In una rete blockchain in cui i partecipanti rimangono anonimi, è essenziale un meccanismo di coordinamento affidabile. La “prova” funge da conferma che un partecipante ha soddisfatto i requisiti per convalidare un blocco di transazioni, a significare la sua partecipazione in buona fede. Uno di questi algoritmi di consenso impiegati per generare nuovi blocchi, distribuire nuova criptovaluta e convalidare le transazioni è la proof of stake (PoS).
Questo meccanismo fornisce un’alternativa al metodo di consenso originale, proof of work (PoW) . Invece della spesa energetica richiesta da PoW, PoS richiede ai validatori o ai minatori di apportare contributi alla rete dalle proprie partecipazioni nella criptovaluta nativa della blockchain, ovvero la loro “posta”.
Per evitare di perdere la propria quota, i validatori sono incentivati a operare onestamente e a raggiungere un consenso sull’ordine e sulla validità delle transazioni. I minatori PoS vengono selezionati in base alla quantità di criptovaluta che detengono o “impegnano” nella rete; pertanto, maggiore è la quantità di criptovaluta puntata da un validatore, maggiore è la probabilità che venga scelto per creare il blocco successivo.
Che cos’è il Proof of Stake?
Il Proof of Stake (PoS) è un approccio utilizzato nel settore delle criptovalute per aiutare a convalidare le transazioni.
Quando avviene una transazione con una criptovaluta , è necessario che si verifichi un corrispondente cambiamento sulla blockchain su cui si basa la criptovaluta. Tutte le criptovalute utilizzano alla base la tecnologia blockchain, fornendo un registro distribuito delle transazioni. Blockchain fornisce una serie di nodi distribuiti in un approccio decentralizzato e la convalida dell’avvenuta transazione richiede una qualche forma di consenso per garantirne l’integrità.
La convalida delle transazioni sul registro blockchain della criptovaluta può avvenire in molti diversi approcci distribuiti noti come algoritmi di consenso, inclusi PoS e Proof of Work (PoW). Entrambi i metodi ottengono lo stesso risultato di convalidare una transazione aggiungendo un nuovo blocco alla blockchain sottostante della criptovaluta. Sebbene i due meccanismi di consenso abbiano lo stesso risultato, funzionano in modi diversi.
Come algoritmo di consenso, PoS utilizza validatori che hanno una posta in gioco specifica, che è una quantità minima di token di criptovaluta sulla blockchain. La posta in gioco detenuta dai validatori è bloccata in uno smart contract sulla blockchain della criptovaluta per aiutare a mantenere la quantità richiesta di token di criptovaluta.
Come nasce l’idea del Proof of Stake?
Scott Nadal e Sunny King sono i due sviluppatori che hanno inventato il Proof of Stake. Secondo loro, il meccanismo di consenso Proof of Work utilizzato dalla rete Bitcoin e dai suoi fork è dannoso per l’ambiente e presenta problemi di scalabilità che ostacolerebbero l’adozione di massa della criptovaluta come sistema di pagamento.
La Proof of Stake è stata quindi sviluppata per essere più efficiente dal punto di vista energetico e superare le evidenti sfide poste dalla Proof of Work.
Ma la Proof of Stake ha anche dei limiti.
Il problema del “nulla in gioco” è una sfida insita nella Proof of Stake, in cui un aggressore può facilmente biforcare la blockchain e creare due diverse versioni della verità. Questo perché non c’è alcun incentivo per i validatori a rimanere fedeli a una catena, in quanto possono verificare le transazioni su entrambe le catene e ottenere ricompense da entrambe.
Il problema del nulla in gioco è stato proposto per la prima volta dal co-fondatore di Ethereum Vitalik Buterin nel 2014 ed è ancora una sfida che deve essere affrontata dagli sviluppatori.
Come funziona il Proof of Stake?
In una rete proof-of-stake, i partecipanti possono essere minatori o validatori che verificano e autenticano le transazioni e creano nuovi blocchi in base alla quantità di criptovaluta nativa della blockchain che detengono o “mettono in gioco” nella rete.
I validatori vengono selezionati casualmente per aggiungere il blocco successivo in base alla loro posta in gioco; maggiore è la criptovaluta che un validatore ha puntato, maggiore è la probabilità che finisca per essere scelto con lo scopo di convalidare le transazioni finendo per creare nuovi blocchi.
Quando viene scelto un validatore per creare un nuovo blocco, deve convalidare tutte le transazioni nel blocco e aggiungerle alla blockchain. Per convalidare le transazioni, il validatore deve verificare che siano valide, non siano “doppie spese” e che il mittente abbia abbastanza criptovaluta per effettuare la transazione.
Una volta che tutte le transazioni sono convalidate nel blocco, viene creato un nuovo blocco e aggiunto alla blockchain. A quel punto, il validatore di successo viene ricompensato con token nativi per il suo lavoro.
In una rete proof-of-stake, il consenso viene raggiunto quando la maggior parte dei validatori concorda sullo stato della blockchain. Se un validatore crea un blocco che non viene accettato dalla maggior parte dei validatori, il blocco viene rifiutato e il validatore potrebbe perdere la criptovaluta in staking.
Come funziona lo staking nel Proof of Stake?
In questa sezione esploreremo la tecnologia alla base dello staking. Per provare questi concetti, possiamo iniziare a farlo da uno scambio di criptovalute centralizzato. Il processo è piuttosto semplice per la maggior parte di questi scambi. Acquistiamo alcune monete per una determinata criptovaluta e quindi scegliamo la durata del blocco per l’asset.
Potremmo anche decidere di delegare le nostre monete a un pool decentralizzato. Tuttavia, questo richiede un po’ di ricerca da parte nostra su quale pool scegliere.
Durata del blocco
Questa è la chiave poiché influisce direttamente sulle ricompense che possiamo ottenere. Possiamo dividerlo in due: flessibile e fisso. Lo staking flessibile ci consente di sbloccare la criptovaluta in qualsiasi momento. Con una durata fissa, invece, possiamo ritirare le monete solo dopo un determinato numero di giorni, settimane o mesi.
Blocchiamo le monete in un contratto intelligente finché non viene estratto un determinato blocco.
Al termine della durata del blocco, possiamo richiedere il premio per la nostra partecipazione. Se scommettessimo un importo fisso, otterremmo ricompense più elevate rispetto al metodo flessibile.
Meccanismo di puntata
Possiamo puntare le nostre monete individualmente o delegandole. Quando deleghiamo i nostri token, li aggiungiamo essenzialmente a un pool di altre monete.
Un pool è di proprietà di un operatore del nodo. Un utente che assegna fondi al pool è chiamato proprietario. È importante notare che solo il proprietario può sbloccare i fondi, estendere il periodo di staking o addirittura scegliere un altro validatore. Pertanto, il contratto intelligente protegge sempre in modo sicuro i fondi del delegante.
Sanzioni
Se un partecipante alla rete si comporta in modo malevolo, può vedersi ridurre una parte delle ricompense di staking dal contratto. Questo è noto come “slashing”. Tuttavia, alcuni protocolli di staking tagliano direttamente l’importo puntato. Il protocollo della rete normalmente brucia l’importo tagliato.
Un comportamento malevolo idealmente significa verificare transazioni fraudolente. Tuttavia, infrangere altre regole del protocollo può essere una causa di slashing. Ad esempio, usare lo stesso indirizzo due volte per proporre un nuovo blocco può essere percepito come un attacco alla sicurezza della rete.
Oltre allo slashing, la rete può anche punire i malintenzionati bloccando il tempo per cui l’indirizzo del portafoglio può ritirarsi.
I validatori che segnalano violazioni delle regole del protocollo che sono considerate una minaccia alla sicurezza della rete vengono premiati. Questo incentivo è automatico nello smart contract, così come il tipo di incidenti di sicurezza che possono essere segnalati.
Come viene scelto un validatore?
Il contratto intelligente sceglie casualmente una serie di validatori per verificare le transazioni entro un determinato periodo, noto come epoca. La probabilità di essere scelti è direttamente proporzionale all’importo puntato.
I nodi partecipanti non possono aggiungere o rimuovere le proprie risorse selezionate durante un’epoca. Dopo un periodo, i nodi partecipanti non sono ancora in grado di sbloccare le proprie monete per un dato periodo. Questo per consentire la riduzione nel caso in cui alcuni nodi violassero le regole del protocollo.
I premi di staking sono proporzionali alla percentuale nella rete.
Utilizzi dello staking
1. Voto
Lo staking non è utile solo per convalidare le transazioni sulla rete. La comunità del progetto può anche usarlo per votare su varie proposte, che vanno dagli aggiornamenti del protocollo a come vengono distribuiti i fondi del tesoro.
L’importo che un partecipante mette in stake durante il periodo di voto è proporzionale al suo potere di voto.
2. Gestire un DAO
Una Decentralized Autonomous Organization (DAO), come suggerisce il nome, è un’organizzazione gestita da un gruppo decentralizzato di individui che possono scegliere la direzione che l’entità prende. Chiunque può partecipare a questo processo.
Esistono diversi modelli di governance DAO. Tuttavia, hanno tutti in comune il fatto che i membri hanno voce in capitolo tramite lo staking di monete.
Capire PoS tramite PoW
Per prima cosa, daremo una breve descrizione di un altro meccanismo di consenso chiamato Proof of Work. In PoW, i nodi di convalida proteggono la rete controllando ripetutamente un hash che sia inferiore a un valore target. Il nodo che lo ottiene per primo guadagna il diritto di aggiungere il record del blocco alla blockchain e anche di ricevere la ricompensa associata.
Non è possibile parlare dei vantaggi di PoS senza parlare di Proof of Work poiché è stato introdotto per risolvere i problemi con PoW.
1. Consenso più rapido
Proof of Stake è stato introdotto principalmente per risolvere il problema del consenso lento associato agli algoritmi Proof of Work. Poiché solo una selezione di nodi è autorizzata a convalidare le transazioni durante una determinata epoca, ciò crea meno concorrenza e quindi meno congestione della rete. Ciò, pertanto, aumenta il tempo per un consenso.
Prima di Ethereum 2.0 (che utilizzava PoW), la rete elaborava circa 15 transazioni al secondo (TPS) . Al momento in cui scrivo, con Ethereum 2.0 (che utilizza PoS), la rete può elaborare fino a 100.000 TPS.
Ciò dimostra quanto sia significativa la velocità di elaborazione con PoS rispetto a PoW.
2. Minori costi di transazione
Grazie alla minore congestione nella rete e ai tempi di elaborazione più rapidi, gli utenti della rete possono pagare costi di transazione minimi (gas).
Prima di Ethereum 2.0, i costi di transazione medi potevano talvolta superare anche i 100 $. Per un utente al dettaglio, questo non è affatto pratico. Al momento in cui scrivo, il costo medio è inferiore a 5 $.
Questi costi elevati sono in realtà ciò che ha spinto l’emergere di blockchain come Solana e Polygon. Queste blockchain offrono costi di gas che sono solo pochi centesimi.
3. Protezione della Rete
Con una rete PoW come Bitcoin, i nodi competono per guadagnarsi il diritto di aggiungere un blocco alla blockchain. Competono usando la loro potenza di calcolo e la probabilità di estrarre un nuovo blocco è direttamente proporzionale alla potenza di estrazione.
Tuttavia, con PoS, solo i nodi selezionati possono partecipare alla protezione della rete in un determinato periodo. Ciò impedisce lo spreco di energia.
Questo processo di PoW richiede molta più energia rispetto all’utilizzo di PoS. Uno studio ha dimostrato che il PoS di Ethereum consuma meno dell’1% dell’energia consumata dal PoW.
4. Costi di installazione
L’attrezzatura per il mining è molto costosa. La maggior parte degli algoritmi PoW, come quelli usati da Bitcoin, necessita di hardware specializzato (miner ASIC) che hanno un costo elevato.
Al momento in cui scrivo, il costo di un miner Bitcoin di qualità varia da $ 2.000 a $ 3.500. Tuttavia, se utilizziamo PoS, un VPS che costa circa $ 25 al mese dovrebbe essere sufficiente (a seconda della rete blockchain).
Proof of Work vs Proof of Stake
Entrambi sono un meccanismo o algoritmo di consenso utilizzato per convalidare le transazioni nella blockchain e aggiungerle alla blockchain per produrre nuovi blocchi o token.
La prova del lavoro è oggi un elemento di sicurezza indispensabile e non solo di fronte a possibili attacchi a una rete, ma anche di fronte a possibili frodi all’interno di un sistema di criptovaluta. L’obiettivo di PoW è creare un consenso tra tutte le parti che compongono la rete.
La Proof of Stake è anche un protocollo o algoritmo di consenso ampiamente utilizzato nella tecnologia blockchain che funziona allo stesso modo della Proof of Work ma ha caratteristiche diverse , di cui parleremo tra poco.
Grazie a questi algoritmi, sviluppati per prevenire lo spam di massa e la doppia spesa. Grazie alle funzioni PoW e PoS, il loro sistema è stato implementato in varie criptovalute, tra cui Bitcoin, che lo ha reso popolare. I due protocolli di consenso più comuni e più antichi utilizzati dai progetti di criptovaluta sono Proof of work e Proof of stake.
Entrambe le opzioni sembrano fornire sufficiente sicurezza per gestire una blockchain e una criptovaluta. Potrebbero esserci anche altri algoritmi di consenso, come la Prova di partecipazione , che offre tempi di transazione più rapidi rispetto alla Prova di lavoro.
Ma per quanto riguarda le criptovalute, la Proof of Stake e la Proof of Work sono i due principali algoritmi di consenso utilizzati.
Quali criptovalute usano la Proof of Stake?
Ethereum, BNB, Toncoin, Cardano, Avalanche, Polkadot, NEAR, Aptos, Cosmos, Algorand, Celestia, THORChain oltre a tantissimi altri.
Critiche comuni al meccanismo di consenso PoS:
- Mancanza di decentralizzazione: i validatori che detengono una grande quantità di criptovaluta hanno maggiori possibilità di essere selezionati per creare nuovi blocchi, ricevere ricompense e hanno una maggiore influenza sulla rete, portando ad una concentrazione del potere nelle mani di pochi validatori. Ciò potrebbe portare a una situazione in cui un piccolo gruppo di validatori controlla la rete e le sue regole, compromettendone potenzialmente la sicurezza e la decentralizzazione e rafforzando le disuguaglianze di ricchezza esistenti.
- Il processo di validazione può essere manipolato: poiché la rete potrebbe essere manipolata possedendo il 51% dei token in circolazione, è più facile influenzare la validazione della transazione che con un attacco del 51% su PoW, che richiede il controllo del 51% dell’attuale capacità computazionale di una rete energia.
- Sicurezza: nel PoS, la sicurezza della rete dipende dalla quantità di criptovaluta detenuta dai validatori, rendendola più vulnerabile agli attacchi nel caso in cui un gran numero di validatori dovesse colludere.
- Complessità: esistono vari tipi di Proof of Stake, come PoS delegati (DPOS), PoS affittati (LPOS), PoS puri (PPOS) e altri tipi ibridi. Queste sono tutte varianti di un sistema, che è difficile per chiunque spiegare e comprendere veramente. Più un sistema è complesso, più è probabile che fallisca.
- Impatto ambientale: la proof of stake (PoS) è spesso criticata per il suo impatto ambientale, rispecchiando le preoccupazioni associate al sistema monetario esistente. A differenza della proof of work (PoW), che incentiva la spesa di energia , i sistemi PoS sono considerati meno energivori. Tuttavia, la proliferazione di blockchain che si basano su meccanismi PoS inefficienti esacerba collettivamente il loro impatto ambientale.
- Difficoltà nel determinare la giusta quantità da puntare: determinare la quantità ottimale di criptovaluta da puntare in una rete PoS è impegnativo. I validatori devono bilanciare il desiderio di ricompense più elevate con il rischio di perdere la loro puntata.
Conclusione
Nei mercati liberi, è importante consentire ai meccanismi di proof-of-work (PoW) e di proof-of-stake (PoS) di coesistere ed evolversi in modi che siano redditizi e vantaggiosi per i rispettivi sostenitori. Bitcoin, in quanto sistema monetario innovativo, non solo apporta progressi tecnologici, ma si sforza anche di avere un impatto positivo sull’ambiente. Educare le persone sull’importanza del PoW in questo processo di trasformazione è una responsabilità che gli appassionati di Bitcoin comprendono e abbracciano.
Se sei interessato alla protezione del patrimonio, all’inclusione finanziaria e alla promozione di un ambiente migliore per tutta la vita sulla Terra, la scelta ideale è una valuta senza confini, senza permessi e che incarna la tecnologia pura del denaro contante e della libertà.
Questo tipo di denaro però che è invulnerabile alla censura e al sicuro dalla confisca, evidenzia la superiorità della proof of work sulla proof of stake. Negli anni a venire, Bitcoin potrebbe probabilmente essere l’unico token di valore e la decisione di supportare la proof of work sarà vista come ovvia a posteriori.