mese. In questo modo, ci si ritroverà con meno di 25 nuovi UTXO all'anno.

I miner, invece, se fanno parte di una pool, dovrebbero essere in grado di regolare le soglie di pagamento, modificando la frequenza con cui i guadagni vengono inviati al wallet. Aumentando la soglia i satoshi saranno inviati meno spesso ma con importi maggiori, permettendo così di accumulare meno UTXO nel tempo.

Attenzione: queste alternative comportano il mantenimento di una parte dei propri bitcoin sotto la custodia di terze parti (exchange/pool) per un periodo di tempo più lungo e introducono quindi un maggior rischio di custodia.

Eseguire un consolidamento strategico degli UTXO

Disponendo già di molti UTXO nel wallet, c'è una mossa per ridurre potenzialmente le commissioni future in modo sostanziale: fare un consolidamento UTXO prendendo alcuni o tutti i propri output non spesi e combinarli in modo da lasciare la quantità di bitcoin in un unico, o pochi, UTXO.

Per farlo basta creare una transazione contenente gli UTXO che si desidera consolidare e inviarli a se stessi. Ad esempio, con dieci UTXO da 0,1 BTC, è possibile raggrupparli e inviarli a un nuovo indirizzo generato dal proprio wallet. Il risultato finale sarà un singolo UTXO. Tuttavia, non si disporrà più precisamente di 1 BTC, perché un consolidamento UTXO non viene visto dalla rete in modo diverso da altre transazioni, quindi ci sarà una piccola differenza dovuta al pagamento delle commissioni.

L’azione può tornare utile se fatta in periodi in cui la domanda di transazioni è bassa e quindi lo è anche il mercato delle commissioni. Consolidare i propri UTXO con commissioni basse (strumenti come txfees.watch possono essere utili per individuare il momento giusto), permette di essere più preparati ad affrontare un contesto di commissioni più elevate quando si verificherà. Avere un solo UTXO ed essere costretti a spostarlo per 50 sat/vb o 100 sat/vb sarà molto meno doloroso che dover inviare molti UTXO a quei prezzi.

Queste operazioni, tuttavia, hanno un costo in termini di privacy, di cui ci occuperemo nella seconda parte.

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Per i lettori di Bitcoin Train Lorenzo ha messo a disposizione quattro copie gratuite del suo libro! Una copia sarà messa in palio per ognuno dei quattro articoli in uscita da oggi a Natale:

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Per partecipare condividete l’articolo su Twitter scrivendo cos’è per voi Bitcoin. Taggatemi (@federico_rivi) e utilizzate l’hashtag #BitcoinTrain.

Per ognuno dei quattro articoli selezionerò il tweet più originale e contatterò il vincitore per l’invio del libro. L’unica informazione richiesta sarà un indirizzo di spedizione.

Bitcoin Train ringrazia Lorenzo per questa splendida opportunità. Non perdete l’occasione di orange pillare parenti e amici!

Bitcoin Train consiglia: BitBox02!

Per non delegare la responsabilità della custodia a terze parti, come gli exchange, è necessario proteggere autonomamente le proprie chiavi private e il modo più sicuro per farlo è offline. Per questo esistono i signing device: dispositivi privi di connessione Internet studiati appositamente per proteggere le chiavi private.

Il preferito di Bitcoin Train è BitBox02, prodotto da Shift Crypto. Il codice sorgente è completamente open-source e, a differenza degli altri principali signing device sul mercato, consente il backup e il ripristino della seed-phrase anche tramite una micro-SD. E’ disponibile sia nella versione Multi Coin che in quella Bitcoin-only (consigliata).

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Soft fork, hard fork: quando si parla di aggiornamenti alle regole di consenso di Bitcoin - ma anche di altre criptovalute - questi termini sono all’ordine del giorno. E’ dunque importante capire che cosa indichino, quale sia la differenza tra loro e anche quale sia il differente approccio della comunità Bitcoin rispetto a quella di Ethereum o di altre criptovalute. La domanda iniziale è: che cos’è un fork?

Qui puoi ascoltare un estratto gratuito di Bitcoin Train Podcast!

Per accedere alla completa versione narrata dell’articolo ed entrare nel gruppo telegram dedicato alla newsletter, abbonati a Bitcoin Train!

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La biforcazione della blockchain

Quando si parla della blockchain di Bitcoin come di un database distribuito, si intende ridondato tra le decine di migliaia di nodi che costituiscono la rete: ognuno di questi verifica e conserva nel proprio hard disk tutte le informazioni della blockchain, senza che queste vengano coordinate da un’entità terza. Come spiegato nella fermata #46, le informazioni tra un nodo e l’altro vengono propagate tramite il gossip protocol: non arrivano uniformemente a tutta la rete nello stesso istante. Ogni peer riceve i dati, li verifica e li inoltra ai peer limitrofi e questo implica, per i limiti fisici della rete Internet, una latenza temporale nella ricezione delle informazioni tra tutti i nodi.

Supponiamo di trovarci all’altezza del blocco numero 3. Quando un miner trova una soluzione alla Proof-of-Work e inoltra il blocco successivo ai propri peer, questi lo ricevono prima di altri nodi. Nello stesso momento un altro miner trova anch’esso una soluzione valida alla Proof-of-Work e invia il suo blocco ai propri peer. In questa situazione nella rete si propagano due blocchi diversi, potenzialmente entrambi validi. Alcuni nodi - quelli più vicini al nodo del primo miner - ricevono prima il blocco che chiamiamo 4a, altri - quelli più vicini al nodo del secondo miner - ricevono prima il blocco 4b.

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Nel giro di poco i nodi vicini al primo miner vedono arrivare anche il blocco 4b e i nodi vicini al secondo ricevono anche il blocco 4a. Tutti i peer di rete, dunque, si ritrovano con due versioni potenzialmente valide del blocco 4. I primi considerano valido per ora il blocco 4a ma non scartano il blocco 4b: lo mantengono collegato al blocco 3 in una blockchain che, a questo punto, appare biforcata. Si crea quello che viene definito un fork. I nodi che hanno ricevuto prima il blocco 4b si comportano in modo analogo, considerando questo come quello valido e mantenendo il 4a una catena forkata. 

Cosa accade a questo punto? I nodi di mining che ritengono valido il blocco 4a iniziano a cercare la soluzione alla Proof-of-Work del blocco successivo, il blocco 5a. Gli altri minano invece sul 4b, cercando di trovare il blocco 5b. 

Supponiamo che a trovare una soluzione sia un miner che aveva dato per buono il blocco 4b. Il nodo propaga al resto della rete il suo blocco candidato 5b: tutti i nodi che avevano considerato valido il blocco 4b vedono che quello successivo è compatibile con la catena e lo aggiungono semplicemente alla loro blockchain principale. I nodi che invece avevano considerato valido il blocco 4a notano che il 5b non è compatibile con la catena ma con il blocco 4b che avevano tenuto da parte in una catena forkata. Si trovano di fronte in pratica a due blockchain, una con un blocco in più dell’altra.

Quali sono le regole del protocollo in questo caso? Come scriveva Satoshi Nakamoto nel White Paper di Bitcoin, “i nodi considerano sempre la catena più lunga come quella corretta e continueranno a lavorare per estenderla”. Non esistendo il blocco 5a, la catena valida è inevitabilmente quella che arriva al 5b, perché avendo un blocco in più è più lunga e ha quindi accumulato più potenza computazionale. I nodi che avevano quindi dato per valido il blocco 4a scartano quest’ultimo, considerano la catena corretta quella contenente i blocchi 4b e 5b e iniziano a cercare una soluzione alla Proof-of-Work per il blocco 6b. 

Quanto descritto succede frequentemente nella rete Bitcoin: certi tipi di fork vengono risolti nella gran parte dei casi nel giro di un blocco. Questo, tuttavia, è un fork tecnico: cosa succede quando si vuole cambiare una regola di consenso del protocollo?

Hard Fork

Il termine hard fork sta a indicare quando una blockchain, una volta forkata, non converge più e le due catene continuano a svilupparsi l’una indipendentemente dall’altra. In genere questo avviene quando si vuole cambiare il consenso del protocollo allentando le regole: blocchi con parametri che inizialmente non sono considerati validi vengono presi per buoni.

Supponiamo che io voglia aumentare la dimensione dei blocchi di Bitcoin a 10 MB e che questa idea abbia ottenuto un buon consenso tra i partecipanti della rete. Sviluppo il software che implementa questa modifica - chiamiamolo Bitcoin Scam - e ne pubblico il codice, dicendo che a partire dal blocco numero 800.000 potrà essere utilizzato da chiunque. I nodi di mining che sono d’accordo con me al blocco 800.000 inizieranno a costruire un blocco, l’800.001, non compatibile con le regole di protocollo del codice Bitcoin originale ma compatibile con le nuove regole di Bitcoin scam.

Quando un miner che ha adottato Bitcoin Scam trova una soluzione alla Proof-of-Work propaga alla rete il proprio blocco che viene accettato solamente da chi utilizza il nuovo software. I miner che hanno invece rifiutato l’aggiornamento continuano a costruire blocchi di dimensione inferiore e a propagarli alla rete Bitcoin originale. In questo modo dal blocco 800.001 il consenso si divide, la blockchain si forka: la biforcazione che mantiene le regole originarie è Bitcoin, quella con le nuove regole è Bitcoin Scam. 

Il processo appena descritto è quanto accaduto, per esempio, durante la Blocksize War con i casi di Bitcoin XT e Bitcoin Classic. E’ anche ciò che è successo con Bitcoin SV, nato come hard fork di Bitcoin Cash.

In breve, quando viene programmata una modifica al consenso che allarga le regole ed è quindi non retrocompatibile, perché i vecchi nodi considerano come non validi i nuovi blocchi, gli scenari sono due: 

• Tutti i nodi della rete aggiornano il software e adottano le nuove regole;

• Parte dei nodi non accetta le nuove regole e continua a sviluppare la catena originale: in questo caso si ha uno split della rete, ovvero un hard fork.

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Soft Fork

Non tutti i cambiamenti al consenso implicano un hard fork. Quando le regole vengono ristrette - quando cioè elementi che prima venivano considerati validi vengono successivamente considerati invalidi - le modifiche sono compatibili con le versioni del vecchio software: questo perché i nodi non aggiornati continuano ad approvare ciò che approvavano anche prima, senza sapere che i nodi aggiornati gli inoltrano blocchi con parametri più stringenti dei loro.

In sostanza, per essere compatibili con il futuro, le transazioni e i blocchi creati con le nuove regole devono essere validi anche in base alle vecchie regole ma non viceversa, perché la storia passata è già acquisita.

I più attenti di voi potrebbero chiedersi: quindi come avviene la separazione della catena in un soft fork? La risposta è che non avviene. Un soft fork non è un fork. Il termine è stato introdotto solo per distinguere il metodo di aggiornamento dagli hard fork.

Sarebbe però sbagliato pensare che implementare un soft fork sia una passeggiata di salute. Dato che crea vincoli di consenso aggiuntivi restringendo le regole, un soft fork è una modifica irreversibile: una volta implementata non si può tornare indietro, altrimenti i blocchi approvati durante il periodo di attività del soft fork sarebbero tutti invalidi. E’ quindi necessario valutare con estrema cautela anche questo tipo di aggiornamenti prima di implementarli.

L’importanza dell’evitare gli hard fork

Bitcoin dev’essere stabile: per poter rappresentare le fondamenta della nuova moneta globale la sua struttura deve poter essere il più possibile salda e aperta a tutti. Questo ha portato negli anni grossa parte della comunità Bitcoin ad essere molto conservativa quando si tratta di aggiornamenti. Se si escludono alcuni aggiustamenti dovuti a bug del codice quando Satoshi era ancora al comando, le modifiche più importanti al consenso sono sempre state implementate in forma di soft fork: l’ultimo esempio è Taproot, spiegato nella fermata #10 da Federico Tenga.

E’ possibile - e molti lo fanno - utilizzare Bitcoin in versioni vecchie mai aggiornate ma pur sempre compatibili con il consenso della rete. L’idea è quella di eliminare il peggior difetto della democrazia, quello di essere la dittatura della maggioranza: chi dissente dall’opinione dominante deve poter operare anche senza l’aggiornamento alle nuove regole.

E’ un approccio, questo, radicalmente diverso da tutto il resto del mondo cripto: Ethereum in primis, che ogni anno viene sottoposta a più hard fork condannando chi non si adegua alle istruzioni del management a essere tagliato fuori dalla rete.

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Quale signing device scegliere?

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Online su YouTube la live di lunedì scorso con Massimo Musumeci

Di seguito la nuova puntata dei video-approfondimenti live dedicati al tema della settimana di Bitcoin Train sul canale YouTube di Massimo Musumeci, fisico, ricercatore Bitcoin ed esperto di privacy e sicurezza informatica. Questa settimana, prendendo spunto dalla puntata sul Lugano Plan B, si è parlato dell’adozione di Bitcoin in Svizzera e dei risvolti legali, insieme all’avvocato e bitcoiner Martina Granatiero.

Un wallet Bitcoin non contiene bitcoin.

Il termine wallet (inglese per “portafoglio”) è forse uno dei più impropri ormai diffusi nel settore. E’ comprensibile: l’idea di un software che gestisca denaro digitale è facilmente assimilabile per chi è abituato da sempre ad avere un portafoglio fisico con le banconote e, di fatto, un wallet Bitcoin è esattamente ciò che permette di inviare e ricevere pagamenti, gestire i propri satoshi. Tuttavia, per quanto possa sembrare strano, non contiene alcun bitcoin. Questo perché non è un portafoglio: è un portachiavi intelligente.

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Il wallet è un portachiavi intelligente

I bitcoin, in forma di UTXO (la cui spiegazione è nella fermata #38), non si muovono mai dalla blockchain. Cambiano i proprietari ma restano sempre e solo all’interno del layer base di Bitcoin. A cambiare sono gli indirizzi a cui gli UTXO sono associati e le chiavi in grado di controllarli.

Proprio nella fermata #38 ho scritto di come da una chiave privata si ottenga una chiave pubblica e di come da quest’ultima si derivino gli indirizzi ai quali vengono associati gli UTXO. Questo procedimento è effettuato dai wallet.

I wallet non sono altro che software sviluppato per gestire coppie di chiavi (chiave privata e rispettiva chiave pubblica) e le loro derivazioni (gli indirizzi), per costruire le transazioni da inviare alla rete tramite il nodo a cui sono collegati e per ricostruire il saldo complessivo tramite l’addizione di tutti gli UTXO associati agli indirizzi generati interrogando il nodo che, a sua volta, raccoglie queste informazioni ispezionando l’intera blockchain.

Esistono due macro tipologie di wallet: nondeterministici e deterministici. I primi venivano utilizzati soprattutto nei primi anni di Bitcoin e consistevano, di fatto, in una serie di chiavi generate indipendentemente l’una dall’altra, tanto da guadagnarsi l’acronimo JBOK: Just a Bunch of Keys (“solo un mazzo di chiavi”). Non mi soffermerò su questi, scriverò invece di quelli deterministici che oggi rappresentano la quasi totalità dei wallet in circolazione.

Il punto d’origine: il seed

Nei wallet deterministici le chiavi private non sono generate senza una correlazione ma vengono tutte derivate da un unico numero chiamato seed (seme), per esempio:

a0e04873eb1c9ad484d19f8cf6060df80f8b0acc5c711e9c686143fc35ad6d2dfae4055a1c75468744f6b17ce754f8908b8110162541041794282b6f0e5c8a48

Questo significa che a differenza dei wallet nondeterministici - in cui per recuperare i fondi è necessario segnarsi ogni singola chiave - i wallet deterministici sono in grado di rigenerare l’intero portafoglio partendo unicamente dal seed.

Non serve quindi ricordarsi o gestire tutte le chiavi private create, basta conservare il seed per poter ricostruire il wallet in qualunque momento. In realtà non è nemmeno necessario segnarsi questa lunga stringa di caratteri per avere il backup: bastano 12 parole (spiegazione più avanti).

I wallet deterministici si dividono poi in quelli semplici e in quelli gerarchici, oggi indubbiamente i più diffusi e introdotti grazie allo standard BIP-32. Se i primi si limitano a creare una quantità quasi illimitata di chiavi private derivate da un singolo seed, i secondi permettono di generare le chiavi secondo una struttura ad albero: da ogni chiave si può far derivare una serie di chiavi “figlie” e da queste, a loro volta, altre chiavi ancora e così via.

La struttura gerarchica deterministica ha un vantaggio: può essere sfruttata dagli sviluppatori di wallet per creare, per ogni tipologia di pagamento, sezioni apposite gestite da rami di chiavi separati. Un set di chiavi potrebbe essere riservato allo stipendio e un altro agli incassi e alle spese occasionali. Un’azienda potrebbe assegnare rami di chiavi diversi ai vari reparti per distinguere incassi e spese di ogni area. Alla fine, però, tutto è controllato da un unico seed.

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La mnemonic seed phrase

La comunità Bitcoin si è resa conto che non era affatto comodo doversi ricordare o segnare un numero così complesso come una chiave privata o un seed. La soluzione è arrivata nel 2013 con BIP-39: uno standard in grado di tradurre il seed in una sequenza di parole facili da trascrivere e da ricordare definite come mnemonic seed phrase (o semplicemente seed phrase).

Per l’esempio seguente ho utilizzato questo sito che genera seed BIP-39 (potete provare anche voi). Partendo da un codice di entropia esadecimale viene generata la mnemonic seed phrase dalla quale si ottiene il seed.

1. Entropia (numero esadecimale): e507b3992715ae16cea21529778bf235

2. Mnemonic seed phrase: bring raw view glimpse dawn city spread notice icon total scatter leopard1

3. Seed:c1a6648f151818d20d981f0793d371b5712bd95ec6f0e84c5964839260d28c0b9b0130af4b357c777f3657666cca9ff21c0c9d049b4441b7c6f68e5e6dbbed40

Più sono le parole della seed phrase, più il wallet è al riparo da attacchi di forza bruta. E’ per questo che gli hot wallet - quelli connessi a Internet e pensati per gestire somme limitate - generano solitamente 12 parole, mentre i signing device (più comunemente conosciuti come hardware wallet) - privi di connessione Internet e pensati per conservare i risparmi a lungo termine - generano 24 parole2. Sebbene oggi gran parte dei portafogli venga ricostruita con 12 o 24 parole se ne possono creare anche con 15, 18 e 21.

Una credenza diffusa è che i signing device contengano i bitcoin e che quindi, in caso di perdita o di rottura del dispositivo, il wallet sia compromesso per sempre. Non è così. I signing device sono hardware studiato per gestire e proteggere le chiavi offline ma in linea di principio non funzionano diversamente da un qualunque wallet software. In caso di perdita o di rottura del dispositivo per rigenerare il portafoglio è sufficiente inserire le 24 parole della mnemonic seed phrase in un nuovo dispositivo - se si vuole mantenere la sicurezza dell’hardware offline - o in un software wallet.

Una protezione aggiuntiva: la passphrase

Per aumentare ulteriormente la sicurezza di un wallet (ma anche la probabilità di perderne il backup, nda) BIP-39 ha anche dato la possibilità di aggiungere una passphrase finale alla mnemonic seed phrase. Considerabile come una sorta di 13esima (o 25esima) parola, è una stringa scelta dall’utente che cambia il seed originale.

Questo significa che quando si aggiunge una passphrase a una mnemonic seed phrase pre-esistente si crea, di fatto, un nuovo wallet generato da un nuovo seed. Per ricostruire il nuovo wallet sarà necessario segnarsi sia la mnemonic seed phrase (uguale all’originale) che la passphrase. Aggiungendo la passphrase “Bitcoin Train” all’esempio di prima, il risultato è il seguente:

1. Entropia: 1c3653cfb1937e52f4c4b7705cbb01c0

2. Mnemonic seed phrase: bring raw view glimpse dawn city spread notice icon total scatter leopard

3. Seed:0c72d1e5ca4ec8f0cb17fd7a3436341123d1f623fb8cf63ff97a90f747d05dff1d65ef55f13ce349534af78004d4ea0d9d50ef7f9c1c52d55ee4eeb8eb7ab39f

4. Passphrase: Bitcoin Train

Attenzione: non esistono passphrase sbagliate! Se doveste sbagliare nell’inserire la vostra passphrase quando aprite o rigenerate il wallet non fareste altro che creare un nuovo wallet privo di fondi.

Una soluzione come questa può essere utile per aggiungere un layer di sicurezza al proprio backup. In caso di furto di una copia delle vostre 24 parole, chi provasse a ricreare il wallet utilizzandole si troverebbe davanti a un portafoglio vuoto. C’è però anche l’altro lato della medaglia: aggiungere una passphrase significa doverla proteggere esattamente come la mnemonic seed phrase, perché il wallet può essere ricostruito solamente con entrambe: in caso di perdita di seed phrase o di passphrase, il wallet sarebbe irrecuperabile.

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Online su YouTube la live di lunedì scorso con Massimo Musumeci

Di seguito la nuova puntata dei video-approfondimenti live dedicati al tema della settimana di Bitcoin Train sul canale YouTube di Massimo Musumeci, fisico, ricercatore Bitcoin ed esperto di privacy e sicurezza informatica. Questa settimana, prendendo spunto dall’intervista a Giacomo Zucco e Aleksandar Svetski, si è parlato di libertà di espressione, proprietà privata e responsabilità sociale. Appuntamento a lunedì 10 ottobre ore 17:00.

La prima fermata di Bitcoin Training1 è stata dedicata alla struttura della transazione: crittografia asimmetrica, input, output e UTXO. Oggi capiamo come una transazione viene approvata senza il benestare di un coordinatore centrale: in breve, parliamo del processo di consenso distribuito introdotto da Bitcoin o, com’è stato definito, del Nakamoto Consensus.

I punti del Nakamoto Consensus

Sono tre le fasi chiave tramite cui si raggiunge il consenso distribuito, cioè l’approvazione di un unico registro globale di transazioni all’interno di una rete costituita da decine di migliaia di nodi interconnessi:

1. Verifica indipendente di ogni transazione;

2. Aggregazione indipendente delle transazioni in nuovi blocchi (mining);

3. Verifica indipendente delle transazioni nei nuovi blocchi.

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1) Verifica indipendente di ogni transazione

Una volta creata una transazione dal wallet, il nodo tramite cui quest’ultimo è collegato alla rete Bitcoin la invia ai propri peer, ossia ai nodi limitrofi collegati. Ognuno dei peer verifica indipendentemente la correttezza della transazione e, una volta terminato il controllo, esegue due azioni:

• Inserisce la transazione nella propria mempool, una sorta di limbo salvato in locale (ogni nodo ha la sua mempool) in cui le transazioni restano fino a quando non vengono inserite in un blocco della blockchain;

• Invia a sua volta la transazione ai propri peer, i quali la verificheranno e la manderanno ai loro peer: questo è il processo tramite cui una transazione si diffonde a tutto il network ed è conosciuto come gossip protocol.

Ogni nodo che riceve la transazione tramite il gossip protocol, come detto, prima di inserirla nella mempool ne verifica la correttezza. Ci sono diversi criteri che la transazione deve rispettare, tra cui:

• Sintassi: non devono esserci refusi nel testo (anche se tecnicamente può essere scritta a mano, la stragrande maggioranza delle transazioni è scritta dai wallet, cioè software programmati per svolgere questa funzione);

• Dimensione (byte): la dimensione non deve superare quella del blocco ma deve essere maggiore o uguale a 100 byte;

• Quantità (sats): il valore di ogni output deve essere maggiore di 0 e minore di 21 milioni di bitcoin;

• Corrispondenza: per ogni input, l’output di riferimento deve esistere nell’UTXO set2.

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2) Aggregazione indipendente delle transazioni in nuovi blocchi

Quando una transazione si trova nella mempool, benché verificata, non è ancora da considerarsi confermata. Lo sarà quando sarà inclusa in un blocco della blockchain e questo avviene tramite il mining. Come spiegato nella fermata #14 tra i vari tipi di nodi esistono i nodi di mining che, oltre a verificare le transazioni, scrivono i blocchi della blockchain. Ogni nodo (e dunque anche quelli di mining) mantiene una copia locale della blockchain e sa fino a quale blocco si è arrivati in un dato momento del tempo.

Dal mio nodo Bitcoin risulta che al momento in cui scrivo siamo al blocco 751.869 e dunque i nodi di mining stanno preparando il blocco numero 751.870 riempiendolo con le transazioni prese dalla propria mempool3, ognuno indipendentemente. Ogni nodo costruisce quello che viene definito il blocco candidato e dovrà provare a risolvere la Proof-of-Work4 per poterlo propagare al resto della rete, facendolo diventare ufficialmente il blocco 751.870 per tutto il network globale.

All’interno del blocco candidato la prima transazione che viene scritta è la transazione coinbase, ossia il pagamento della ricompensa che il miner fa a sé stesso (creando nuovi bitcoin e quindi nuova valuta) per aver risolto la Proof-of-Work. Si tratta, in questa fase storica, di 6,25 bitcoin. La transazione coinbase non spende nessun UTXO e ha un output che verrà pagato al minatore. Questo processo avviene in media ogni 10 minuti, ovvero ogni qual volta c’è da aggiungere un nuovo blocco alla blockchain di Bitcoin.

Se il nodo di mining - che ha pronto il blocco candidato e sta provando a risolvere la Proof-of-Work - riceve dal network il nuovo blocco significa che un altro nodo ha trovato prima la soluzione. Dovrà quindi verificare la correttezza della Proof-of-Work, scartare il proprio blocco candidato, propagare ai propri peer il nuovo blocco, aggiungere il blocco alla blockchain salvata in locale e iniziare a costruire il blocco candidato successivo.

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3) Verifica indipendente delle transazioni nei nuovi blocchi

Una volta ricevuto il nuovo blocco ogni nodo ne verifica la correttezza:

• La prima transazione deve essere quella di coinbase;

• La sintassi del blocco deve essere valida;

• L’hash dell’intestazione del blocco (header) deve essere inferiore alla difficulty: in questo modo i nodi controllano che la soluzione alla Proof-of-Work sia corretta.

La verifica indipendente converge in un unico registro globale grazie al fatto che ogni nodo valida le transazioni e i blocchi con le stesse regole stabilite dal protocollo Bitcoin. Una transazione coinbase non valida (con una somma superiore a 6,25 bitcoin, per esempio) verrebbe respinta dai nodi in quanto non coerente con il software e il blocco verrebbe scartato. I miner sono costretti a costruire un blocco senza alcun errore per farlo approvare dai nodi e, quando trovano per primi la soluzione alla Proof-of-Work, incassare la ricompensa.

Può accadere che un nodo, per ritardi di trasmissione nella rete, riceva due blocchi quasi in simultanea. Per capire quale sia il blocco valido da aggiungere alla catena principale ci si rifà sempre a una regola: la blockchain valida è quella con il maggior lavoro computazionale accumulato.

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Di seguito la nuova puntata dei video-approfondimenti live dedicati al tema della settimana di Bitcoin Train sul canale YouTube di Massimo Musumeci, fisico, ricercatore Bitcoin ed esperto di privacy e sicurezza informatica.

Lunedì 5 settembre NON ci saranno dirette perché saremo entrambi alla conferenza Baltic Honeybadger di Riga. Appuntamento dunque a lunedì 12 settembre ore 17:00.

Nei mesi scorsi alcuni di voi mi hanno chiesto di chiarire meglio alcuni aspetti tecnici di Bitcoin: com’è strutturata una transazione? Cosa fa un nodo? Come si scrive sulla blockchain?

Avete ragione: per sfruttare al meglio le potenzialità di una tecnologia è fondamentale capirne il funzionamento. Ho quindi deciso di inaugurare Bitcoin Training, una breve serie di approfondimenti per scoprire le basi tecniche di Bitcoin.

La serie, i cui articoli usciranno ogni secondo sabato del mese, inizia da qui.

Crittografia asimmetrica

Nel mondo del denaro fisico un portafoglio è utilizzato per contenere banconote o carte. In Bitcoin, invece, il wallet non contiene monete digitali ma gestisce le password necessarie a poterle spendere. In termini più appropriati, i wallet sono software che gestiscono le chiavi per firmare le transazioni.

Dalla chiave privata agli indirizzi Bitcoin

L’efficacia delle transazioni in Bitcoin è dovuta in gran parte a quella che viene definita crittografia asimmetrica. Le protagoniste principali sono due: chiave pubblica e chiave privata.

Per semplificare, la chiave privata è l’unico strumento in grado di spendere i bitcoin in proprio possesso1. La chiave pubblica è ciò che certifica al resto della rete che chi sta spendendo i bitcoin ne è l’effettivo proprietario senza però mettere in mostra la relativa chiave privata, altrimenti tutti potrebbero muovere quei bitcoin.

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La chiave privata non è altro che un numero a 256 bit (una sequenza di 0 e 1 lunga 256 caratteri). Possono esistere in totale 2^256 diverse chiavi private. Un numero, come scritto nella fermata #7, che equivale più o meno a quello degli atomi presenti nell’Universo osservabile. 

Una volta creata una chiave privata è possibile ricavarne la rispettiva chiave pubblica tramite la moltiplicazione a curva ellittica (si moltiplica la chiave privata per un punto costante della curva ellittica detto punto di generazione).

Per arrivare a ottenere gli indirizzi - ovvero quelli utilizzati per ricevere pagamenti in bitcoin, spesso visualizzati anche in forma di Qr code - vanno applicate due funzioni di hashing alla chiave pubblica. Nello specifico si tratta degli algoritmi SHA256 e RIPEMD160: prima si calcola l’hash SHA256 della chiave pubblica e successivamente si calcola l’hash RIPEMD160 del risultato: ciò che si ottiene è un indirizzo Bitcoin come questo: bc1qp0qvlu6ryf6ym22qzxm3canwj427q0e2n8fxct.

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Il motivo per cui si parla di crittografia asimmetrica è perché si può facilmente ottenere la chiave pubblica conoscendo la chiave privata ma il procedimento inverso, quello di calcolare la chiave privata avendo quella pubblica, è pressoché impossibile: richiederebbe uno sforzo computazionale non compatibile, in tempi umani, con la tecnologia esistente. Lo stesso discorso vale per il passaggio chiave pubblica - indirizzo: dalla prima si può facilmente ottenere il secondo ma il processo inverso non è fattibile.

La transazione Bitcoin: input, output e UTXO

Ogni transazione Bitcoin contiene due elementi principali: input e output.

Pensiamo a un pagamento in contanti. Supponiamo di dover pagare 35 euro ma tutto ciò che abbiamo è una banconota da 50 euro. Ciò che faremo è consegnare la banconota da 50 euro e ricevere come resto 15 euro. Gli input e gli output si comportano in modo simile. Per capire come, è necessario familiarizzare con il concetto di UTXO. 

UTXO sta per Unspent Transaction Output e consiste in un importo ricevuto e non ancora speso: si tratta, per proseguire il paragone, di una banconota ricevuta ma non spesa, che compone quindi parte del saldo complessivo del portafoglio. L’importo totale a disposizione del wallet consiste nella somma di tutti i suoi UTXO. Ogni wallet, interrogando il nodo Bitcoin a cui è collegato, ottiene la lista degli UTXO riconducibili ai propri indirizzi ed è così che ricostruisce il suo saldo complessivo

La transazione

Supponiamo quindi che Alice voglia inviare a Bob 0.5 BTC per comprare una nuova automobile ma che nel proprio wallet abbia a disposizione solamente un UTXO da 3 BTC ricevuti da Craig per avergli venduto appartamento. Ciò che Alice dovrà fare è prendere l’UTXO da 3 BTC e trasformarlo in un input di pagamento verso Bob. A quel punto verranno creati due output: uno da 0,5 BTC diretto verso il wallet di Bob e uno da 2,5 BTC che tornerà al wallet di Alice come resto. Al termine della transazione Alice non avrà più un UTXO da 3 BTC ma ne avrà uno da 2,5 e Bob avrà un nuovo UTXO da 0,5 BTC2.

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Nel dettaglio: Alice invierà al network un messaggio firmato con la propria chiave privata contenente le seguenti informazioni:

• Input: l’UTXO ricevuto da Craig del valore di 3 BTC

• Output: 1) 0,5 BTC verso l’indirizzo di Bob e 2) 2,5 BTC verso un proprio indirizzo

Il risultato sarà quindi la trasformazione del precedente output di Craig (che solo Alice può spendere) in due UTXO:

• Un UTXO da 0.5 BTC che solo Bob potrà a sua volta firmare e spendere;

• Un UTXO da 2.5 BTC che solo Alice potrà firmare e spendere.

Questione di privacy e commissioni

Padroneggiare questi concetti è utile in particolare per due ragioni: essere in grado di gestire privacy e commissioni di pagamento.

Privacy

Essendo la blockchain di Bitcoin, tra le altre cose, un registro pubblico, è possibile provare a tracciare la storia degli UTXO: capire, quindi, il percorso fatto da una determinata “banconota”, attraverso quali mani è passata.

Nel caso in cui i bitcoin vengano comprati su un exchange centralizzato - che richiede documenti e dati personali per l’apertura di un account - e poi trasferiti sull’indirizzo di un proprio wallet, può essere molto facile risalire all’identità dietro agli UTXO depositati sul wallet grazie ai documenti forniti all’exchange. In sostanza, c’è la possibilità che gli UTXO vengano collegati direttamente alla persona che li detiene.

Qualora si detenessero dei bitcoin comprati su mercati peer-to-peer (per esempio Bisq) - quindi UTXO difficilmente riconducibili a un’identità - è importante che non vegano mischiati insieme a quelli acquisiti su exchange centralizzati. Se depositati sugli stessi indirizzi ai quali sono associati gli UTXO KYC3, la privacy di quelli NON-KYC - che è superiore by design - verrebbe annullata dall’assunto che gli indirizzi appartengono con grande probabilità a un unico proprietario, quello che ha dato i documenti all’exchange.

Per questo è consigliabile mantenere bitcoin KYC e NON-KYC in wallet separati, etichettare gli UTXO (basta farlo quando si inviano con wallet che supportano la funzione di labeling come Wasabi, Sparrow, Electrum ecc…) e sperimentare il coin-control: selezionare cioè manualmente quali UTXO utilizzare quando si prepara una transazione, un po’ come scegliamo quali banconote prendere dal portafoglio per pagare.

Commissioni

Le commissioni non vengono calcolate in base all’importo della transazione ma in base alla quantità di dati da scrivere per registrare il pagamento sulla blockchain: il servizio per cui si paga, in breve, è il block space, ossia lo spazio che si occupa all’interno di un blocco della blockchain. L’unità di misura è il sat/vB, ovvero il satoshi per byte.

A parità di tutte le altre condizioni è quindi più costoso inviare più UTXO anziché uno solo. Se dobbiamo pagare 0,5 BTC e a disposizione abbiamo un UXTO da 0,5, uno da 0,3 BTC e uno da 0,2 BTC, le commissioni di transazione saranno inferiori se scegliamo di inviare solamente quello da 0,5 anziché i due UTXO da 0,3 BTC e da 0,2 BTC.

Saper gestire gli UTXO etichettandoli, selezionandoli singolarmente e riconoscendo quelli derivanti da un’acquisto KYC da quelli caratterizzati da maggior privacy è parte di un percorso solo apparentemente appannaggio di nerd e appassionati e che un domani potrebbe diventare parte della nostra quotidianità.

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