Limiti e complicazioni nell’adozione della Blockchain

Finora si è discusso dei vantaggi che la Blockchain può apportare nell’ambito delle supply chain. A fronte di questi benefici, questa tecnologia è, ad oggi, afflitta da alcune criticità e limitazioni che devono essere adeguatamente considerate prima di valutarne l’adozione.

Una delle problematiche più rilevanti è la scarsa scalabilità, ovvero la capacità della rete di gestire grandi quantità di dati in un breve periodo di tempo. Vitalik Buterin, il co-fondatore di Ethereum, ha adattato il teorema CAP (Consistency, Availability, Partition tolerance) al contesto Blockchain, coniando il termine “trilemma della Blockchain”, che indica la difficoltà nel combinare sicurezza, scalabilità e decentralizzazione, e di come, almeno al momento, se ne possano garantire soltanto due.

A titolo esemplificativo, le Blockchain pubbliche quali Bitcoin e Ethereum sono studiate per fornire decentralizzazione e sicurezza a scapito della scalabilità.

38 Infatti l’algoritmo di consenso impiegato, il Proof of Work, essendo particolarmente esoso in termini di sforzo computazionale, limita queste due piattaforme a poter processare rispettivamente una media di 5 e 15 transazioni al secondo²⁵, anche se Ethereum sta lavorando ad una implementazione dell’algoritmo Proof of Stake con l’aggiornamento a Eth2, per il quale si attende un miglioramento dell’ordine delle migliaia di transazioni al secondo²⁶. Sotto questo aspetto, le Blockchain private o consortium hanno performance superiori, dato che rispetto a quelle pubbliche viene sacrificata, almeno parzialmente, la decentralizzazione.

Hyperledger Fabric sostiene la possibilità di ottenere nella pratica velocità di migliaia di transazioni al secondo, comunque ancora insufficiente per gestire i potenziali picchi nelle catene di fornitura più complesse²⁷.

Fa sperare in un miglioramento della situazione un esperimento che ha portato al risultato di scalare le transazioni al secondo di Fabric da 3000 a 20000, grazie a interventi di ottimizzazione sulla gestione dei metadati, sul parallelismo e sulla gestione della memoria²⁸.

L’altro problema legato alla scalabilità, e che influisce direttamente sul throughput, è la latenza, ovvero il lasso di tempo che intercorre tra la validazione di un nuovo blocco e la sua visibilità su tutti i nodi della rete.

Così come per le transazioni al secondo, la latenza viene affetta negativamente dalle attività di mining, e perciò le meno performanti da questo punto di vista sono nuovamente le Blockchain pubbliche.

Prendendo nuovamente ad esempio Bitcoin, la media del tempo di conferma per una transazione si attesta intorno a i 10-15 minuti, ma può anche raggiungere picchi di alcuni giorni²⁹. Tali valori sono ben lontani dalla risposta quasi in tempo reale richiesta in supply chain, ed è quindi opportuno adottare soluzioni nelle quali le attività di mining siano limitate o assenti, come in quelle di tipo privato o consortium.

39 Figura 16 - Tempo di conferma medio delle transazioni in Bitcoin²⁹

Un’eventuale soluzione al problema della scalabilità aggraverebbe però un’altra criticità della Blockchain, rappresentata dalla dimensione e dal consumo di risorse.

La sicurezza e affidabilità della Blockchain, uno dei maggiori punti di forza di questa tecnologia, è garantita grazie all’enorme quantità di ridondanza dei dati, che vengono memorizzati in ogni nodo della rete. Per questo motivo, con il passare del tempo e all’aumentare delle transazioni eseguite, incrementa sempre di più lo spazio di archiviazione richiesto per mantenere le copie del ledger.

Basti pensare che durante il 2021 la dimensione di Bitcoin è aumentata da 320 GB fino a superare i 380 GB, un incremento di circa il 20%³⁰.

40 Figura 17 - Dimensione database Bitcoin³⁰

Tutto ciò causa un forte impatto sui costi necessari per operare un nodo, sia in termini dell’hardware richiesto, sia per il consumo di banda, limitando di conseguenza la decentralizzazione e perciò la sicurezza della rete, così come la possibilità di sfruttare dispositivi mobile come nodi attivi.

Al momento non esiste una soluzione definitiva a questo problema. Comprimere i dati non apporta grandi benefici dato che la Blockchain contiene dati per loro natura incomprimibili, quali chiavi pubbliche e firme digitali, e il pruning, ovvero la rimozione di dati non strettamente rilevanti, nega al nodo “incompleto” la possibilità di partecipare al processo di validazione delle transazioni, oltre a rendere necessario affidarsi ai full nodes nel caso si voglia recuperarne lo storico.

Può portare a risultati più cospicui sia in termini di scalabilità che in riduzione della dimensione occupata ai nodi l’uso di tecniche di sharding, ovvero il partizionamento della rete in sottoinsiemi più piccoli in modo da ridurre il carico di lavoro per i nodi non direttamente coinvolti.

41 Uno dei punti di dibattito contro l’impiego sarebbe la riduzione della sicurezza, dato che il controllo sul consenso non risulterebbe più globale, ed è per questo che, specialmente per l’adozione in Blockchain pubbliche, necessita di ulteriore sviluppo e perfezionamento, mentre il problema è molto più contenuto per quelle private, essendo il controllo già affidato a nodi sicuri.

Ethereum, con Eth2, punta a introdurre le shard chains nel 2023³¹, mentre è già disponibile sotto forma di canali per Hyperledger Fabric.

L’adozione in ambito supply chain introduce anche una criticità non presente nel contesto finanziario per il quale questa tecnologia è stata sviluppata. Nelle reti di criptovalute come Bitcoin e Ethereum, l’asset gestito è puramente digitale, e risiede solamente nella catena.

Invece, la supply chain si occupa, durante le fasi di produzione, spedizione e stoccaggio, di beni fisici e del loro stato, e perciò si rende necessario l’uso di sistemi IoT da affiancare alla merce per far fronte a questo divario.

Ciò porta diversi svantaggi: in primis, un sensore esterno va considerato all’atto pratico come una trusted third party, dato che ogni attore deve fidarsi dei dati da esso forniti. Inoltre, essendo potenzialmente separati dal prodotto da monitorare, è possibile che si verifichino errori nella lettura, se non manomissioni vere e proprie.

L’aggiunta di sistemi collegati alla rete rappresenta anche un possibile vettore di attacchi informatici se non vengono impiegate le adeguate tecniche di sicurezza, e potrebbe portare alla creazione di backdoor nei sistemi aziendali o l’utilizzo per attacchi DoS e DDoS, con impatti economici e danno di immagine enormi.

Infine, i sensori forniscono una frequenza di raccolta dati e un grado di precisione variabile a seconda della qualità stessa del prodotto IoT impiegato, e l’impiego di versioni costose può risultare ingestibile considerando la necessità di affiancarli a ogni partita.

Di conseguenza, considerando l’importanza della validità dei dati in ingresso nella Blockchain, occorre certificare i dati provenienti dai sensori, e ciò richiede l’assunzione di un ulteriore intermediario, i cui costi però dovrebbero risultare contenuti rispetto ad un garante incaricato di gestire tutte le transazioni tra i partner.

42 Ulteriore problematica strutturale della Blockchain è la mancanza, al momento attuale, di interoperabilità tra le diverse piattaforme. Esistono soluzioni volte a connettere Blockchain operanti sulla stessa rete, come Polkadot³² e Cosmos³³, ma non è possibile il passaggio di dati, ad esempio, tra Ethereum e Bitcoin.

Ciò non rappresenta un problema finché l’interazione avviene tra i soli partner della supply chain, ma può diventare limitante in caso di partnership temporanee o fusioni tra catene di fornitura diverse che usufruiscono di una loro rete Blockchain, dal momento che ricostruire l’infrastruttura non rappresenta una soluzione sostenibile.

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