Cos’è la prova di scambio (PoS)? Nuova Guida Premier 2024
Rispetto ai database standard con autorità centrale, blockchain è una rete decentralizzata peer-to-peer a cui chiunque può partecipare. I sistemi blockchain classici si basano sulla crittografia e formano una catena sequenziale di blocchi di dati scritti uno dopo l’altro. Hanno alcune proprietà fondamentali, a seconda di come vengono scritti nella blockchain.
Per far funzionare correttamente il sistema e considerando che i nodi della blockchain sono indipendenti l’uno dall’altro, ogni nodo deve aderire a regole specifiche (ma uniformi) per convalidare le transazioni della blockchain e scrivere i blocchi nella catena. Questo insieme di regole è noto come algoritmo di consenso della blockchain.
In questo articolo esploreremo l’algoritmo di consenso Proof of Stake (PoS), i suoi vantaggi e svantaggi e come si differenzia da un altro algoritmo di consenso altrettanto popolare noto come Proof of Work. Infine, si potranno conoscere alcuni progetti blockchain basati sull’algoritmo PoS.
Cos’è l’algoritmo di consenso PoS e come funziona?
Proof of Stake (PoS) è un algoritmo utilizzato per convalidare la proprietà della valuta digitale all’interno di un pool totale di azioni. L’algoritmo di consenso PoS è il secondo algoritmo più popolare implementato nelle criptovalute. Come idea, l’algoritmo Proof of Stake è stato proposto sul forum Bitcointalk nel 2011 e la criptovaluta PeerCoin ha implementato il protocollo per la prima volta nel 2012.
L’algoritmo richiede partecipanti alla rete – proprietari di criptovalute. Essi si uniscono a gruppi e delegano i loro diritti di estrazione dei token a un partecipante che forma un pool di partecipanti per tutti i delegati. Tali nodi della rete sono chiamati validatori.
Il sistema Proof of Stake è stato creato come alternativa al Proof of Work, con l’obiettivo di superarne gli svantaggi, come l’enorme consumo di energia computazionale. Questo meccanismo riduce il lavoro di calcolo necessario per convalidare le transazioni e proteggere i blocchi del libro mastro distribuito. Il metodo PoS sostituisce essenzialmente la potenza di elaborazione con una puntata, in cui la rete determina la capacità di mining di un individuo. I proprietari puntano i loro token per ottenere la capacità di convalidare nuovi blocchi e diventare “validatori”.
I validatori eseguono il processo di convalida delle transazioni, garantendo la correttezza delle transazioni all’interno dei blocchi. Se l’operazione è corretta, aggiungono il blocco alla blockchain e ricevono una ricompensa per il loro contributo. Tuttavia, se i validatori propongono l’aggiunta di un blocco con dati intenzionalmente errati, perderanno alcune attività puntate come penalità.
Nell’algoritmo PoS, tutte le monete possono essere pre-generate e poi distribuite tra i membri della rete. Esistono diverse implementazioni dei meccanismi di consenso della blockchain PoS, elencate di seguito Sistemi PoS:
Prova delegata della posta in gioco (DPoS)
Questo algoritmo si differenzia dal classico sistema di consenso a libro mastro distribuito PoS principalmente per il tentativo di superare il principale inconveniente dell’algoritmo, ovvero il rischio di centralizzazione. Nel DPoS, il diritto di approvare le transazioni di criptovaluta è delegato dai titolari dei token ai validatori, che sono votati dai titolari.
Ogni membro della rete che possiede una certa quantità di criptovaluta può diventare un validatore. Tuttavia, in qualsiasi momento, i voti per quel validatore possono essere ritirati per sostenere un altro validatore. Tuttavia, il DPoS presenta anche degli svantaggi. In particolare, il rischio è la scarsa partecipazione dei partecipanti alla rete, dopo la quale DPoS si trasforma in PoS, e non si può escludere la collusione dei rappresentanti.
Prova della posta in gioco in affitto (LPoS)
Questo tipo di PoS prevede l’affitto di azioni di prova della proprietà. Si tratta di un pool di partecipanti alla rete che affittano le loro quote a partecipanti con una grande quantità di criptovaluta, formando un nodo. Grazie alle criptovalute affittate, i partecipanti alla rete hanno l’opportunità di guadagnare la loro quota di criptovaluta dai nodi di mining; altrimenti, la possibilità di ricevere ricompense è ridotta a causa della piccola quota di partecipanti alla rete nell’intero mercato di una determinata criptovaluta.
Il processo di estrazione di criptovalute basato sul consenso PoS è chiamato forging. Comporta la creazione di un nodo master in esecuzione su un computer dedicato che di solito è sempre connesso a Internet. Il computer dedicato gestisce un portafoglio di criptovalute con una quantità minima di criptovalute. Per i nodi master è redditizio operare solo con criptovalute con un valore di popolarità basso e trascurabile. Se il loro valore aumenta, è possibile diventare un grande proprietario e gestire il proprio nodo master.
Punti chiave
- Proof of Stake è un protocollo per aggiungere nuovi blocchi e convalidare le transazioni.
- PoS è più ecologico e più veloce, ma tende a essere centralizzato: chi possiede una quantità critica di token può controllare la rete.
- I sistemi PoS sono stati creati come alternativa al Proof of Work, con l’obiettivo di superarne gli svantaggi, come l’enorme consumo di energia.
Pro e contro dell’algoritmo Proof of Stake (PoS)
Con lo sviluppo delle tecnologie crittografiche, emergono sempre più algoritmi di consenso diversi, ognuno dei quali deve essere migliore del precedente per guidare lo sviluppo delle reti blockchain. Il Proof of Stake, uno dei meccanismi di consenso più diffusi oggi, presenta vantaggi e svantaggi.
Vantaggi dell’algoritmo Proof of Stake (PoS)
Questo algoritmo di consenso presenta molti vantaggi notevoli.
1. Ecocompatibile
La sostenibilità della tecnologia crittografica è una questione spinosa, poiché i processi di estrazione di nuove valute e il mantenimento di altri importanti processi del sistema blockchain (tra cui vari algoritmi di consenso, uno dei quali è PoS) consumano molta energia. A differenza di altri tipi di algoritmi, PoS è un algoritmo ad alta efficienza energetica che non richiede un consumo elevato grazie all’ottimizzazione dei modelli matematici su cui opera il meccanismo di consenso. Ciò consente di ridurre il consumo energetico e di ridurre significativamente l’impatto ambientale del processo di estrazione.
2. Alto livello di sicurezza
Un attacco al 51% è un attacco a una rete blockchain. È caratterizzato dal fatto che una persona, un gruppo o un’organizzazione ottiene il controllo della maggior parte del tasso di hash (potenza di hashing) della rete. In questo caso, l’attaccante avrebbe il potere di riordinare o cancellare le transazioni. Ad esempio, l’eliminazione delle transazioni consente all’aggressore di spendere due volte le criptovalute. L’attaccante può anche impedire la conferma delle transazioni o il mining da parte di altri minatori, il che può portare a guasti della rete.
Nel caso dell’algoritmo PoS, per effettuare un “attacco al 51%”, bisognerebbe possedere più della metà delle monete in circolazione di una criptovaluta, il che equivale a una notevole somma di denaro. Anche se un attaccante riuscisse a raccogliere una somma così significativa, l’attacco diventerebbe economicamente irragionevole.
3. Commissioni basse
Le commissioni diventano spesso un ostacolo per i minatori. In un certo senso, il mining con sistemi PoS è la scelta migliore per molti esperti nell’estrazione di nuovi blocchi in una rete di ledger distribuiti. Il sistema convalida rapidamente le transazioni, ha basse commissioni ed è facile da usare, consentendo di ottenere alti rendimenti durante l’estrazione di nuovi blocchi nella rete blockchain. Rispetto al sistema di consenso Proof of Work (PoW), PoS offre costi molto bassi per l’estrazione di nuovi blocchi, che dipende comunque dalla rete blockchain.
Svantaggi dell’algoritmo Proof of Stake (PoS)
Parliamo ora degli svantaggi di questo algoritmo di consenso.
1. Alto livello di centralizzazione
Questi fondi sono solitamente detenuti da poche persone. Ad esempio, è difficile scegliere un prezzo per un’ICO che attiri il massimo numero di acquirenti, garantendo al contempo che una grande quantità di fondi non finisca nelle mani di una sola persona. Man mano che la valuta si accumula, i nodi guadagnano una grande quantità di potenza di elaborazione nella rete. I grandi proprietari possono votare per decidere l’ulteriore sviluppo della rete (come in NEO, ecc.). Ciò ha un impatto negativo sulla credibilità di questo meccanismo di consenso per molti minatori.
2. Il problema del “nulla in gioco
La prova del lavoro dei partecipanti è garantita da leggi fisiche. Se colpevoli, non possono “rompere” l’apparecchiatura e recuperare l’elettricità. Si tratta di una penalità sostanziale: sprecano elettricità e non guadagnano denaro. In Proof of Stake, la sanzione esiste solo all’interno del sistema: i giocatori non etici perdono i depositi che hanno congelato. Una volta ritirati, gli utenti sono immuni. Questo è il “nulla in gioco”: la minaccia di creare un fork di valuta rimuovendo i propri fondi.
3. Limitazione
Per partecipare alla rete come convalidatore, è necessario acquistare una criptovaluta, per la quale è necessario spendere valuta fiat – cioè, è necessario investire in questo business in qualche modo. A volte i requisiti della rete possono essere elevati e non tutti possono permetterseli. D’altra parte, più alto è il rapporto di validatori, maggiore è la possibilità che vengano selezionati per verificare un blocco di transazioni. Tuttavia, c’è sempre una possibilità in ogni caso: alcuni blocchi non vengono verificati da una sola persona, ma, ad esempio, da un gruppo di persone contemporaneamente. I migliori validatori acquistano di proposito i token e li consolidano per guadagnare il più possibile.
Differenze tra PoS e PoW?
Il Proof of Work è un consenso che richiede la risoluzione di complessi problemi matematici. Pertanto, i minatori sono costretti a utilizzare
apparecchiature molto potenti e ad alto consumo energetico. Il funzionamento di Proof of Stake è diverso. L’estrazione mineraria avviene puntando una certa quantità di valuta dal portafoglio. Più se ne ha, maggiore è la possibilità di diventare validatori di transazioni, di aggiungere blocchi alla rete e di guadagnare ricompense. Ma ci sono altre differenze tra i due meccanismi di consenso.
Caratteristiche del consenso PoW
Il compito principale dei minatori è quello di risolvere complessi problemi matematici per generare nuovi valori hash per i blocchi da collegare. Questi vengono formati sulla base del valore hash del blocco precedente, verificando così l’intera catena. Chi risolve il problema più velocemente riceve una ricompensa sotto forma di criptovaluta.
Le blockchain basate su questo consenso presentano gravi vulnerabilità. Se nel libro mastro distribuito compaiono minatori con un tasso di hash superiore al 50% del tasso di hash totale della rete, essi possono controllare la blockchain. Questo è l’attacco del 51% discusso in precedenza.
Quando si utilizza il consenso “proof of work”, i minatori ricevono un reddito dall’aggiunta di nuovi blocchi. Pagano anche una parte della commissione applicata quando gli utenti effettuano transazioni sulla piattaforma.
Caratteristiche del consenso PoS
Quando si utilizza la “prova di proprietà”, i nodi della rete agiscono come validatori. La posta in denaro nei loro conti è un pegno e una garanzia dell’esistenza di validatori nella rete e della correttezza dei loro nodi.
In primo luogo, i nodi con più monete possono allegare un blocco e verificare le transazioni. Prima di raggiungere un consenso tra i blocchi, la valuta nel portafoglio dell’utente viene congelata. L’intero processo è automatico. I validatori sono pagati per questa attività.
In secondo luogo, nel consenso PoS esiste ancora il rischio di un “attacco al 51%”. Tuttavia, per questo, il nodo “disonesto” deve possedere almeno il 51% di tutte le monete in circolazione. In altre parole, non ha senso farlo. Se qualcuno vuole comprare tanti gettoni, aumenterà il tasso. Se la quantità viene azzerata, crollerà.
In terzo luogo, il sistema premia le transazioni verificate nell’ambito del consenso PoS, che vengono pagate dalla rete. La verifica è più veloce e la rete funziona in modo più efficiente rispetto alla sua controparte “proof of work”.
Le blockchain conosciute che utilizzano il meccanismo di consenso Proof of Stake
La maggior parte delle blockchain post-Ethereum utilizza il meccanismo di consenso Proof of Stake. In genere, ogni meccanismo viene modificato in base alle esigenze della rete. Ne parleremo più avanti. Ethereum stesso è passato al consenso Proof of Stake con l’aggiornamento a Ethereum 2.0.
Ethereum
Ethereum è una piattaforma di contratti intelligenti di uso generale utilizzata per eseguire applicazioni decentralizzate. Il suo valore principale non è l’Ether (ETH) nativo, ma l’opportunità fornita dalla macchina virtuale EVM.
In precedenza Ether funzionava con l’algoritmo PoW, che richiedeva la costante risoluzione di complessi problemi matematici. Per farlo, i minatori creavano enormi fattorie con potenti apparecchiature informatiche, consumando megawatt di elettricità. Con il passaggio a PoS, è sufficiente memorizzare il denaro in un portafoglio Ethereum collegato a Internet per convalidare le transazioni. Le fattorie minerarie non sono più necessarie, risparmiando un consumo energetico equivalente a quello di un intero Paese.
Polkadot
Polkadot è un protocollo di rete basato sull’algoritmo di consenso PoS che consente di trasferire qualsiasi dato tra blockchain (non solo token). Ciò significa che la rete è un vero e proprio ambiente applicativo multi-catena in cui sono possibili cose come la registrazione cross-catena e il calcolo inter-catena. Semplifichiamo: nella rete Ethereum, l’allocazione della registrazione avviene solo tra utenti all’interno di una determinata rete (catena). In Polkadot, invece, le informazioni sono memorizzate su dispositivi che operano su tutte le reti integrate nel protocollo.
Valanga
Avalanche (AVAX) è una piattaforma innovativa di contratti intelligenti creata da Ava Labs. È una blockchain di uso generale che dà priorità alla decentralizzazione, alla sicurezza e alla scalabilità, riducendo i costi e fornendo transazioni veloci.
La rete Avalanche è composta da tre blockchain indipendenti: X Chain, C Chain e P Chain. Ogni catena ha uno scopo separato, diverso dai metodi utilizzati da Bitcoin (BTC) ed Ethereum (ETH), dove tutti i nodi controllano tutte le transazioni. La separazione di questi compiti di calcolo consente ad Avalanche di ottenere un throughput più elevato senza sacrificare la decentralizzazione.
Solana
Solana è un sistema innovativo di criptovaluta progettato per supportare applicazioni decentralizzate scalabili (DApp). Una caratteristica fondamentale di Solana è il suo sistema di consenso Proof of Stake (PoS) supportato da Tower Consensus. Si tratta di una variante del sistema Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), che consente alle reti distribuite di raggiungere il consenso anche in presenza di nodi maligni.
Tower Consensus riduce la potenza di calcolo richiesta per la convalida delle transazioni utilizzando questo orologio sincrono, poiché non ha più bisogno di calcolare i timestamp delle transazioni precedenti. Questo aiuta Solana a raggiungere un throughput superiore alla maggior parte dei concorrenti.
Cardano
Cardano è una piattaforma open-source decentralizzata e scalabile basata su Proof of Stake. È una delle blockchain più stabili, affidabili e matematicamente verificate della nostra epoca – ha funzionato per oltre cinque anni senza interruzioni. La creazione di Cardano era finalizzata a svolgere compiti simili, come il lancio di contratti intelligenti e la creazione di DApp. In particolare, lo sviluppo e l’utilizzo del protocollo Proof of Stake (PoS) hanno permesso a Cardano di elevare il suo livello di affidabilità.
smart contract di Cardano a un nuovo livello, offrendo un elevato throughput e velocità di transazione, rendendo le DApp disponibili a tutti i partecipanti e risolvendo i problemi di interoperabilità con il resto della blockchain.
Binance Smart Chain (BSC)
Binance Smart Chain (BSC) è una rete blockchain di contratti intelligenti lanciata dal principale exchange di criptovalute globale Binance. È stata lanciata ufficialmente nel settembre 2020 con l’obiettivo di fornire servizi di finanza decentralizzata (DeFi) ad alte prestazioni e a basso costo e una piattaforma di sviluppo di applicazioni.
BSC è una rete blockchain parallela a Binance Chain, che adotta il meccanismo di consenso Proof of Stake (PoS). Rispetto a Binance Chain, BSC ha un throughput di transazioni più elevato e commissioni di transazione più basse, oltre a fornire funzionalità di smart contract, consentendo agli sviluppatori di costruire diverse applicazioni decentralizzate (DApps) e asset digitali.
Poligono
Polygon è una rete scalare di Ethereum che mira a risolvere i problemi di scalabilità, interoperabilità ed esperienza utente sulla rete Ethereum. Originariamente era conosciuta come Matic Network prima di essere ribattezzata Polygon.
Polygon fornisce una soluzione efficiente per ottenere una maggiore velocità delle transazioni, commissioni di transazione più basse e una migliore esperienza utente adottando varie tecnologie e strutture di stratificazione.
Base
Base blockchain è una piattaforma che fornisce soluzioni efficienti, sicure e trasparenti per il trading di asset digitali, offrendo agli utenti un ambiente di trading decentralizzato attraverso la tecnologia blockchain e garantendo l’efficienza, la sicurezza e la trasparenza delle transazioni.
In conclusione
Lo sviluppo della tecnologia dei libri mastri distribuiti ha creato un intero ecosistema composto da tendenze crittografiche interconnesse, ognuna delle quali si evolve a un ritmo sorprendente. Gli algoritmi di consenso PoS e PoW sono oggi tra i più diffusi, contribuiscono a sistematizzare il processo di mining e sicuramente daranno un contributo significativo alla creazione e allo sviluppo di nuovi sistemi di consenso più avanzati in futuro, portando la tecnologia digitale a un livello completamente nuovo.