Principles of Cryptocurrency Design

CdL Magistrale Informatica - Univ. Roma Tor Vergata
AA 2025/2026

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Orario lezioni

Lunedì: 9:00 - 11:00, PP2, Aula 5
Giovedì: 14:00 - 16:00, SoGeNe, Aula 13

Diario delle lezioni

2 marzo 2026: Introduzione al corso e descrizione del programma di massima. Introduzione al problema Byzantine Broadcast nel modello sincrono con PKI setup. ([1]: Cap. 3)
Appunti ed esercizi.
5 marzo 2026: Il protocollo di Dolev-Strong per il problema Byzantine Broadcast. ([1]: Cap. 3, si veda anche [DL83]). Sistemi di firme digitali, richiami sul sistema RSA.
Appunti ed esercizi.
9 marzo 2026: Impossibilità del problema Byzantine Broadcast senza PKI setup in presenza di n/3 o più nodi corrotti. ([1]: Cap. 2 e 4, si veda anche [FLM86]). Introduzione ai test di primalià probabilistici polinomiali.
Appunti ed esercizi.
12 marzo 2026: Analisi di un protocollo probabilistico per il problema Byzantine Broadcast senza PKI setup che funziona con alta probabilità in presenza di meno di n/3 nodi corrotti. ([1]: Cap. 5)
Appunti ed esercizi.
16 marzo 2026: Il modello asincrono e introduzione al teorema FLP di impossibilità ([1]: Cap. 12, si veda anche [FLP85])
Appunti ed esercizi.
19 marzo 2026: Dimostrazione del teorema FLP ([1]: Cap. 12, si veda anche [FLP85])
Appunti ed esercizi.
26 marzo 2026: Analisi di un protocollo probabilistico asincrono per Byzantine Agreement ([Ben-Or83])
Appunti ed esercizi.
30 marzo 2026: Esercitazione.
8 aprile 2026: L'ambiente permissionless e introduzione al protocollo di consenso in Bitcoin: proof-of-work per prevenire attacchi Sybil e consenso sulla longest PoW chain. ([2]: Cap. 2, si vedano anche [N08] e l'iniziale scambio di mail.)
Appunti ed esercizi.
13 aprile 2026: Blockchain e proof-of-work: dettagli implementativi ed esempi in python. ([2]: Cap. 2)
Appunti ed esercizi. Codice.
16 aprile 2026: Le transazioni: input e output, locking e unlocking script. La coinbase transaction e la generazione di nuovi coin. ([2]: Cap. 3, si veda anche [AH23]: Cap. 6)
Appunti ed esercizi.

Testi di riferimento

[1] Foundations of Distributed Consensus and Blockchains
Elain Shi
Book manuscript 2020, disponibile qui: https://distributedconsensus.net/

[2]: Bitcoin and Cryptocurrency Technologies
Arvind Narayanan, Joseph Bonneau, Edward W. Felten, Andrew Miller, and Steven Goldfeder
Princeton University Press, 2016

(Una versione preliminare di questo libro e altro materiale collegato è liberamente scaricabili qui: http://bitcoinbook.cs.princeton.edu/)

[3]: Mastering the Lightning Network
Andrea M. Antonopoulos, Olaoluwa Osuntokun, and Rene Pickhardt
O'Reilly, 2021

(I capitoli di questo libro sono liberamente scaricabili qui: https://github.com/lnbook/lnbook)

Altri riferimenti

[DL83]: Danny Dolev and H. Raymond Strong. Authenticated algorithms for Byzantine agreement. SIAM Journal on Computing, 12(4):656–666, 1983.

[Ben-Or83]: Michael Ben-Or. Another advantage of free choice (extended abstract) completely asynchronous agreement protocols. In Proc. of the 2nd Annual ACM Symp. on Principles of distributed computing (PODC'83), pages 27–30, 1983.

[FLP85]: Michael J. Fisher, Nancy A. Lynch, and Michael S. Paterson. Impossibility of distributed consensus with one faulty process. Journal of the ACM (JACM), 32(2):374-382, 1985.

[FLM86] Michael J. Fischer, Nancy A. Lynch, and Michael Merritt. Easy impossibility proofs for distributed consensus problems. Distributed Computing, 1:26–39, 1986.

[N08] Satoshi Nakamoto. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System, 2008.
https://bitcoin.org/bitcoin.pdf

Modalità d'esame

L'esame consiste nella presentazione di un lavoro scientifico oppure nella realizzazione di un progetto pratico, e in una prova orale sugli argomenti del corso.

Ricevimento studenti

Durante il periodo delle lezioni (Marzo 2026 - Giugno 2026):
Giovedì 16:00 - 18:00 oppure su appuntamento.

Al di fuori del periodo delle lezioni:
Su appuntamento.

Contatti

Francesco Pasquale
Università di Roma "Tor Vergata"
Via della Ricerca Scientifica, 1 - 00133 Roma - Italy
Edificio: Sogene - Primo Piano - Corridoio B1 - Stanza 1212
Tel.: +39 06 7259 4670
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