Un sistema per ordinare i blocchi evitando biforcazioni (fork) e con prestazioni superiori a Solana, pur consumando molti meno joule.
Le infrastrutture digitali basate su blockchain presentano ancora oggi una bassa velocità di transazione, accompagnata da elevati costi energetici, nonostante l’impiego per pagamenti, contratti e tracciabilità nelle filiere produttive.
La tecnologia alla base della blockchain risale al 1991, quando Stuart Haber e W. Scott Stornetta introdussero un metodo per certificare documenti digitali con marcatura temporale (timestamping) immutabile, descritto nell’articolo “How to Time-Stamp a Digital Document”.
La prima applicazione decentralizzata e pubblica fu formalizzata nel 2008 ed implementata nel 2009 da Satoshi Nakamoto, pseudonimo della persona o del gruppo d’individui dietro all’invenzione della criptovaluta Bitcoin (codice: BTC o XBT). In pratica un registro digitale distribuito che salva le transazioni in blocchi collegati cronologicamente, ognuno dei quali è verificato dai nodi della rete e una volta aggiunto, non può essere modificato, garantendo sicurezza e trasparenza senza bisogno di un’autorità centrale.
Un team d’informatici della New York University ha ideato un approccio alternativo denominato Bounce che sfrutta i satelliti per determinare la sequenza dei blocchi, ciascuno dei quali rappresenta un insieme di transazioni. Le codifiche vengono inviate al satellite responsabile di uno specifico intervallo temporale che le ordina e le “rimbalza” (bounce-back) verso la Terra.
Dennis Shasha, professore d’informatica alla New York University e autore principale dello studio pubblicato sulla rivista MDPI Network, ha spiegato che i satelliti sono resistenti agli attacchi tramite canali laterali (side-channel attack) e la loro elaborazione può essere difesa dalla manomissione. Inoltre il protocollo, eseguito sui computer in orbita, è così semplice da poter essere scritto nella memoria di sola lettura (read-only memory, ROM), prevenendo gli attacchi d’iniezione di codice (software injection).
Il ricercatore riconosce che l’implementazione nel mondo reale potrebbe avere alcune difficoltà pratiche, ma costituisce un inizio per futuri sviluppi ad alte prestazioni, a basso consumo energetico ed accessibili a livello globale.
Bounce è in grado di trattare oltre cinque milioni di transazioni ogni due secondi, con un tempo di conferma compreso tra i tre e i dieci secondi. La sua capacità di elaborazione (throughput) è quindi da 30 a 100 volte maggiore rispetto a quella del suo concorrente più vicino, Solana, attualmente uno dei sistemi più avanzati per velocità.
Il consumo energetico di Bounce è inferiore a un decimo di joule per transazione.
Per confronto, Solana brucia oltre 1.000 joule per transazione. Un joule corrisponde all’energia necessaria per alimentare un watt per un secondo. Bitcoin ha un fabbisogno energetico superiore a un milione di joule per operazione e raggiunge meno di 100 transazioni al secondo.
Il protocollo prevede un insieme di satelliti che suddividono il tempo in intervalli, ossia le unità temporali fondamentali della blockchain. Poiché il satellite assegnato a ciascun intervallo ordina i blocchi ricevuti in quel periodo, il sistema Bounce elimina completamente la possibilità di fork.
Una fork (biforcazione) si verifica quando una blockchain si divide in due o più catene separate, rendendo possibile, ad esempio, l’acquisto di beni diversi con gli stessi fondi, un attacco/truffa noto come double-spending o doppia spesa.
I ricercatori hanno condotto esperimenti per validare l’efficacia del modello utilizzando CloudLab che consente di costruire e testare nuove generazioni di piattaforme attraverso la creazione di ambienti cloud personalizzati. Le tempistiche di comunicazione terra-satellite sono state simulate sulla base della Stazione Spaziale Internazionale.
Gli altri autori del progetto sono Xiaoteng Liu (studente della NYU) e Taegyun Kim, all’epoca studente alla NYU e attualmente ingegnere del software.
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Copertina: immagine creata con AI, prompt engineering Simona Braga
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