Che cos’è la prova di lavoro (PoW)? New Premier Guide 2024
Proof of Work (PoW) è il primo meccanismo di consenso a comparire sulla blockchain ed è utilizzato da molte catene pubbliche come Bitcoin, Litecoin, Ethereum (che è passato a PoS nel 2022) e molte altre.
Cos’è la prova di lavoro (PoW)?
Proof of Work (PoW) descrive un meccanismo di consenso che richiede a una rete di dispositivi di eseguire una quantità significativa di lavoro computazionale. Hal Finney ha adattato il concetto di “prova di lavoro riutilizzabile” utilizzando un algoritmo di hash sicuro 1 (SHA-1) a 160 bit nel 2004 per reimmaginare il concetto di token digitali.
Bitcoin, lanciato nel 2009, è stata la prima applicazione ampiamente adottata del concetto di PoW di Finney (Finney è stato anche il primo destinatario di una transazione Bitcoin). Il Proof of Work è alla base di molte altre criptovalute e consente un consenso sicuro.
Punti chiave
- Il Proof of Work (PoW) è un meccanismo di consenso decentralizzato che richiede ai partecipanti alla rete di spendere energia per risolvere numeri esadecimali crittografici.
- Il Proof of Work, noto anche come mining, si riferisce al guadagno di ricompense per aver completato il lavoro.
- Il Proof of Work consente l’elaborazione sicura delle transazioni peer-to-peer senza la necessità di terze parti fidate.
- Il Proof of Work su larga scala richiede un consumo energetico significativo, che aumenta con l’ingresso di altri minatori nella rete.
Comprendere la prova di lavoro (PoW)
Questa spiegazione si concentra sul ruolo della prova di lavoro nella rete Bitcoin. Il Bitcoin viene comunemente definito una criptovaluta; tecnicamente, si tratta di un token, una rappresentazione della proprietà del valore sulla blockchain del Bitcoin. La proprietà dei token può essere scambiata con oggetti equivalenti, un po’ come dare a qualcuno un dollaro per una caramella: ora il dollaro è suo e la caramella è sua.
Blockchain a prova di lavoro (PoW)
La blockchain è un registro distribuito che registra tutte le transazioni di Bitcoin, simile all’inserimento di transazioni in un foglio di calcolo. Ogni blocco è come una cella. Le informazioni come gli importi delle transazioni, gli indirizzi dei portafogli, l’ora e la data vengono registrate e crittografate nell’intestazione del blocco, un numero esadecimale creato attraverso la funzione di hash della blockchain.
Quando si crea un valore di hash, il valore di hash di ogni blocco sarà utilizzato nel blocco successivo. In questo modo si crea una catena immutabile di blocchi, poiché le informazioni di ogni blocco sono incluse nell’hash dell’ultimo blocco.
Valore HASH
Quando un blocco viene chiuso, il valore hash deve essere verificato prima di poter aprire un nuovo blocco. È qui che entra in gioco il Proof of Work. Il valore hash è un numero esadecimale crittografato a 64 bit. Con la tecnologia moderna, una grande quantità di dati può essere sottoposta a hash in pochi millisecondi. Tuttavia, i minatori cercano di indovinare il valore hash, il che richiede molto tempo dal punto di vista computazionale.
Il mining è il processo di convalida delle transazioni e di guadagno delle ricompense attraverso la risoluzione dei valori hash.
Numero casuale
Il valore hash include una serie di numeri chiamati nonce, che sta per “numero usato una volta”. Quando un miner (un programma su un nodo utilizzato per risolvere i valori hash) inizia l’attività di mining, utilizza un nonce pari a zero per generare il valore hash da informazioni pubblicamente disponibili.
Risolvere il problema dell’hash
Se il valore hash è inferiore all’obiettivo di rete corrente, il miner ha risolto con successo il valore hash. L’obiettivo di rete è il risultato matematico convertito in un numero esadecimale che determina la difficoltà di estrazione.
Se il valore hash è maggiore del valore target, il programma di mining incrementa il nonce di 1 e genera nuovamente il valore hash. I minatori dell’intera rete tentano di risolvere il problema dell’hash in questo modo. I minatori che risolvono i valori hash sulla blockchain Bitcoin ricevono una ricompensa per il lavoro corrente completato.
Proof of Work vs. Proof of Stake
I due meccanismi di consenso più diffusi sono Proof of Work e Proof of Stake. Il principale concorrente del Bitcoin, Ethereum, ha utilizzato il Proof of Work sulla sua blockchain fino al settembre 2022, quando è passato al Proof of Stake. Ecco alcune differenze fondamentali tra i due:
| Prova di lavoro | Prova di puntata |
| La verifica è effettuata dalla rete di minatori | La verifica viene effettuata dai partecipanti che forniscono Ether come garanzia. |
| Bitcoin ricompensa i minatori sia con i premi di blocco che con le commissioni di transazione. | L’Ether è usato solo per pagare le commissioni di transazione |
| Competitivo e richiede una notevole energia e potenza di calcolo. | Richiede meno potenza di calcolo ed energia |
Considerazioni
L’attività di mining è un processo competitivo, che rende la competizione tra coloro che dispongono della maggiore potenza di calcolo. Pertanto, i minatori si uniscono a pool di mining per aumentare le loro possibilità di ricevere ricompense, dal momento che è richiesto un lavoro computazionale competitivo.
Il Proof of Work è noto anche per il suo consumo energetico. L’Università di Cambridge tiene traccia del consumo energetico della rete Bitcoin e utilizza “stime ottimistiche” per determinarne l’utilizzo. L’energia utilizzata dalla rete è paragonabile a quella di alcuni piccoli Paesi; tuttavia, vale la pena notare che l’energia utilizzata dalle reti di dati industriali e dai data center supera di gran lunga quella della rete Bitcoin.
Il Proof of Work è anche un metodo di validazione molto più lento rispetto ad altri. Ad esempio, il numero di transazioni che si verificano supera la capacità di elaborazione della rete Bitcoin. Le transazioni rimangono nella mempool in attesa di essere convalidate, con tempi medi di conferma tra il 1° gennaio e il 9 febbraio 2023 che vanno da 7 a 91 minuti (per conferma si intende il momento in cui la transazione viene confermata). Il tempo medio di blocco per il Bitcoin rimane di 10 minuti, mentre il tempo medio di blocco per la rete Ethereum PoS è di 12 secondi dal settembre 2022.
Esempio di Proof of Work
La prova di lavoro prevede che i computer eseguano in modo casuale le funzioni hash fino a produrre un risultato con il numero minimo corretto di zeri iniziali. Ad esempio, il valore hash del blocco #842.533 estratto l’8 maggio 2024 è:
000000000000000000004f0f4988d6dee8c9d60100830d3d7633fffde5fdd986
La ricompensa del blocco hashato con successo è di 3,125 BTC e 0,17220833 BTC di commissioni.
Il nonce è 3.391.347.343 e ci sono 1.636 transazioni in questo blocco. Ricordiamo che il valore di hash viene generato e il nonce parte da zero; questo blocco è stato sottoposto a hash per 3,3 miliardi di volte dai minatori finché non è stato raggiunto un numero inferiore all’obiettivo.
Cosa significa Prova di lavoro (PoW)?
Il PoW richiede che i nodi della rete forniscano la prova di aver speso potenza di calcolo (cioè lavoro) in modo decentralizzato per ottenere il consenso e impedire a soggetti malintenzionati di prendere il sopravvento sulla rete.
Perché le criptovalute hanno bisogno di una prova di lavoro?
Poiché le reti come le blockchain delle criptovalute sono progettate per essere decentralizzate e peer-to-peer, è necessario un metodo per ottenere il consenso e la sicurezza. La prova di lavoro è un metodo ad alta intensità di risorse che protegge la rete. Esistono anche altri meccanismi di prova che richiedono meno risorse. Senza un meccanismo di prova, la rete e i dati memorizzati al suo interno sarebbero vulnerabili ad attacchi o furti.
Bitcoin usa la prova di lavoro?
Sì. Utilizza un algoritmo PoW basato sulla funzione hash SHA-256 per convalidare e confermare le transazioni ed emettere nuovi bitcoin.
In conclusione
Il Proof of Work è un meccanismo di consenso utilizzato da molte criptovalute per convalidare le transazioni sulla blockchain e premiare i token per la partecipazione alla rete. La prova di lavoro è un processo competitivo che tenta di generare un numero esadecimale inferiore all’obiettivo della rete utilizzando le informazioni sulle transazioni pubblicamente disponibili.
Con il consenso PoW, migliaia di programmi di mining lavorano su un blocco fino a quando il valore hash viene risolto, per poi passare al blocco successivo.