Analisi della sicurezza delle reti blockchain

Abstract

Bitcoin, essendo una tecnologia blockchain rivoluzionaria e ampiamente utilizzata, funziona su una rete aperta, decentralizzata e peer-to-peer, protetta da tecniche crittografiche, tra cui il Proof-of-Work (PoW) e le firme digitali. Nonostante le sue solide fondamenta, Bitcoin è afflitto da una moltitudine di minacce e attacchi alla sicurezza che possono comprometterne l'integrità e l'affidabilità.

Lo studio ha comportato un'analisi approfondita del protocollo Bitcoin, dalla validazione delle transazioni e creazione dei blocchi, fino alla comunicazione peer-to-peer e ai protocolli di consenso. È stata creata una rete Bitcoin privata in modalità di test di regressione (regtest) con una serie di nodi interconnessi, progettati per simulare condizioni reali di rete. Sono stati sviluppati script in Python per consentire l’accesso programmatico alla rete, facilitando così la simulazione e il test di diverse modalità di attacco contro i nodi della rete.

Attraverso l’esecuzione di queste simulazioni, la tesi identifica possibili vulnerabilità della rete Bitcoin e ne valuta la robustezza contro attacchi come quelli di Denial-of-Service (DoS) e altre debolezze a livello di rete. I risultati sono significativi in quanto mettono in evidenza aree di miglioramento e propongono concetti di mitigazione per aumentare la resilienza della rete contro le attuali minacce informatiche.

Questo studio apporta un contributo rilevante sia agli aspetti applicativi che teorici della sicurezza, aumentando il livello di consapevolezza riguardo al funzionamento interno di Bitcoin e alle sue misure di protezione. Inoltre, sottolinea la necessità di studi continui in ambito sicurezza per garantire fiducia e stabilità nelle valute digitali decentralizzate.

Parole chiave: Sicurezza informatica, Blockchain, Bitcoin, Protocollo di comunicazione, Sicurezza di rete.

Bitcoin, being a groundbreaking and pervasively used the blockchain technology, is run on an open, decentralized peer-to-peer network that is protected by cryptographic techniques, including Proof-of-Work (PoW) and digital signatures. Notwithstanding its strong underlying foundation, Bitcoin is plagued by a myriad of security threats and attacks that can compromise its integrity and trustworthiness. The study entailed an in-depth examination of the Bitcoin protocol, from transaction validation and block creation to peer-to-peer communication and consensus protocols. A private Bitcoin network was established in regression test mode with a series of interconnected nodes intended to simulate real network conditions. Python scripts were created to allow programmatic access to the network, thereby facilitating the simulation and testing of diverse attack modes against network nodes. With the deployment of these simulations, the thesis identifies possible weaknesses of the Bitcoin network and evaluates its robustness against attacks like Denial-of-Service (DoS) attacks and other network-level vulnerabilities. The results are insightful in the way that they point out areas of improvement and provide mitigation concepts to improve the network's robustness against current cyber threats. This study contributes significantly to applied and theoretical aspects of security, raising the level of awareness of internal operations of Bitcoin and its security measures. Besides, it emphasizes the need for ongoing security studies to ensure trust and stability in decentralized digital currencies. Keywords: Cybersecurity, Blockchain, Bitcoin, Communications protocol, Network security.