Proof-of-Stake vs. Proof-of-Work: tutte le differenze che dovresti conoscere

Proof-of-work e proof-of-stake sono i due algoritmi di consenso più popolari per le blockchain. Scopriamo quali sono le differenze.

Sebbene la cronologia delle transazioni di Bitcoin (BTC) sia sequenziata in modo sicuro utilizzando la Proof-of-Work (PoW), consuma molta elettricità e il numero di transazioni che può gestire contemporaneamente è limitato. Di conseguenza, sono emersi nuovi meccanismi di consenso incentrati su metodi a minor impatto energetico, con il modello Proof-of-Stake (PoS) che è uno dei più importanti. Questi meccanismi di consenso consentono alle reti di computer di collaborare rimanendo al sicuro.

Le reti blockchain devono risolvere diversi problemi per funzionare in modo efficace. Ad esempio, senza un’autorità centrale come banche o FinTech (es.PayPal) nel mezzo, le reti di criptovaluta decentralizzate devono garantire che nessuna parte in una rete spenda lo stesso denaro più volte.

Inoltre, il meccanismo del consenso impedisce che la rete venga minacciata da un hard fork.

In un’organizzazione centralizzata come una banca, sono le autorità di regolamentazione a controllare tali attività. La crittografia invece si basa sulla community, quindi la blockchain deve raggiungere un consenso generale per verificare le transazioni e i blocchi.

Proof-of-work e proof-of-stake: introduzione

Proof-of-work e proof-of-stake sono i due principali meccanismi di consenso attualmente utilizzati dai progetti DeFi per ottenere il consenso sulle reti di criptovaluta. Quando Satoshi Nakamoto ideò Bitcoin (la prima criptovaluta), aveva bisogno di un mezzo per verificare le transazioni senza il coinvolgimento di terze parti. Per raggiungere questo obiettivo, ha utilizzato un meccanismo di consenso chiamato proof-of-work, per consentire alle reti di concordare quali transazioni sono valide e quali no.

Al contrario, il proof-of-stake (PoS) è un metodo di consenso più recente che alimenta i nuovi progetti DeFi e le criptovalute. Spesso i progetti nascono direttamente su blockchain PoS o – come è avvenuto per Ethereum – passano a PoS da PoW. Ma la creazione immediata di una rete di consenso PoS è un problema tecnologico significativo, e non è semplice come utilizzare il PoW per ottenere il consenso della rete. Vediamo i due algoritmi più da vicino.

Proof-of-Work (PoW): che cos’è

La Proof-of-Work è stata proposta per la prima volta nel 1993 per combattere le e-mail di spam su una rete e gli attacchi denial-of-service. Il concetto PoW è esploso grazie a Satoshi Nakamoto per convalidare nuovi blocchi nella rete Bitcoin nel 2008.

Il meccanismo PoW si basa sulla capacità degli utenti della rete di dimostrare che l’attività di calcolo in questione è stata effettivamente eseguita. Per risolvere un’equazione matematica, viene utilizzata una certa potenza di calcolo nota come nodo. Una volta risolta l’equazione, viene convalidato un nuovo blocco sulla catena. Un nodo è qualsiasi dispositivo fisico come un normale computer in grado di ricevere, inviare o inoltrare dati all’interno di una rete di altri strumenti.

Il risolutore che risponde più velocemente a un enigma matematico creerà un collegamento crittografico tra il blocco attuale e quello precedente e guadagnerà delle criptovalute appena coniate. Questo processo è noto come mining e i risolutori sono noti come miners. È attraverso i loro sforzi congiunti che tutte le parti coinvolte tengono al sicuro una blockchain.

Proof-of-Work (PoW): come funziona

Una blockchain è un sistema che consiste in una serie di blocchi disposti in ordine cronologico sulla base di un ordine di transazione chiamato blockchain ordering. Il blocco genesi – o blocco zero – è il primo blocco in una blockchain PoW, che è codificata nel software. Questo blocco non si riferisce – per definizione – a nessun blocco precedente. I blocchi successivi caricati sulla blockchain fanno sempre riferimento ai blocchi precedenti e contengono una copia del libro mastro completa e aggiornata.

Attraverso una gara vera e propria, alcuni partecipanti o miners sono incoraggiati a spendere risorse di calcolo per presentare blocchi legittimi che si adattano alle normative della rete. Gli algoritmi PoW selezionano chi deve modificare il libro mastro con le nuove transazioni. Il libro mastro tiene traccia di tutte le transazioni e le organizza in blocchi successivi in modo che nessun utente possa spendere i propri fondi due volte. Per evitare manomissioni, il libro mastro viene distribuito a tutti, consentendo ad altri utenti di rifiutare rapidamente una versione modificata.

In pratica gli utenti identificano la manomissione utilizzando gli hash, che sono lunghe stringhe di numeri che fungono appunto da proof-of-work. La funzione hash è una funzione unidirezionale e irreversibile, il che significa che può essere utilizzata solo per verificare che i dati che hanno generato l’hash corrispondano ai dati originali.

Successivamente i nodi verificano le transazioni, impediscono la doppia spesa e decidono se i blocchi proposti devono essere aggiunti o meno alla catena. L’atto di effettuare pagamenti due volte con la stessa valuta per ingannare – ma possiamo dire anche truffare – il destinatario è noto come doppia spesa. La doppia spesa danneggerebbe la rete ed eliminerebbe una delle sue caratteristiche più preziose: immutabilità, decentramento e fiducia.

SHA-256

Il proof-of-work rende difficile la doppia spesa perché cambiare qualsiasi parte della blockchain comporterebbe il re-mining di tutti i blocchi successivi. Poiché i macchinari e la potenza di calcolo necessari per eseguire le funzioni hash sono costosi, è praticamente impossibile per gli utenti monopolizzare la capacità di elaborazione della rete.

Inoltre, per generare consenso e garantire la legittimità delle transazioni registrate nella blockchain, un protocollo PoW combina potenza computazionale e crittografia.

I miners – durante il processo di hashing per produrre nuovi blocchi – competono per sviluppare la risposta corretta a dei problemi matematici. Scendendo un po’ più nel tecnico, i miners ottengono questo risultato indovinando un hash, che è una stringa di numeri pseudocasuali. Una funzione di hash (ad es. SHA-256) è un tipo di firma di un file di testo o di dati. Per un testo, SHA-256 fornisce una firma a 256 bit (32 byte) quasi unica.

L’hash deve generare un risultato che soddisfi i requisiti dichiarati del protocollo.

I miners che indovinano l’hash lo trasmettono quindi alla rete, consentendo agli altri minersdi verificare se la risposta è corretta. Se la risposta è esatta, il blocco viene aggiunto alla blockchain e il miner riceve una ricompensa.

Pro e contro della PoW

Nel PoW, i miners devono investire un sacco di soldi non solo per l’hardware, ma anche per l’elettricità. L’obiettivo è risolvere gli enigmi matematici ed elaborare un blocco sulla rete.

L’elettricità viene utilizzata per alimentare le macchine che generano risorse digitali attraverso il processo di verifica delle transazioni, chiamato appunto mining. Inoltre la spesa energetica è fondamentale per la sicurezza della rete, in quanto le consente di tenere un registro accurato delle transazioni e di aderire a una politica monetaria specifica e credibile.

Inoltre, la rete è protetta perché truffare la blockchain richiederebbe all’hacker di assumere il 51% della potenza di calcolo della rete. Se una blockchain subisce un fork in un sistema proof-of-work, i miners devono scegliere se passare alla nuova rete blockchain o continuare a supportare la blockchain originale.

Punto di vista dei miners

Un miner dovrebbe dividere le proprie risorse di calcolo tra i due lati del fork per supportare entrambe le blockchain. Di conseguenza – attraverso un incentivo economico – i sistemi di proof-of-work impediscono eventuali fork e sollecitano i miners a schierarsi dalla parte che non desidera danneggiare la rete. Altri miners potrebbero in altri sviluppi rivoltarti contro il loro hardware e farti fuori. Così facendo non potrai più guadagnare ricompense.

Queste caratteristiche si prestano alla teoria dei giochi, in cui i miner devono agire strategicamente per ottimizzare i propri ritorni sull’investimento. Le persone sceglieranno sempre la soluzione più semplice. Passare a una nuova blockchain rende le cose più difficili.

Pertanto spesso e volentieri gli utenti preservano l’equilibrio interno e prendono decisioni logiche.

Nonostante i vantaggi di cui sopra, il PoW potrebbe essere piuttosto costoso e inefficiente in termini di utilizzo delle risorse. I miners devono far fronte a una serie di spese, comprese le attrezzature più recenti che si consumano rapidamente. L’attività mineraria tende a sprecare molta energia. Inoltre, le commissioni di transazione del sistema aumentano quando la rete si sovraccarica. Ecco perché sono nate diverse alternative, la più importante delle quali è sicuramente la Proof-of-Stake.

Proof-of-Stake (PoS): che cos’è

Nel 2011 sul forum Bitcointalk è stato proposto un nuovo approccio per affrontare le inefficienze del meccanismo di consenso PoW e ridurre la quantità di risorse computazionali necessarie per far funzionare una rete blockchain. Questo concetto si basa sull’esistenza di un interesse verificabile nell’ecosistema.

In altre parole, per convalidare le transazioni sulla rete crittografica, un utente deve semplicemente possedere una determinata quantità di criptovaluta nativa della blockchain. Questo tipo di meccanismo di consenso utilizzato dalle reti blockchain per ottenere un consenso distribuito è chiamato Proof-of-Stake.

Vediamo come funziona con un esempio. L’utente A blocca – o mette in staking – 30 monete. B mette in stake 50 monete, C 75 monete e D 15 monete. In questo caso C avrebbe la priorità di convalidare il blocco seguente disp"https://partner.bitget.com/bg/Italy">https://partner.bitget.com/bg/Italy
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