Matematica | Informatica
Hangxin Liu, 2007 | Porza, TI
Questo progetto analizza i principi matematici e crittografici alla base della blockchain con l’obiettivo di comprenderne concretamente il funzionamento tramite la costruzione di un modello sperimentale. A tal fine è stato sviluppato un tool didattico, sotto forma di criptovaluta semplificata in Python, che permette di visualizzare i meccanismi fondamentali di una blockchain. Dopo lo studio della crittografia moderna e dell’algoritmo RSA, il sistema implementa portafogli digitali, firme digitali, funzioni hash e un meccanismo di consenso basato su Proof of Work. I risultati mostrano come un modello funzionante permetta di osservare come la crittografia garantisca sicurezza, autenticità e integrità delle transazioni.
Argomento
Il lavoro si colloca nell’ambito della crittografia moderna e della sicurezza informatica, con particolare attenzione all’algoritmo RSA e al funzionamento delle blockchain utilizzate nelle criptovalute. Il progetto combina uno studio teorico della crittografia con la realizzazione pratica di una blockchain semplificata che permette di visualizzare il funzionamento delle transazioni, delle firme digitali e della validazione dei blocchi.
Metodologia
Il progetto combina ricerca teorica e implementazione informatica. Nella prima fase sono stati studiati i fondamenti della crittografia, tra cui crittografia simmetrica e asimmetrica, aritmetica modulare, numeri primi, funzioni hash e blockchain. Nella seconda fase è stata sviluppata una criptovaluta didattica in Python che include la generazione di chiavi RSA per i portafogli digitali, la creazione e verifica di firme digitali, una struttura blockchain per memorizzare le transazioni e un semplice algoritmo di Proof of Work per validare i blocchi.
Risultati
Il risultato principale del progetto è la realizzazione di una blockchain didattica funzionante che consente di simulare il processo di creazione e validazione dei blocchi. Il sistema consente di creare portafogli digitali, generare e firmare transazioni e aggiungere nuovi blocchi alla catena tramite Proof of Work. La simulazione mostra che le transazioni possono essere verificate tramite firme digitali RSA e che i blocchi sono collegati tramite hash crittografici. Qualsiasi modifica ai dati di un blocco altera il suo hash e rompe la catena, rendendo evidente il ruolo delle funzioni hash nel garantire l’integrità e l’immutabilità dei dati. Il modello evidenzia quindi come i principali meccanismi crittografici alla base delle blockchain contribuiscano alla sicurezza delle transazioni digitali.
Discussione
I risultati confermano che la costruzione di una blockchain semplificata rappresenta uno strumento efficace per comprendere i principi matematici e informatici alla base delle criptovalute. Il tool sviluppato permette non solo di visualizzare, ma anche di sperimentare direttamente il ruolo delle firme digitali RSA nell’autenticazione delle transazioni, delle funzioni hash nel garantire l’integrità dei dati e del Proof of Work nel processo di validazione dei blocchi. Questo approccio rende il modello particolarmente utile in ambito didattico, poiché consente di tradurre concetti teorici complessi in un sistema concreto e interattivo. Le semplificazioni adottate, quali l’assenza di una rete di nodi e l’utilizzo di meccanismi di consenso e sicurezza semplificati, non ne compromettono l’efficacia come strumento didattico per comprendere il funzionamento fondamentale delle tecnologie blockchain.
Conclusioni
Questo lavoro dimostra che la costruzione di una blockchain semplificata può costituire un efficace strumento per comprendere concretamente i principi della crittografia moderna applicati alle tecnologie decentralizzate. In particolare, lo sviluppo del tool didattico evidenzia come sia possibile ricostruire e analizzare i meccanismi fondamentali di una blockchain per fini educativi e di comprensione. Il progetto mette in luce il legame tra matematica, crittografia e informatica nella sicurezza delle transazioni digitali. Per quanto riguarda gli sviluppi futuri, è possibile distinguere due direzioni principali. Da un lato, sul piano teorico, il lavoro potrebbe essere esteso allo studio di tecnologie emergenti, come il calcolo quantistico, e del loro impatto sulla sicurezza degli algoritmi crittografici attuali. Dall’altro lato, sul piano pratico, il tool sviluppato potrebbe essere migliorato introducendo una simulazione di rete distribuita più realistica, meccanismi di consenso alternativi e funzionalità aggiuntive per rendere il modello ancora più vicino alle blockchain reali.
Valutazione del lavoro espressa dall’esperto
Dr. Daniele Malpetti
La candidata ha realizzato uno strumento didattico per comprendere e spiegare il funzionamento della blockchain, corredato da codice eseguibile e da un approfondimento teorico. Ha sviluppato autonomamente le funzioni necessarie, modellizzando una blockchain semplificata, dimostrando capacità di programmazione e comprensione dei concetti sottostanti. Il lavoro è arricchito da un video esplicativo che illustra in modo chiaro la teoria di riferimento. Nel complesso, la candidata ha prodotto un tutorial dal taglio didattico ben strutturato, accessibile e didatticamente molto valido.
Menzione:
Bronzo
Liceo cantonale di Lugano 2, Lugano-Savosa
Docente: Francesco Züger