In cryptography we trust. BITCOIN In cryptography we trust. Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

PREMESSA E MOTIVAZIONI Il mio interesse per Bitcoin nasce da una pura curiosità verso questa nuova “moneta digitale” che io stesso ho scoperto pochi mesi fa leggendo numerosi articoli al riguardo su varie testate giornalistiche. Dopo alcune veloci ricerche, sono rimasto colpito dalla vastità dell’argomento che ho dunque approfondito maggiormente, scoprendo l’enorme portata delle innovazioni introdotte da Bitcoin in moltissimi campi quali economia, crittografia, architettura dei sistemi, matematica e statistica applicata. Di fronte ad una tale mole di informazioni, ho deciso quindi di portare in questa sede un solo, particolare aspetto di questa “moneta digitale” che secondo me è meritevole di particolare attenzione. Lo scopo di questa presentazione è dunque duplice: comprendere cos’é Bitcoin, e capire il funzionamento della “Block Chain”, ossia quel meccanismo che rende possibile l’effettuare pagamenti online senza la mediazione delle banche. Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

Un sistema per permettere transazioni di denaro online. BITCOIN E’ 1. Un sistema per permettere transazioni di denaro online. 2. Una nuova valuta. Sistema SENZA BANCHE. Valuta come l’oro, ossia MONETA MERCE. Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

E’ come usare denaro contante. PERCHE’ BITCOIN Non c’è inflazione. Non permette credito. E’ come usare denaro contante. Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

Non ci sono le banche. PERCHE’ BITCOIN 5 luglio 2013 Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

STORIA 2008: Satoshi Nakamoto pubblica il Bitcoin Protocol. 2009: primo client e primi Bitcoin. 2010: primo pagamento con Bitcoin: pizza per 10.000 BTC. 2011-2012: il sistema si diffonde. Wikileaks e altre organizzazioni accettano donazioni in BTC. 2013: 22 milioni di $ di transazioni in un mese. 10 Aprile 2013: 1 BTC = 266$ 105$ 160$ Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

NUMERI Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

NUMERI Last trade Best bid Best ask Symbol Currency 96.013 96.115 96.13 mtgoxUSD USD 30-days range 30-days volume 30-days volume (currency) Trade time Website 88 – 130.1 1,056,159.30477299 BTC 113,714,233.40 USD 29 June https://mtgox.com/ Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013

BITCOIN E’ P2P Nell’architettura logica del sistema i nodi sono tutti equivalenti e paritari e collegati tra loro indistintamente. Non c’è gerarchia. Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

BITCOIN E’ OPEN SOURCE Bitcoin è trasparente. “Software che l’utente finale, il quale può accedere al codice sorgente, può condividere, studiare e modificare” (Free Software Foundation). “OPEN SOURCE: software che l’utente finale, il quale può accedere al codice sorgente, può condividere, studiare e modificare” (Free Software Foundation) Bitcoin è trasparente. Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

L’EURO E’ Un sistema Banche centrali, Stato Moneta Gerarchico Indipendenti e con privilegio di signoraggio Moneta Di credito Gestito da Che fa circolare Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

BITCOIN E’ Un sistema Un software Moneta Peer to Peer Open source Digitale Moneta-merce Gestito da Che fa circolare Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

Sicurezza delle transazioni. Block Chain Cos’è. Come funziona. Sicurezza delle transazioni. Meccanismo di frode. Calcolo del rischio. Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

LA “BLOCK CHAIN” E’ un registro PUBBLICO E’ il registro dei pagamenti. (Nel sistema tradizionale è tenuto dalla banca). Ognuno può spendere solo i BTC che possiede. Ora analizziamo come avviene un pagamento in BTC, per poi analizzare come un utente possa raggirarne un secondo utente per poi finalmente calcolare il rischio di essere raggirati. Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

COS’E’ LA “BLOCK CHAIN” Blocco 1 Blocco 2 Blocco 3 Blocco 4 Blocco: documento che contiene il registro di tutte le transazione effettuate nella rete negli ultimi 10 minuti. La “Block Chain” è la successione di tutti i blocchi che contiene complessivamente la storia di tutti i pagamenti. Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

COME FUNZIONA LA BLOCK CHAIN Le nuove transazioni vengono registrate da ogni PC in un documento chiamato “BLOCCO”. Ogni PC cerca di risolvere un problema matematico. Solo il primo nodo che risolve il problema condivide il BLOCCO con tutta la rete, aggiungendolo alla Block Chain. La rete accetta il BLOCCO solo se le transazioni registrate sono coerenti con quelle passate, confermando il pagamento. Tutto ciò si ripete statisticamente ogni 10 minuti. Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

A-E A-E A-E A-E +−×÷±⁄<>≤≥=≠≅≈∧∨∞√ A-E A-E A-E A-E A-E A-E A-E A-E Vediamo ora il meccanismo che permetterebbe ad A di frodare E. Come? Pagandolo, ricevendo in cambio merci/servizi, e riprendendosi successivamente i soldi. A è disonesto. Il blocco che non contiene il pagamento viene aggiunto alla “Block Chain”. E’ come se non fosse mai avvenuta alcuna transazione di denaro. A-E A-E A-E A-E Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

TENTATIVO DI FRODE Catena di blocchi trovati da A, che non contengono l’informazione sul pagamento A-E. A riesce nel suo tentativo di frodare B se la sua catena sorpassa la catena onesta. A-E A-E A-E A-E Catena di blocchi “onesta” Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

CALCOLO DEL RISCHIO P ( E viene frodato ) = P ( la catena di A supera la catena onesta ) A-E A-E A-E A-E Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

Σ CALCOLO DEL RISCHIO R = 1 + ? λ e p - 1 q k ! q = Probabilità che A trovi la soluzione. p = ( 1 – q ) = Probabilità che la rete onesta trovi la soluzione. z = Numero di blocchi trovati dalla rete onesta che confermano il pagamento. A-E A-E A-E A-E z z - k k -λ R = 1 + z λ e p Σ - 1 q k ! k = 0 Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

Risolvendo per R(rischio) < 0.01 % ? q z 0.1 5 0.15 8 0.2 11 0.25 15 0.3 24 0.35 41 0.4 89 A-E A-E A-E A-E z q = Probabilità che A trovi la soluzione. z = Numero di blocchi onesti aggiunti a quello che contiene il pagamento Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

CONCLUSIONI Bitcoin è quindi un sistema per effettuare pagamenti online senza il bisogno di una banca. Per garantire l’unicità dei pagamenti sostituisce alla Banca un’architettura peer to peer, basata sulla Block Chain. La Block Chain è il registro della storia dei pagamenti, e la catena più lunga proviene necessariamente dall’insieme di PC con maggiore potenza di calcolo. Finché la maggioranza della potenza di calcolo è controllata da PC onesti, essi genereranno la catena più lunga e impediranno ogni tentativo di raggiro. Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

Bibliografia Graziani Augusto, “La teoria del circuito monetario”, Jaca Book, 1996. Paul Krugman, “Bitcoin e l’equivoco della moneta virtuale”, Internazionale 996, 19 Aprile 2013. Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

Sitografia Satoshi Nakamoto, “Bitcoin: a Peer to Peer Electronic Cash System”. http://bitcoin.org/bitcoin.pdf “Globalization, Marxism, and technological development a applies to Bitcoin”. https://bitcointalk.org/index.php?topic=6422.0 “What is Cryptography?” http://www.khanacademy.org/math/applied-math/cryptography/crypt/v/intro-to-cryptography “FAQ”, “Protocol rules”, “Mt.Gox”, “How Bitcoin works”, “Deflationary spiral”, “Proof of work”. http://bitcoin.org/en Robert Graham, “BitCoin is a public ledger”. http://erratasec.blogspot.it “Bitcoin - Finally, fair money?” Gruppen Gegen Kapital und Nation. http://gegen-kapital-und-nation.org/en/bitcoin-finally-fair-money Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

“Bitcoin”, The Guardian. http://www.guardian.co.uk/technology/bitcoin “Cryptographic hash function”, Wikipedia.http://en.wikipedia.org/wiki/Cryptographic_hash_function  Brett Scott, “How to explain Bitcoin to your grandmother”.http://suitpossum.blogspot.ie/2013/04/how-to-explain-bitcoin-to-your.html “What is Bitcoin”, Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=Um63OQz3bjo&feature=player_embedded “Bitcoin on BBC Newsnight”, BBC. https://www.youtube.com/watch?v=mH2_a-m1XLI “Can Bitcoin make it?” CNBC.http://video.cnbc.com/gallery/?play=1&video=3000158264 Robert McMillan, “Inside the Race to Build the World’s Fastest Bitcoin Miner”, Wired.com http://www.wired.com/wiredenterprise/2013/04/bitcoin-mining-rigs/ Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

Matthew Green, “A Few Thoughts on Cryptographic Engineering: Zerocoin: making Bitcoin anonymous”.http://blog.cryptographyengineering.com/2013/04/zerocoin-making-bitcoin-anonymous.html Martino Milani V B PNI Liceo Scientifico G. B. Grassi, Lecco. Anno scolastico 2012/2013 5 luglio 2013

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