Il problema della scalabilità nella rete Bitcoin

Verifica delle transazioni

Come hai imparato nella lezione 8 della sezione per Principianti dell'Academy, le transazioni nella rete Bitcoin sono verificate tramite un processo chiamato mining. I computer dei miner raccolgono le transazioni, distribuite in blocchi. I nodi competono per cercare di risolvere un complesso puzzle crittografico per primi. L'obiettivo è quello di essere il primo miner a convalidare il nuovo blocco. Un blocco viene accettato nella blockchain solo se tutte le sue transazioni sono valide e non sono state già spese. 

Secondo la stima fatta da Satoshi Nakamoto nel suo whitepaper su Bitcoin, i blocchi vengono generati circa ogni dieci minuti: questo processo è noto come il "tempo di blocco" della rete Bitcoin, e rappresenta la durata stimata del tempo necessario per estrarre un blocco. Di solito un blocco pesa circa 1 MB. Se ci vuole più tempo per estrarre un blocco nella rete Bitcoin, il livello di "difficoltà" sarà ridotto, se ci vuole meno tempo, la difficoltà sarà aumentata. L'aggiustamento della difficoltà avviene all'incirca ogni 2016 blocchi (circa ogni due settimane). 

Volumi di transazione

Attualmente, il valore totale che viene spostato nella rete Bitcoin sta aumentando su base annua, così come il numero di transazioni elaborate. Poiché ogni transazione deve essere di almeno 250 byte – una cifra che è predefinita nel protocollo Bitcoin – la rete Bitcoin riesce ad elaborare fino a 7 transazioni al secondo (tps) se il tempo di blocco è di dieci minuti. Ethereum elabora circa 15 tps e Ripple è il più veloce, con una capacità di elaborare circa 1.500 tps.

Attualmente, il valore totale che viene spostato nella rete Bitcoin sta aumentando su base annua, così come il numero di transazioni elaborate.

Perché la scalabilità è un problema?

Per cominciare, per sostenere il tasso di adozione delle criptovalute per le transazioni quotidiane, una rete deve dimostrare la sua capacità di gestire una certa quantità di transazioni senza problemi di elaborazione e ritardi. In secondo luogo, la rete deve garantire che sarà in grado di gestire una quantità crescente di transazioni in futuro. Questo è ciò che significa "scalare" una rete: aumentarne le dimensioni, la capacità e, di conseguenza, la sicurezza. Dall'altro lato, una rete deve fornire sufficienti incentivi ai miner in termini di commissioni di transazione per fidelizzarli e mantenerli competitivi.

Rispetto ai fornitori di pagamento tradizionali come VISA o PayPal, le capacità di transazione delle criptovalute come Bitcoin ed Ethereum sono molto basse. Il leader mondiale dei pagamenti digitali, VISA, sostiene di riuscire a gestire più di 65.000 messaggi di transazione al secondo ed effettivamente gestisce una media di 150 milioni di transazioni al giorno. La rete di pagamento PayPal, invece, gestisce "solo" 193 transazioni al secondo, o circa 5 milioni di transazioni al giorno. 

Quindi, la velocità della rete e la sicurezza sono i due fattori principali che determinano la reputazione di una rete di pagamento. Di conseguenza, l'attuale infrastruttura delle reti di criptovalute dovrà essere ampliata in modo adeguato per assorbire i crescenti volumi di transazioni e il numero crescente di utenti. 

Il problema delle soluzioni di scalabilità

Come hai imparato nella lezione 8 della sezione per utenti Intermedi dell'Academy su hard fork e soft fork, la community Bitcoin ha attivato SegWit nel 2017 come soft fork del protocollo Bitcoin per abilitare soluzioni di secondo livello per favorire la scalabilità. In sostanza, SegWit consisteva nel rimuovere (segregare) il "testimone" – i dati necessari per controllare la validità delle transazioni – dalla lista degli input.

Un'altra soluzione di scalabilità che mira a ridurre la quantità di dati nella blockchain è Lightning Network, un protocollo di pagamento "Layer 2" che opera su Bitcoin basato su una rete di canali di pagamento bidirezionali, facilitando così le transazioni quotidiane senza far pagare commissioni irragionevoli.

Dopo che le transazioni di Bitcoin si sono avvicinate ai limiti della rete alla fine del 2017, sono emerse due scuole di pensiero fondamentali sulla scalabilità della rete. I sostenitori di un gruppo volevano concentrarsi sull'aumento del limite della dimensione del blocco, i sostenitori dell'altro, invece, su soluzioni di scalabilità esterne alla blockchain principale, aggiungendo protocolli aggiuntivi su livelli più alti, in modo simile all'attuale struttura di Internet. 

Scalabilità orizzontale e verticale

Un'altra caratteristica da tenere a mente per quanto riguarda l'efficacia delle soluzioni di scalabilità è la divisione in quelle che sono conosciute come soluzioni di scalabilità orizzontale e verticale. Entrambe hanno vantaggi e svantaggi per quanto riguarda la decentralizzazione.

La scalabilità verticale comporta l'aggiunta di potenza di elaborazione e di memoria a ogni nodo, creando così nodi più potenti. Di conseguenza, l'efficienza delle transazioni individuali viene migliorata. La scalabilità orizzontale, invece, comporta l'aggiunta di più macchine a un sistema, aumentando così il flusso complessivo di elaborazione. In sintesi, un minor numero di nodi e quindi una maggiore centralizzazione di una rete (come EOS) generalmente aumentano la velocità della rete, mentre la trasparenza e l'immutabilità generale sono inferiori rispetto a una rete altamente decentralizzata come Bitcoin. 

Oggi come oggi è improbabile che, in termini di tecnologia, un'unica soluzione di scalabilità riesca a risolvere tutti i punti critici, fornendo la soluzione ottimale per la rete Bitcoin. Tuttavia, molte altre monete hanno proposte su cui stanno lavorando per fornire diverse soluzioni a questo problema, dato che la tecnologia sta facendo progressi.