Mining delle criptovalute alternative con il Raspberry Pi

Le criptovalute alternative, o altcoin, sono nate come moneta alternativa alla criptovaluta più nota e diffusa: il Bitcoin. Nel corso dell’articolo approfondiremo il concetto di altcoin, esaminando le principali criptovalute alternative presenti sul mercato, per poi presentare un progetto applicativo di mining di altcoin con il Raspberry Pi

Introduzione

Le altcoin sono le criptovalute alternative create dopo il successo della prima e più famosa moneta decentralizzata: il Bitcoin. Il successo ottenuto dal Bitcoin come prima moneta digitale basata su una rete di transazioni (la Blockchain) ha aperto la strada all’ingresso di nuove monete, in alcuni casi dimostratesi non solo un valido sostituto della moneta originale, ma anche una soluzione in grado di superarne i limiti e migliorarne le prestazioni in alcuni specifici ambiti applicativi. Si pensi ad esempio alla moneta IOTA, le cui caratteristiche superano molti limiti del Bitcoin, rendendola la soluzione ottimale per gestire le transazioni del mondo IoT. Numerose criptovalute di tipo altcoin sono state forgiate mirando ai punti deboli del Bitcoin, proponendosi come un’alternativa competitiva e vantaggiosa in grado di contrastare la complessità e pesantezza insita nella struttura Blockchain. Ad oggi si contano centinaia o forse migliaia di alternative coin, ma del resto ogni nuova criptovaluta può a tutti gli effetti considerarsi una altcoin.

La nascita delle altcoin

Anche se il Bitcoin è stata storicamente la prima criptovaluta ad essere creata (e tuttora rimane la più diffusa), essa rappresenta soltanto una delle centinaia o migliaia di criptovalute, ognuna delle quali si prefigge di migliorare il Bitcoin in qualche aspetto. Numerose, anche se non tutte, altcoin sono state sviluppate basandosi su tecnologie analoghe a quelle utilizzate dalla loro antesignana, il Bitcoin. Le accomunano quindi caratteristiche quali:

utilizzo della tecnologia peer to peer (P2P). Ciò consente alle monete digitali di non dipendere da alcuna banca o autorità centrale: le criptovalute sono monete decentralizzate e non soggette a regolamentazione. La gestione delle transazioni e la creazione di nuove monete viene eseguita esclusivamente con il contributo collettivo della rete;
natura open source: la maggior parte del codice (se non tutto) che implementa una criptovaluta è pubblico ed è potenzialmente possibile, per qualunque sviluppatore in grado di farlo, contribuire al suo sviluppo;
la validazione delle transazioni presenti nella rete viene seguita dai ‘miner’, normali utenti che contribuiscono a rafforzare l’attendibilità e la sicurezza della reste risolvendo sulle proprie macchine (in cambio di una ricompensa) degli algoritmi crittografici di una certa complessità.

In Figura 1 possiamo osservare una tipica topologia di rete peer to peer: tutti gli utenti collegati alla stessa rete sono in grado di collegarsi tra di loro senza necessità di passare da un server centrale.

Figura 1: la natura peer to peer tipica delle criptovalute

Sebbene molte funzionalità siano del tutto simili, le altcoin differiscono significativamente dal Bitcoin per una serie di aspetti quali: differenti algoritmi di Proof of Work (PoW), tipologia di risorse hardware richieste per eseguire il mining delle monete e aspetti legati alla sicurezza e al mantenimento dell’anonimato degli utenti. Storicamente, la prima altcoin di un certo rilievo è stata Namecoin, basata sullo stesso codice e sulla stessa Proof of Work utilizzati da Bitcoin e anch’essa con un numero totale di monete limitato a circa 21 milioni di unità. Nata nell’aprile del 2011, Namecoin differisce dal Bitcoin nel rendere il dominio utente meno visibile dall’esterno, consentendo ai singoli utenti di registrarsi e di eseguire mining utilizzando i propri domini, garantendo così una maggiore anonimità. Altri esempi importanti di altcoin includono Litecoin, Dogecoin, Ethereum (la seconda criptovaluta in termini di capitalizzazione dopo il Bitcoin), e Ripple. Insieme a Bitcoin e Ethereum, Litecoin completa la triade delle criptovalute più significative in termini di diffusione ed è considerata un concorrente diretto del Bitcoin. Introdotta nell’ottobre del 2011, poco tempo dopo il debutto di Namecode, Litecoin è stata pubblicizzata con lo slogan 'silver to Bitcoin's gold' (l'argento, contrapposto all’oro del Bitcoin), ribadendo la sua innata caratteristica di moneta “leggera” adatta più alle piccole spese che non ai grandi investimenti. Anche se fondamentalmente simile nel codice e nelle funzionalità al Bitcoin, Litecoin si differenzia in alcuni aspetti essenziali. Anzitutto, l’approvazione delle transazioni in Litecoin richiede un tempo molto inferiore rispetto al Bitcoin. Litecoin impiega infatti circa 2,5 minuti per confermare un blocco di transazioni criptate, contro i 10 minuti richiesti da Bitcoin. Inoltre, il numero massimo di monete che possono essere create in Litecoin è pari a circa 84 milioni, ben quattro volte superiore rispetto al numero massimo consentito da Bitcoin (e anche da Namecoin).

Scrypt versus SHA-256

La maggiore velocità di Litecoin nell'approvare un blocco di transazioni è determinata dalla tecnica utilizzata per implementare la Proof of Work. In Litecoin, la PoW non si basa infatti sulla risoluzione di complessi algoritmi crittografici, ma bensì sull’esecuzione di Scrypt, una funzione di hash alternativa alla classica SHA-256 utilizzata da molte altre criptovalute. La funzione di hash Scrypt è stata inizialmente implementata dal team di sviluppo Litecoin per evitare il mining della moneta attraverso chip dedicati (ASIC). Per fare mining di una criptovaluta, le opzioni disponibili sono: CPU, GPU oppure ASIC. Questi ultimi sono ottimizzati a livello hardware per l'esecuzione di un determinato algoritmo e possono pertanto vantare prestazioni di gran lunga superiori rispetto a una CPU o GPU. Ne consegue che gli ASIC riescono a raggiungere un hashrate superiore. L’algoritmo Scrypt è stato proprio introdotto per evitare che i miner dotati di dispositivi ASIC potessero surclassare chi invece poteva contare solo su CPU e GPU. La caratteristica principale della funzione Scrypt è quella di fare by design un utilizzo esteso della memoria RAM: un aspetto che, almeno inizialmente, creava delle complicazioni nell’implementazione ASIC. Con il passare del tempo, tuttavia, la difficoltà di implementazione di Scrypt a livello ASIC è stata superata e oggi sono disponibili circuiti integrati custom in grado di fare mining di ogni criptovaluta basata su tale algoritmo. In Figura 2 possiamo osservare un dispositivo miner ASIC con interfaccia USB, in grado di fare mining sulle criptovalute che utilizzano Scrypt.

Figura 2: un ASIC USB per il mining di Litecoin e altre criptovalute simili

Anche se numerose criptovalute (tra cui Bitcoin) utilizzano l’algoritmo di hash SHA-256, ne esistono molte altre che utilizzano l’algoritmo Scrypt (tra cui Litecoin) ed alcune basate su algoritmi di hash specialistici come X11, X13, X15, NIST5, e 100% Proof of Stake.

Mining con il Raspberry Pi

È ora giunto il momento di passare dalla teoria alla [...]

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