Come funziona Ethereum? Introduzione a ETH

Guida completa alla rete Ethereum: dagli smart contract alle DApp e alle commissioni gas.

Punti chiave:

• Ideato e co-creato da Vitalik Buterin, Ethereum è una piattaforma che supporta valute digitali, smart contract e applicazioni decentralizzate (DApp).

• Ether (ETH), la criptovaluta nativa di Ethereum, è utilizzata per alimentare la rete. Le commissioni del gas rappresentano i costi di transazione sulla rete Ethereum e sono determinate da offerta, domanda e capacità della rete.

• A differenza di Bitcoin, che è principalmente una valuta digitale, Ethereum permette lo sviluppo di applicazioni più complesse, tra cui smart contract e DApp.

• Grazie al meccanismo di consenso Proof of Stake (PoS), in cui i validatori sostituiscono i miner nella creazione e convalida dei blocchi, Ethereum offre una maggiore efficienza energetica rispetto alle blockchain basate su Proof of Work (PoW).

• La transizione di Ethereum da PoW a PoS, completata nel 2022, ha ridotto il consumo energetico del 99,95%, diminuito l’emissione di ETH e migliorato sicurezza e scalabilità.

• Gli aggiornamenti continui di Ethereum, come The Merge, Shapella e Dencun, lo rendono una piattaforma versatile con applicazioni in numerosi settori.

Introduzione

Creata da Vitalik Buterin, Ethereum ha rivoluzionato il modo di concepire le transazioni digitali e il potenziale della tecnologia blockchain. In questa guida, analizziamo la blockchain di Ethereum, spieghiamo il suo meccanismo di consenso e facciamo luce sugli smart contract e sulla Ethereum Virtual Machine (EVM).

Scopri come funziona Ethereum, esplora i suoi componenti e le sue caratteristiche principali e approfondisci le applicazioni decentralizzate (DApp) e il ruolo dell’Ether (ETH) nell’alimentare la rete.

La blockchain di Ethereum: una rete decentralizzata

Cos’è una blockchain?

Una blockchain è, nel suo nucleo, un database o ledger distribuito condiviso tra i nodi di una rete di computer. Questa tecnologia memorizza i dati in blocchi, collegati tra loro tramite la crittografia, creando una chain di informazioni trasparente e sicura. Grazie alla sua immutabilità, i dati registrati non possono essere alterati, rendendo la blockchain una soluzione affidabile con applicazioni in numerosi settori.

Il ruolo dei nodi

I nodi, ossia singoli computer o server che partecipano alla rete, svolgono un ruolo cruciale nel mantenere la natura decentralizzata di Ethereum. Essi conservano una copia sincronizzata della blockchain e rispettano le regole della rete. I nodi di Ethereum hanno diverse responsabilità fondamentali:

• Verifica delle transazioni: i nodi verificano tutte le transazioni, assicurandosi che rispettino le regole di consenso del protocollo Ethereum.
  
  
• Convalida dei blocchi: partecipano alla convalida dei nuovi blocchi proposti dai validatori.
  
  
• Esecuzione di smart contract: eseguono i smart contract interpretando ed elaborando il codice al loro interno.
  
  
• Sincronizzazione dei dati: mantengono una copia sincronizzata della blockchain, assicurandosi di essere sempre aggiornati sullo stato più recente della rete.
  
  
• Interazione: eseguono un software client che permette loro di comunicare con altri nodi e di interagire con la blockchain di Ethereum.

Nel sistema Proof of Stake (PoS) di Ethereum, che ha sostituito il precedente meccanismo Proof of Work (PoW), i nodi validatori svolgono un ruolo fondamentale. In base alla quantità di ETH bloccati, i validatori propongono e aggiungono nuovi blocchi alla blockchain. Questo processo è significativamente più efficiente dal punto di vista energetico rispetto al metodo basato sul mining utilizzato da Bitcoin.

La rete interconnessa di nodi garantisce che Ethereum rimanga decentralizzato, trasparente e sicuro. Collaborando per verificare le transazioni e mantenere l’integrità della blockchain, questi nodi costituiscono la spina dorsale dell’ecosistema di Ethereum. Grazie a questa infrastruttura, Ethereum supporta un’ampia gamma di applicazioni, tra cui la finanza decentralizzata (DeFi), i token non fungibili (NFT) e l’emergente Web3.

In che modo Ethereum si differenzia da Bitcoin

Sebbene Ethereum e Bitcoin sfruttino entrambi la tecnologia blockchain, i loro obiettivi e funzionalità sono profondamente diversi.

Scopo

Progettato principalmente come valuta digitale, Bitcoin è un mezzo di scambio e una riserva di valore. Ethereum, invece, è stato sviluppato come piattaforma versatile per smart contract e DApp. Sebbene funzioni anche come criptovaluta, l’obiettivo principale di Ethereum è consentire agli sviluppatori di creare applicazioni che operano sulla sua blockchain, considerata un elemento centrale per l’emergente ecosistema Web3.

Meccanismo di consenso

Bitcoin utilizza il Proof of Work (PoW), che richiede ai miner di risolvere complessi calcoli matematici per convalidare le transazioni e creare nuovi blocchi. Ethereum, invece, è passato dal PoW al Proof of Stake (PoS) nel 2022, consentendo ai validatori di creare nuovi blocchi in base alla loro partecipazione in ETH, migliorando così l’efficienza energetica.

Smart contract

Bitcoin dispone di capacità di scripting limitate, progettate principalmente per gestire transazioni semplici. Ethereum, al contrario, è stato sviluppato con un linguaggio di programmazione robusto che consente la creazione e l’esecuzione di smart contract e DApp complesse.

Meccanismi di consenso: dal PoW al PoS

Spiegazione del Proof of Work di Ethereum

Il Proof of Work (PoW) era il meccanismo di consenso originario adottato da Ethereum per l’aggiunta di nuovi blocchi alla blockchain. In questo sistema, i miner gareggiavano per risolvere complessi calcoli matematici, utilizzando una significativa quantità di potenza di calcolo ed energia.

Nonostante il PoW garantisca un alto livello di sicurezza e decentralizzazione, presenta alcuni svantaggi significativi. Ad esempio, il consumo energetico annuale di Ethereum con PoW è stato stimato in 21 terawattora (TWh), un valore paragonabile all’uso di elettricità di grandi aziende come Google.

La transizione di Ethereum al Proof of Stake

Il 15 settembre 2022, Ethereum è passato con successo dal PoW al PoS in un evento noto come “The Merge“. Questa transizione ha rappresentato una pietra miliare significativa nello sviluppo di Ethereum, consentendo di affrontare diverse sfide legate al sistema PoW.

Nel sistema PoS, i validatori hanno sostituito i miner. Invece di risolvere calcoli complessi, i validatori mettono in stake i propri ETH per creare nuovi blocchi e convalidare le transazioni. Questo processo prevede il blocco di una certa quantità di ETH in uno smart contract, che funge da deposito di sicurezza.

Per saperne di più sul PoS, consulta la nostra guida qui.

Il passaggio al PoS ha portato diversi vantaggi alla rete Ethereum, soprattutto in termini di efficienza energetica e maggiore sicurezza:

• Efficienza energetica: il PoS ha ridotto drasticamente il consumo energetico di Ethereum di circa il 99,95%, rendendolo più ecologico.

• Riduzione delle emissioni: l’emissione annuale di ETH è diminuita da circa 5,4 milioni sotto PoW a circa 816.000 sotto PoS, portando potenzialmente a una pressione deflazionistica su ETH.

• Maggiore sicurezza: il PoS ha introdotto la finalizzazione dei blocchi, rendendo estremamente costoso e difficile per i malintenzionati alterare o rimuovere i blocchi finalizzati.

• Scalabilità: la transizione ha portato a blocchi costanti di 12 secondi, migliorando leggermente la scalabilità di Ethereum.

• Accessibilità: il PoS ha abbassato la barriera d’ingresso per la partecipazione alla convalida della rete, in quanto non richiede più hardware specializzato per il mining.

Sebbene il PoS abbia migliorato in modo significativo la rete di Ethereum, non è privo di sfide. L’ascesa di fornitori di liquid staking come Lido ha sollevato preoccupazioni sulla potenziale centralizzazione. Nel momento in cui scriviamo, Lido controlla circa 28,12% di ETH in stake, il che potrebbe potenzialmente avere un impatto sulla governance di Ethereum in futuro.

Smart contract: il cuore di Ethereum

Gli smart contract sono programmi autoesecutivi memorizzati sulla blockchain di Ethereum. Questi contratti vengono eseguiti automaticamente quando vengono soddisfatte condizioni predeterminate, eliminando la necessità di intermediari. Come caratteristica principale di Ethereum, gli smart contract hanno rivoluzionato il modo di concepire le transazioni digitali e la tecnologia blockchain.

Come funzionano gli smart contract di Ethereum

Gli smart contract funzionano secondo una semplice logica “if-this-then-that”. Quando gli utenti interagiscono con uno smart contract, inviano una transazione che esegue una funzione definita nel contratto. Il contratto applica automaticamente le regole e le condizioni stabilite nel suo codice.

Pensa agli smart contract come a un distributore automatico: con i giusti input (denaro + scelta dello snack), viene garantito un determinato output (snack erogato). Questa logica è programmata nella blockchain e non può essere modificata una volta creata. Gli smart contract sono scritti in linguaggi specifici, tra cui Solidity, che è il più comune per Ethereum. Una volta scritti, vengono distribuiti sulla rete Ethereum, dove diventano immutabili e pubblicamente visibili.

Applicazioni del mondo reale

Gli smart contract hanno una vasta gamma di potenziali applicazioni in vari settori, tra cui la gestione della catena di approvvigionamento e l’arte.

• Finanza decentralizzata (DeFi): gli smart contract consentono prestiti decentralizzati, scambi e la creazione di stablecoin.
  
  
• Gestione della catena di approvvigionamento: possono automatizzare la tracciabilità degli articoli, aumentando l’efficienza e la trasparenza.
  
  
• Sistemi di voto: gli smart contract potrebbero creare un ambiente sicuro per le votazioni, riducendo il rischio di manipolazione.
  
  
• Arte: possono garantire una distribuzione più equa delle royalties e una gestione più semplice dei diritti d’autore.

Automatizzando i processi, riducendo gli intermediari e aumentando la trasparenza, gli smart contract hanno il potenziale per trasformare numerosi settori. Con la continua evoluzione della tecnologia, possiamo aspettarci di vedere applicazioni ancora più innovative in futuro.

Macchina virtuale di Ethereum (EVM)

Che cos’è l’EVM?

Ethereum Virtual Machine (EVM) è il cuore della rete Ethereum e funge da macchina virtuale decentralizzata e Turing-completa. Funziona come ambiente di runtime per gli smart contract sulla blockchain Ethereum e opera come un computer globale e distribuito che esegue il codice in modo coerente e sicuro su tutti i nodi Ethereum.

Come macchina virtuale basata su stack, l’EVM elabora bytecode compilati da linguaggi di programmazione di alto livello come Solidity e Vyper. Mantiene uno stack con un massimo di 1.024 elementi, ciascuno con una parola a 256 bit. Questo design semplifica le chiamate di funzione e i contesti di esecuzione, il che è particolarmente vantaggioso nel sistema distribuito di Ethereum.

Come l’EVM elabora gli smart contract

Ethereum Virtual Machine (EVM) elabora gli smart contract attraverso una serie di passaggi:

1. Avvio della transazione: un account esterno o un altro smart contract avvia una transazione, specificando l’indirizzo del contratto, i dati di input e il limite di gas.
   
   
2. Verifica della transazione: EVM verifica la validità della transazione. Se valida, stabilisce un contesto di esecuzione che incorpora lo stato attuale della rete.
   
   
3. Esecuzione degli opcode: EVM legge ed esegue gli opcode (istruzioni di basso livello) dal bytecode dello smart contract. Gli opcode determinano azioni come aggiornare lo stato, consumare gas o ripristinare lo stato in caso di errore.
   
   
4. Gestione del gas: ogni operazione nell’EVM ha un costo di gas associato, che rappresenta le risorse computazionali necessarie per l’esecuzione. Se il gas specificato dall’utente si esaurisce, la transazione fallisce e lo stato viene ripristinato.
   
   
5. Cambiamenti di stato: un’esecuzione riuscita comporta cambiamenti di stato sulla blockchain, come l’aggiornamento dei saldi degli account.
   
   
6. Finalizzazione: dopo l’elaborazione, il nuovo stato viene propagato a tutti i nodi della rete. Questi aggiornano le loro copie della blockchain per riflettere le modifiche, garantendo il mantenimento del consenso in tutta la rete.

DApp su Ethereum

Le DApp (applicazioni decentralizzate) sono programmi software che operano su reti blockchain o su una rete di computer peer-to-peer (P2P). Sono autoesecutive e basate su smart contract che applicano regole predefinite, consentendo interazioni dirette tra gli utenti senza la necessità di intermediari.

A differenza delle app tradizionali, che vengono eseguite su server centralizzati, le DApp distribuiscono il programma su molti nodi, garantendo che nessuna singola entità abbia il controllo completo. Questa natura decentralizzata rende le DApp resistenti alla censura e alle interferenze di un’unica autorità. Utilizzando la tecnologia blockchain, le DApp offrono maggiore sicurezza, trasparenza e autonomia rispetto alle applicazioni tradizionali.

DApp popolari basate su Ethereum

Ethereum è diventato un hub per lo sviluppo di DApp in vari settori. Di seguito sono riportati alcuni esempi degni di nota:

• Uniswap: un exchange decentralizzato leader del settore (DEX) che consente agli utenti di scambiare direttamente criptovalute senza intermediari. Nel 2024, Uniswap gestiva miliardi di dollari di scambi mensili.
  
  
• Aave: una piattaforma di prestito DeFi open-source che consente agli utenti di prestare e prendere in prestito criptovalute. A settembre 2024, Aave aveva 12,6 miliardi di dollari bloccati nel suo sistema.

Ether e gas: alimentare la rete Ethereum

Comprendere Ether (ETH)

Ether (ETH) è la criptovaluta nativa della blockchain Ethereum e rappresenta il carburante per l’intera rete. ETH gioca un ruolo fondamentale nell’ecosistema Ethereum, permettendo le operazioni sulla blockchain e facilitando l’esecuzione di smart contract e DApp. Inoltre, i trader possono acquistare e detenere ETH come investimento a lungo termine, in modo simile a Bitcoin.

Spiegazione delle commissioni del gas

Le commissioni del gas sono le commissioni di transazione che gli utenti pagano sulla blockchain di Ethereum per effettuare transazioni ed eseguire smart contract. Queste commissioni sono espresse in frazioni di ETH chiamate Gwei, dove 1 ETH equivale a 1 miliardo di Gwei (o 1 Gwei = 10⁻⁹ ETH). In pratica, le commissioni di gas rappresentano il costo del lavoro computazionale necessario per elaborare le transazioni.

Il prezzo del gas è influenzato da fattori come l’offerta, la domanda e la capacità della rete al momento della transazione. Può variare notevolmente, oscillando tra pochi centesimi e oltre 100 dollari. Le commissioni del gas vengono calcolate utilizzando la seguente formula:

Commissioni del gas = unità di gas utilizzate * (commissione base + commissione prioritaria)

La commissione base è determinata dal protocollo e rappresenta il minimo necessario affinché una transazione venga considerata valida. Oltre a questa, gli utenti possono aggiungere una commissione prioritaria, che funge da incentivo per i validatori. Questa commissione aggiuntiva rende la transazione più interessante per i validatori, aumentando le probabilità che venga inclusa nel prossimo blocco.

Come acquistare ETH

Per interagire con la rete Ethereum, è necessario acquistare Ether (ETH), presente nell’App Crypto.com insieme a un elenco crescente di oltre 250 criptovalute e stablecoin supportate, tra cui Bitcoin (BTC), Polkadot (DOT), USD Coin (USDC) e Cronos (CRO).

Con l’App Crypto.com puoi acquistare ETH con USD, EUR, GBP e altre 20 valute fiat e spenderli presso oltre 80 milioni di esercenti in tutto il mondo utilizzando la carta Visa Crypto.com.

In alternativa, è possibile acquistare Ether su Crypto.com Exchange. Acquista ETH oggi stesso, scaricando l’App Crypto.com.

Conclusione

Ethereum ha ridefinito il panorama della tecnologia blockchain, offrendo una piattaforma versatile che va ben oltre le semplici transazioni digitali. La sua capacità di supportare smart contract e DApp ha aperto un mondo di opportunità, dalla DeFi all’arte digitale e molto altro. Il passaggio al meccanismo Proof of Stake ha migliorato l’efficienza e la sostenibilità di Ethereum, rendendolo una rete più accessibile e rispettosa dell’ambiente.

Con la continua evoluzione di Ethereum, il suo impatto su diversi settori industriali è destinato a crescere. Il progresso della piattaforma e l’aumento dell’adozione della tecnologia blockchain indicano un futuro in cui le DApp diventeranno sempre più integrate nella nostra vita quotidiana.

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