Massimo Bernaschi Istituto Applicazioni del Calcolo-C.N.R.

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Gabriela Arianna Leone
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1 Massimo Bernaschi Istituto Applicazioni del Calcolo-C.N.R.

2 Bitcoin in (super) sintesi Bitcoin è una cripto-moneta decentralizzata open source Non dipende dalla fiducia in una particolare istituzione Non è la prima moneta digitale! Fin dal 1982 erano state poste le basi per il cash digitale* Proposta da Satoshi Nakamoto Equivalente al contante (non è una carta di credito!) ma circolante su Internet Il software che implementa il protocollo Bitcoin è continuamente in esecuzione su una rete di computer peer-to-peer. * David Chaum Blind signatures for untraceable payments 2

3 Aspetti di sicurezza di Bitcoin Sicurezza intesa come affidabilità e robustezza Impedire che si possa spendere moneta non propria Impedire che si possa spendere più volta la stessa moneta (problema della doppia-spesa) Sicurezza intesa come riservatezza Proteggere la reale identità dei partecipanti alle transazioni. 4

4 Cosa serve per effettuare una transazione? Una chiave pubblica (indirizzo Bitcoin) ed una chiave privata Per inviare bitcoin è sufficiente che il mittente conosca la chiave pubblica del destinatario Possono essere definite (circa)10 48 diverse chiavi pubbliche Per spendere bitcoin è necessario conoscere la propria chiave privata Possono essere definite (circa)10 77 diverse chiavi private Il partecipante richiede ma non sceglie le chiavi Il partecipante deve proteggere la chiave privata. Quasi sempre con una password applicata al proprio portafoglio. 5

5 La block chain: il libro mastro di Bitcoin Problema della doppia spesa: spendere più volte gli stessi soldi Alice compra qualcosa da Bob (cedendo quindi la proprietà di alcuni bitcoin) Alice compra qualcosa da Charlie usando gli stessi bitcoin utilizzati per acquistare da Bob È soprattutto per eliminare questa possibilità, senza dover ricorrere ad un autorità centrale, che Bitcoin utilizza la block chain Ogni nodo della rete ha una copia dell intero libro mastro delle transazioni (a maggio 2015 occupa circa 33 GigaByte) La block chainnonècifrata e può essere acceduta ed analizzata da chiunque. 6

6 Soluzione al problema della doppia spesa (1) Bob non tenta di verificare la transazione da solo ma chieda a tutti di partecipare alla verifica. In sostanza Bob: Trasmette a tutti (broadcast) la possibile transazione e chiede di aiutare a determinare se è legittima Quando un numero sufficiente di partecipanti conferma che quei bitcoin appartengono ad Alice, assume che la transazione sia accettabile Bob accetta i bitcoin e tutti aggiornano la block chain Se Alice tenta di spendere gli stessi bitcoin con Charlie, altri partecipanti lo noteranno ed indicheranno che c è un problema con quella transazione. Sembra facile 7

7 Soluzione al problema della doppia spesa (2) Ci sono almeno due problemi con questa soluzione: 1. Quando il numero di partecipanti è sufficiente? 2. Cosa succede se Alice crea uno zilione di identità fittizie che comunicano sia a Bob sia ad Charlie che la transazione è valida? La soluzione è apparentemente contro intuitiva ma elegante ed è in realtà la combinazione di due idee: 1. Rendere (artificialmente) costoso, dal punto di vista computazionale, validare le transazioni 2. Premiare i partecipanti che validano le transazioni. 8

8 Soluzione al problema della doppia spesa (3) Per validare una transazione bisogna risolvere un puzzle numerico (proof of work) Il puzzle è pensato in modo da richiedere in media10 minuti per essere risolto, considerando l intera potenza di calcolo dei partecipanti Determina la granularità temporale di Bitcoin Il meccanismo del proof of work può essere visto come una competizione per validare le transazioni Il primo che risolve il puzzle, validando la transazione, riceve un premio in bitcoin. 9

9 Soluzione al problema della doppia spesa (4) Un partecipante scorretto che volesse far accettare una transazione maliziosa dovrebbe risolvere il puzzle prima degli altri La probabilità di un miner di essere il primo a validare una transazione è (circa) uguale alla percentuale che ha di tutta la potenza di calcolo coinvolta nel processo di validazione Fino a quando i partecipanti onesti hanno più potenza di calcolo aggregata è altamente improbabile che l attacco abbia successo I partecipanti cercano varie soluzioni per aumentare le loro possibilità di vincere la competizione Mining pools Hardware specializzato. 10

10 Anonimicità dei bitcoin (1) I bitcoin sono considerati ragionevolmente anonimi perché gli indirizzi Bitcoin derivano da chiavi pubbliche che potrebbero rappresentare chiunque in Internet Nella block chain non sono mai salvate informazioni sugli indirizzi IP I partecipanti sono incoraggiati ad avere molti indirizzi Bitcoin In realtà l anonimicità di Bitcoin non è garantita! Reid and Harrigan: An analysis of anonymity in the bitcoin system raggruppano indirizzi bitcoin per definire utenti incrociano i dati con altre fonti (forum, blog, etc.) arrivano ad identificare un ladro 11

11 Anonimicità dei bitcoin (2) Koshy, Koshy and McDaniel An analysis of Anonymity in Bitcoin Using P2P Network Traffic hanno sviluppato un client bitcoin (CoinSeer) analizzato tracce della comunicazione nella rete peer-to-peer individuato circa 1000 coppie: indirizzo Bitcoin indirizzo IP Possibili estensioni al protocollo Bitcoin per garantire l anonimicità I. Miers, C. Garman, M. Green, and A. D. Rubin. Zerocoin: Anonymous Distributed E- Cash from Bitcoin. IEEE Symposium on Security and Privacy,

12 Cinque modi di perdere l anonimato 1. Pubblicare il proprio nome e l indirizzo Bitcoin 2. Scambiare bitcoin con una moneta tradizionale 3. Comprare merce con bitcoin 4. Usare un portafoglio remoto 5. Non usare unavpn cifrata o la rete TOR. 13

13 Chi usa la pseudo-anonimicità di bitcoin? Chi vuole ricevere un pagamento che non può giustificare 14

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15 Possibili attacchi all equilibrio di Bitcoin Formazione di un cartello di miner Un gruppo che detenga > 50% della capacità di mining può sovvertire qualsiasi regola basata sul consenso La formazione di un cartello è improbabile ma non impossibile controlla ~ il 36% della capacità di mining Un cartello potrebbe sfruttare la doppia spesa ma il guadagno sarebbe limitato perché il valore dei bitcoin diminuirebbe velocemente Attacco stile Goldfinger È improbabile che qualcuno possa cercare di sfruttare una posizione short su Bitcoin I governi (e le loro istituzioni finanziarie) sono la più plausibile fonte di attacchi di questo tipo. 16

16 Conclusioni: Sicurezza Bitcoin pro e contro riporta una descrizione dei furti (noti) di Bitcoin I 10 maggiori hanno comportato la perdita di ~ bitcoin (praticamente) Impossibili truffe di tipo doppia spesa Difficile (ma non impossibile) tracciare transazioni Nessun meccanismo ufficiale per cancellare transazioni Vedi comunque Fondamentale la scelta di una buona password di protezione della chiave privata Se si perde la propria chiave privata si perdono i propri bitcoin!!! 17

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