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AnatomiaFisiologia

Anatomia e Fisiologia del Bitcoin,cos’e e come evolve

Pietro Peterlongo

Universita di Trento, Dipartimento di MatematicaLaboratorio di Crittografia e Matematica Industriale

7 Maggio 2014

P Peterlongo Bitcoin2014UTFEN

mailto:[email protected]

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1 Anatomia del Bitcoin (cos’e? smontiamolo!)Moneta digitale e pagamenti elettroniciBitcoin come criptomonetaUn soldo digitale e una catena di firmel’hash crittografico e il lavoro che produce capitaleBitcoin come rete peer-to-peeresempi di pagamento

2 Fisiologia del Bitcoin (come si e sviluppato? e come prezza?)Storia: eventi e prezzoImprenditori, investitori e traders


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moneta digitalecriptomonetafirma digitalehash crittograficirete p2pesempi di pagamento

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Moneta fiat e moneta digitale

la valuta che noi usiamo oggigiornoe la moneta fiat (o moneta legale):il suo valore e completamentedeterminato dalle leggi dei Governi

non e una commodity (come l’oro)ne rappresenta delle commodity(dal 1971)

Le 3 funzioni della moneta:

- mezzo di scambio(medium of exchange)

- unita di conto (unit ofaccount)

- riserva del valore (store ofvalue)


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Pagamenti online

Uno sketch di un pagamento online:

per richiedere un pagamento, devi inserire delle credenziali

il sistema accetta il pagamento dopo aver controllato le tuecredenziali

il pagamento e successivamente viene vagliato da una cameradi compensazione che utilizza un libro mastro

questo coinvolge una terza parte fidata e implica un costo dellacompensazione.

Un euro digitale non e altro che un bit di informazione scambiatotra le parti.


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Il costo dell’e-payment

La compensazione delle transazioni ha enormi costi infrastrutturalie rischi potenziali.

Le banche ricevono ordini di transazioni dai loro clienti. Gliordini sono messi in coda e sono risolti in orari prestabiliti daun processo automatico di compensazione all’interno dellabanca.I trasferimenti interbancari e intranationali sono risolti dallecamere di compensazione supervisionate dalle autoritanazionali.I trasferimenti internationali richiedono il vaglio e lamanutenzione da parte di altri attori che controllano glistandard e risolvono dispute.

Banche, banche centrali, circuiti di pagamento, consorzi etc -incorrono in costi in termini di personale, infrastrutture ed altro.


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Bitcoin: moneta nativa digitale

Bitcoin

E la prima valuta decentralizzata digitale.

- Digitale: e un registro delle transazioni (un libro mastro).

- Decentralizzata: il registro mastro e pubblico;la validazione del libro mastro e fatto mediante una retepeer-to-peer.

modellata su internet

globale

commissioni basse o nulle

facile da implementare

il protocollo bitcoin diventera lo standard per i pagamenti online?P Peterlongo Bitcoin2014UTFEN

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la Blockchain, libro mastro del bitcoin

Il libro mastro (public ledger) del Bitcoin e detto Blockchain:

contiene tutte le transazioni in bitcoine validato ogni 10 minuti con nuove transazioninuovi bitcoin sono creati durante il processo di validazione(mining)


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bitcoin e una criptovaluta

Bitcoin e basato sulla crittografia. I due principali ingredienti sono:

Funzioni crittografiche Hash

ECDSA: Elliptic Curve Digital Signature Algorthm (algoritmodi firma digitale con curve ellittiche)

taken from bitcointalk.org


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Cos’e un soldo digitale?

Satoshi Nakamato, 1998:“We define a digital coin as a chain of digital signatures”

una moneta e definitamediante la lista delle suetransazioni fino ad ora(cambio di proprieta)

prova di proprieta e (disolito) data mediante unafirma digitale dellatransazione da partedell’ultimo proprietario.


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Timbratura temporale (timestamping) delle transazioni

Il problema del double-spending e risolto mediante untimestamping e la verifica di tutte le transazioni.Un timestamp server comprime un blocco di item che devonoessere timbrati e pubblica la compressione (hash). Ogni timestampinclude il precedente timestamp nella sua hash, formando unacatena (chain).

Questo log pubblico della transazione condiviso e detto block chain.


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Funzioni di Hash Crittografico

Una funzione di hash prende come input una stringa di lunghezzaarbitraria e da come output una stringa di lunghezza fissata(message digest).

le funzioni di hash crittografiche

sono molto difficili (computazionalmenteparlando) da invertire

il loro output sembra random

Il protocollo Bitcoin usa SHA-256 (message digest di 256 bit) perfornire il lavoro necessario (proof-of-work) a validare le transazioni.


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Esempio di output di SHA-256 (noninvertibilitadell’output)

Supponiamo che io voglia fare un pronostico su chi vincera iltrading game 2014. Non voglio dirvi il mio pronostico perinfluenzarvi, ma voglio mettervi in grado di decidere se ho fatto ilpronostico giusto senza barare. Come posso fare?

Vi mostro l’hash del mio pronostico:1206b41450c9a754f601eb73ef18d3c62d1f5a8fd176aa0e20851bf501f39b24

Alla fine della competizione vi mostro il mio messaggiooriginale:vince chi va L su BTC per primo

Voi controllate che l’hash del messaggio sia quello che vi hodato. Per me sarebbe impossibile fabbricare un pronosticodiverso che abbia lo stesso hash.


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Esempio di output di SHA-256 (randomicita dell’output)

input: “Edward Snowden is PRISM whistleblower”

output:

48FCB0286DFF720812402010EFCA0A3121BBCE61BA0A121B591756D3B487B8B3

input: “Edward Snowden is PRISM whistleblower [00]”

output:

7C8AC6BFA2315E7AC4D11F8986B677F29173BA86955DE37341FE311761D93E24

input: “Edward Snowden is PRISM whistleblower [12]”

output:

0D97B5BE09152D3610F5D5F0079A46957E3951CAD8077F495D1AB150C107ED9D


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Esempio di transazione

Una transazione e una lista di input e dioutput con i valori di unita di moneta cheescono dagli input ed entrano dagli output.

hash:9c809ffd57fe160b7a5504f0ff9ec2beb3f491fd3eb88d548d56399b7b8bd4db

inputs (1):amount: 100 from (address): 1PgMst4c11hPpuYQeqRPTCjMv9Z8CmLus4

scriptSig:30450221008044adfa98b5bd83f2ec0852e8c5aa7b5e226924b475be32. . .outputs (1):amount: 100 to (address): 16MgZaATWXrAgDB3Q9evULCHATWrmbxmUt

scriptPubKey: . . . 3ac1f8f5cb7ab8ed6d2d5dc1d295ec3e1d00dbd6 . . .


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Esempio di Blocco

Un Blocco contiene una lista ditransazioni con il loro hash e un blockheader che contiene:

Prev Hash:0000000000001978. . .Merkle Root:e39d3f5dea. . .Nonce:

1277352253

Hash of Block header:

00000000000003f522c0efba7648a8940055555b8738a2820b26d9a1603d5577


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Proof-of-work

Il sistema di proof-of-work funziona cosı:incremento il nonce nel blocco finche non trovo un valore che da un hash delblocco con un certo numero specificato di zeri successivi all’inizio (difficolta).Il lavoro medio richiesto e esponenziale nel numero di bit posti a zero (facendoun numero esponenziale di operazioni di hash), ma puo essere verificatofacendo un solo hash.

Una volta che lo sforzo computazione e stato speso il blocco non puo esserecambiato senza rifare il lavoro.

Quando altri blocchi vengono incatenati al primo, il lavoro di cambiare un

blocco include quello di ricalcolate tutti i blocchi successivi.


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La rete Bitcoin

1 Le nuove transazioni sono trasmesse a tutti i nodi.

2 Ogni nodo prova a risolvere la proof-of-work per il blocco ditransazioni.

3 Quando un nodo dichiara una soluzione, questa vienetrasmessa e verificata da tutti gli altri nodi.

4 Un certo numero di bitcoin sono riscossi dal nodo che hatrovato la soluzione con successo. Questo include “l’attivitaestrattiva” (mining), ovvero 25 bitcoin, ed eventualmente leimposte di transazioni volontarie.


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Onesta della rete

Una maggioranza di nodi onesti e essenziale per prevenire unattacco basato sul controllo della maggioranza della potenza dicalcolo.Questo consentirebbe di:

influenzare pesantemente le transazioni passate e future

ma non di

invertire/modificare le transazioni passate.


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Esempio (1)

Supponiamo che Alice voglia pagare in bitcoin il conto di una cenanel ristorante di Bob che li accetta

1 Bob digita l’importo sul suo tablet e appare un codice QR

2 Alice avvicina il suo smartphone al QR e la sua APP di bitcoin(wallet) legge i dati della transazione che sono scrittiall’interno del QR

3 A questo punto l’unica cosa che deve fare Alice e confermarela transazione sul suo smartphone


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Esempio (2)

Supponiamo ora che Alice, per tornare a casa, voglia prenderel’autobus e pagare nuovamente in bitcoin. A differenza di prima, ilprezzo in questo caso e fisso.Salita sull’autobus, Alice trova un codice QR attaccato vicino allamacchina obliteratrice, avvicina il suo smartphone, conferma latransazione e...il gioco e fatto!


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Esempio avanzato (3 - futuro prossimo?)

Alice e stanca di dover sempre prendere l’autobus e decide dinoleggiare una macchina. Va su internet, trova un noleggiatore diauto che accetta bitcoin, sceglie la sua auto e procede con ilpagamento: il sito le mostra un QR code, lei avvicina la sua app,paga e sulla app viene automaticamente caricata una chiave peraprire la macchina. Si reca nel luogo dove e caricato la macchinada noleggiare e la apre con il suo smartphone.

Questo scenario piu o meno futuristico e reso possibile da alcunedelle possibilita avanzate fornite dalla caratteristiche di scriptingpresenti nel bitcoin. Uno scenario di questo tipo va sotto il nomedi smart property: la proprieta di un bene, viene automaticamentecollegata al pagamento effettuato per l’acquisto. Il potenzialetecnologico distruttivo del bitcoin e ancora tutto da scoprire.


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In breve

2008-9 idea e protocollo creato da autore ignoto — sotto pseudonimodi Satoshi Nakamoto [“preistoria”].

2010 nasce il primo mercato, epoca di aneddoti eroici [“etadell’oro”].

2011 parita con il dollaro e primo picco; nello stesso anno nasce silkroad [“periodo classico”].

2012 crescita e sviluppo costante, bitcoin spesso associato allacriminalita cyber [“medioevo”].

2013 entrano i imprenditori ed investitori (silk road chiude);aumento di popolarita e prezzo (1000$ a fine anno)[“rinascimento”].

2014 il prezzo cala, problemi di regulations, chiusura di MTGOX.Crisi o mainstream? [“eta moderna”]


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La nascita del Bitcoin


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2008-9-10 [preistoria ed eta dell’oro]

18ago08 dominio bitcoin.org registrato

31ott08 articolo sul design del protocollo pubblicato.

09nov08 progetto bitcoin registrato su sourceforge.

03gen09 Genesis block (primo blocco).

12gen09 prima transazione (blocco 170 - da Satoshi a Hal Finney).

09ott09 primo prezzo di cambio: 1$ = 1309,03 BTC.

30dic09 primo aumento di difficolta.

06feb10 primo Market (Bitcoin Market).

22mag10 acquisto di una pizza per 10K BTC (≈ 25 $).

17lug10 nasce MtGox; il bitcoin prezza a mezzo dollaro.

07ott10 primo aumento sensibile di prezzo fino a $0.06/ BTC.

06nov10 il valore dell’economia bitcoin raggiunge 1 milione di dollari.


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2010-11: primi dati sul prezzo


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2011-2 [periodo classico e medioevo]

09feb11 il bitcoin raggiunge la parita con il dollaro (nello stesso meseapre silkroad).

25mar11 decremento di difficolta del 10% (evento raro).16apr11 articolo del TIME sul bitcoin.23apr11 parita con l’euro.08giu11 primo picco del bitcoin a 31,91$; scende a 10$ pochi giorni

dopo. In giugno, attacchi a MtGox.22lug11 prima app bitcoin per iPad (BitCoins mobile).20ago11 prima bitcoin conference a New York.25nov11 prima bitcoin conference europea a Praga.

dic11 minimo del bitcoin a 2$27set12 creata la Bitcoin Foundation

28nov12 si dimezza la ricompensa per i miner (da 50 a 25 BTC).dic12 durante l’anno il prezzo cresce costantemente fino a 13$.


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2011: primo picco di prezzo


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2012: crescita costante


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2013-4 [rinascimento ed eta moderna]

12mar13 Fork della Blockchain dovuto ad un problema di update delclient.

28mar13 Capitalizzazione del bitcoin a 1 miliardo di dollari.11apr13 rally di prezzo (crisi di Cipro) e picco a 266$.01lug13 I fratelli Winklevoss aprono un Trust Bitcoin a Wall Street.02ott13 chiusura di SilkRoad (rilanciato il mese dopo) ed arresto di

Dread Pirate Roberts.02nov13 una coppia di sposi ha vissuto 100 giorni pagando solo con

bitcoin.27nov13 Il bitcoin rompe la barriera dei 1000$.05dic13 La banca centrale cinese vieta alle istituzioni finanziarie

transazioni in bitcoin.feb14 MtGox chiude, Bitstamp diventa la borsa di bitcoin piu

grande.P Peterlongo Bitcoin2014UTFEN

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2013: crisi cipriota e barriera dei 1000$


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inzio 2014: calo costante


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Volume delle transazioni in Bitcoin


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Numero di transazioni


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Aziende del mondo Bitcoin

Source: State of Bitcoin 2014, Coindesk


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Bitcoin e Venture Capital

Source: State of Bitcoin 2014, Coindesk


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Miraggio o Miracolo?

Warren Buffet vs Marc Andressen

Source: Forbes


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Negozi che accettano bitcoin: mondo


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Negozi che accettano bitcoin: italia


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esempio analisi di trading 1


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esempio analisi di trading 2


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