Come funziona

Gli elementi che concorrono al funzionamento della rete globale Bitcoin.

Per comprenderne il funzionamento analizzeremo ogni passaggio a cui è sottoposta una tipica transazione - dalla sua generazione nel wallet del mittente, al suo arrivo nel wallet del destinatario - ciò ti permetterà di avere una panoramica su tutti gli elementi che concorrono al funzionamento del network globale.

Genesi di una transazione

• Il wallet costruisce una transazione accumulando bitcoin al suo interno, assegnandoli poi ad uno o più indirizzi di destinazione ed infine firmandola con la sua chiave privata.
• Il wallet del mittente trasmette la transazione ai nodi del network a cui è collegato affinchè venga processata.
• Ognuno di questi nodi (siano essi full node oppure mining node), come prima cosa, verifica che la transazione rispetti tutte le regole del consenso imposte dal protocollo bitcoin (ad esempio):
  - gli importi sono corretti
  - il fee è adeguato
  - non si sta cercando di spendere qualcosa che è già stato speso
  - le firme sono valide
  - la dimensione della transazione rientra nei criteri
  - etc.
• Solo a questo punto, trasmette la transazione ai nodi a cui è a sua volta collegato i quali, a loro volta, ripetono il processo di verifica e di trasmissione - così via fino a propagarsi nell'intero network.
• Quando la transazione raggiunge un mining node, dopo essere stata validata viene aggiunta nella sua mempool - ovvero un contenitore di tutte le transazioni in attesa di conferma (non esiste un'unica mempool, ma ne esiste una per ogni nodo del network).
• Per i mining node, la mempool riveste uno scopo importante: fornisce al miner le transazioni da aggiungere ad un nuovo blocco candidato. Dalla sua prosepttiva, è aperta la "gara" per trovare il blocco successivo e per parteciparvi deve costruire un cosiddetto blocco candidato e cercare di risolvere la proof-of-work al fine di aggiudicarsi la ricompensa (block reward).
• Il blocco candidato è (inizialmente) un blocco vuoto con un link al più recente blocco precedente - il che stabilisce la sua posizione nella blockchain - una indicazione cronologica (timestamp) nella sua header ed una speciale transazione (detta coinbase transaction) che contiene l'indirizzo bitcoin del miner stesso come destinazione dell'eventuale block reward. Questo blocco non verrà considerato valido dal network finchè non riporterà la (eventuale) proof-of-work ed al momento non contiene nessuna transazione.
• Il miner manda il blocco candidato ai sui apparati hardware di calcolo (ASIC) per trovare la proof-of-work mentre riempie il blocco con transazioni presenti nella sua mempool partendo da quelle con i fee più alti per massimizzare i sui profitti. Il blocco viene chiamato candidato in quanto non è stata ancora provata la sua validità.
• La dimensione del blocco cresce all'aumentare delle transazioni aggiunte allo stesso e, se il miner è fortunato, dopo aver generato miliardi di hash i suoi ASIC troveranno un nonce in grado di creare un block hash minore della difficoltà imposta.
• A questo punto esiste una proof-of-work valida, il miner ne è a conoscenza ed il suo nodo propaga questo blocco a tutti i nodi a cui è connesso, allo stesso modo in cui si propagano le transazioni, fino a raggiungere tutto il network.
• Quando gli altri miners ricevono questo blocco, lo validano il più in fretta possibile in modo tale da partire immediatamente alla ricerca di un nuovo blocco, definendo il blocco appena ricevuto come l'ultimo valido della blockchain. Ora sono a conoscenza che la precedente gara è stata vinta da qualcun'altro e quindi iniziano una nuova gara.
• Tutti i nodi - compresi quelli in contatto con il wallet del destinatario - ricevono questo nuovo blocco e, non appena succede, validano tutte le transazioni in esso contenute e le confrontano con quelle contenute nella loro mempool. Quando trovano una corrispondenza, cioè una delle transazioni è contenuta nel blocco, la eliminano dalla mempool e la considerano confermata.
• Il wallet del destinatario è ora a conoscenza che la transazione ha 1 conferma, ed il processo continua.