Cos'è la Proof of Stake (PoS)? In cosa si differenzia dalla Proof of Work (PoW)?

La Proof of Stake (PoS) è un protocollo di consenso che blocca le criptovalute per proteggere una rete. Consuma una quantità minore di energia rispetto al meccanismo di Proof of Work inventato da Bitcoin. Non è tutto: in questo articolo scoprirai come funziona la Proof of Stake.

Introduzione alla Proof of Stake (PoS)

La Proof of Stake è un meccanismo di consenso che protegge una rete blockchain. Si assicura che solo le transazioni legittime siano aggiunte alla blockchain. Funziona grazie a dei validatori, che bloccano le loro criptovalute per proteggere la rete. Il mining di criptovalute è un'attività che consuma molta energia, ma nuove soluzioni sono inventate di continuo per venire incontro alla salvaguardia del pianeta. Per ridurre drasticamente l'impatto ambientale della sua blockchain, la community di Ethereum vuole cambiare il modo in cui vengono create le criptovalute. Il metodo su cui stanno lavorando si chiama "Proof of Stake" (abbreviato "PoS").

La Proof of Stake (PoS) e la Proof of Work (PoW) sono entrambe dei meccanismi di consenso. La Proof of Stake è un'alternativa alla Proof of Work, che Bitcoin ed Ethereum utilizzano attualmente.

Meccanismi di consenso

Le blockchain pubbliche, al loro livello più elementare, sono solo database. La maggior parte dei database dà il permesso agli amministratori di sapere chi può accedervi e chi può modificarli. Questo controllo centralizzato è molto comodo, ma li rende particolarmente vulnerabili agli hacker. Le blockchain, invece, rendono ogni utente responsabile dell'aggiornamento dei dati. Per questo motivo le blockchain utilizzano dei meccanismi di consenso, chiamati anche algoritmi di consenso. Questi garantiscono il corretto funzionamento della rete, assicurando che solo le transazioni legittime vengano aggiunte ai blocchi. I nodi eseguono questa verifica collaborando tra loro. Un nodo è un computer che esegue il software di una determinata blockchain. In questo modo protegge il sistema dagli attacchi, in particolare dal famoso attacco del 51%, ovvero la possibilità che qualcuno ottenga più della metà della potenza di calcolo totale di una rete distribuita, ottenendone il controllo.

Proof of Work

Per prevenire il problema della doppia spesa, ossia di attacchi e altri metodi che permetterebbero di spendere i fondi due volte, Bitcoin utilizza un algoritmo di consenso "Proof of Work".

Ecco un articolo dettagliato che spiega come funziona la Proof of Work .

Questo sistema richiede ai miner di utilizzare hardware ed energia elettrica per aiutare la rete a elaborare le transazioni. Tramite la Proof of Work, i miner, o più precisamente i loro computer, cercano di risolvere degli enigmi estremamente difficili così da essere i primi a completare un blocco di transazioni. Il loro lavoro verifica la legittimità delle transazioni e archivia uno storico affidabile all'interno del registro distribuito che è la blockchain . Come compenso ricevono delle criptovalute e, nel caso della rete Bitcoin, dei Bitcoin.

La Proof of Work è stata integrata nell’idea stessa di Bitcoin, e successivamente replicata da altre criptovalute, tra cui Ethereum. Ma uno dei limiti di questo sistema è che richiede molta energia elettrica e hardware (soprattutto macchine) per garantire le transazioni. Sapevi che secondo alcuni ricercatori, la rete Bitcoin da sola consuma attualmente più elettricità all'anno rispetto l'intero consumo di Paesi come l'Argentina o la Polonia? Si tratta di molta energia, ed è per questo che protocolli come Ethereum cercano progettare meccanismi di consenso più efficienti dal punto di vista energetico.

Proof of Stake di Ethereum 2.0

Gli sviluppatori di Ethereum stanno realizzando un insieme di aggiornamenti, noti come Ethereum 2.0 , che funzionerà con il consenso Proof of Stake e alla fine si fonderà alla rete principale di Ethereum.

La Proof of Stake su Ethereum 2.0 mira a raggiungere lo stesso risultato della Proof of Work. La Proof of Stake verifica in modo sicuro le transazioni sulla blockchain, ma a differenza dei miner che utilizzano la Proof of Work per proteggere la rete, che richiede enormi risorse hardware, come elettricità e potenza di calcolo, i validatori che sfruttano la Proof of Stake adoperano le loro criptovalute.

Tramite la Proof of Stake, i validatori che vogliono avere la possibilità di verificare le transazioni in un blocco, e quindi raccogliere una ricompensa sotto forma di criptovalute, devono bloccare o "mettere in staking" almeno 32 ETH, che non potranno spendere. La blockchain utilizza queste criptovalute bloccate per proteggere la rete. Secondo l’Ethereum Foundation, la Proof of Stake presenta diversi vantaggi rispetto alla Proof of Work.

Proof of Work e Proof of Stake

Per ottenere ricompense crypto tramite la Proof of Stake non è necessario possedere la massima potenza di calcolo, quindi non serve avere un hardware superpotente. In questo modo, un maggior numero di persone possono partecipare alla gestione di un nodo su Ethereum, il che promuoverà una maggiore decentralizzazione e resistenza agli attacchi, soprattutto a quelli del 51%.

Grazie a requisiti hardware meno esigenti, la Proof of Stake consuma molta meno energia della Proof of Work.

Svantaggi della Proof of Work (PoW):

• richiede attrezzature molto potenti, possedute solo da una minoranza di aziende che favoriscono la centralizzazione (ad esempio Bitmain);

• costi energetici elevati;

• costi di transazione elevati se la rete inizia a saturarsi.

Svantaggi della Proof of Stake (PoS):

• meno sicura della Proof of Work;

• i primi investitori hanno un grande vantaggio;

• scarso utilizzo dei token.

Come la rete sceglie i validatori dei blocchi?

I validatori sono selezionati a caso dalla rete per proporre nuovi blocchi. Inoltre, sono raggruppati casualmente in comitati di 128 nodi, che cambiano ogni giorno. Ogni volta che un nuovo blocco di transazioni viene creato e aggiunto al database della blockchain, il meccanismo di consenso Proof of Stake seleziona diversi comitati per attestare la correttezza del blocco proposto. I validatori ricevono ricompense sia per la creazione di blocchi che per l'attestazione della creazione di altri blocchi.

Ai validatori che sono offline o non attestano in maniera corretta viene assegnata una penalità chiamata "slashing". Se un validatore tenta di attaccare la rete, può perdere tutti i token messi in staking. L'algoritmo è progettato in modo tale che una persona possa perdere più denaro attaccando la rete, anche se il suo attacco avesse successo, invece di utilizzare le proprie risorse per renderla sicura. Secondo Consensys, per portare a termine un attacco, un utente che controlla un terzo dei validatori della rete ha meno di una possibilità su un miliardo di riuscire a controllare due terzi dei validatori di un comitato.

I progetti più importanti che utilizzano la Proof of Stake (PoS)

Cardano: un progetto decentralizzato di blockchain pubblica e criptovaluta completamente open source. Cardano sta sviluppando una piattaforma di smart contract che intende fornire funzionalità più avanzate rispetto a qualsiasi protocollo sviluppato in precedenza. Si tratta della prima piattaforma blockchain nata da una filosofia scientifica e da un approccio orientato alla ricerca. Il team di sviluppo è composto da un ampio gruppo di ingegneri e ricercatori esperti.

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Solana: un protocollo a blockchain singola che utilizza Proof of Stake e si concentra sulla scalabilità, il tutto senza sacrificare la decentralizzazione o la sicurezza.

Il cuore della soluzione di scalabilità di Solana è un orologio decentralizzato chiamato Proof of History (PoH), creato per risolvere il problema del tempo nelle reti distribuite dove non esiste un'unica fonte di tempo affidabile. Utilizzando la Verifiable Delay Function (funzione di ritardo verificabile), la PoH consente a ciascun nodo di generare in loco delle marcature temporali con calcoli SHA256, così da eliminare la necessità di trasmettere queste marcature temporali su tutta la rete, migliorando l'efficienza complessiva della stessa.

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Polkadot: lo sviluppo di Polkadot è ormai prossimo a fornire la piattaforma più robusta in termini di sicurezza, scalabilità e innovazione. Attualmente, Polkadot si trova nella fase di lancio della governance e della rimozione del sudo.

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Conclusioni

Ethereum non è la prima criptovaluta a utilizzare la Proof of Stake. Algorand, Cardano, Cosmos, EOS, Polkadot e Tezos hanno tutti implementato una qualche versione della Proof of Stake. Per la cronaca, la rete Ethereum è attualmente nelle fasi iniziali di aggiornamento a Ethereum 2.0. Sebbene le persone abbiano messo in staking ETH sulla rete, questa non è ancora pronta per l'uso.