🇮🇹 "6 tipi di meccanismi di consenso della blockchain"

:it: Traduzione italiana di “6 types of blockchain consensus mechanisms”

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6 tipi di meccanismi di consenso della blockchain


Le blockchain sono sistemi distribuiti in cui le registrazioni delle transazioni digitali sono verificabili pubblicamente e immutabili. Ogni nuova transazione viene inserita in un blocco insieme ad altre transazioni recenti e il blocco viene poi aggiunto a una catena di altri blocchi (da qui il termine “blockchain”).

Affinché una blockchain funzioni con successo, i partecipanti - noti anche come nodi - devono concordare sulla validità di ogni nuovo blocco. Le blockchain possono utilizzare diverse varianti di diversi protocolli di consenso per determinare l’ammissibilità dei nodi produttori di blocchi.

Per garantire la continuità, i produttori di blocchi devono raggiungere il consenso su una particolare cronologia delle transazioni. Questo si ottiene con uno specifico meccanismo di consenso che garantisce che le opinioni dei partecipanti convergano verso la stessa cronologia degli eventi. Ciò garantisce la fiducia nella blockchain nel suo complesso, senza la necessità di fidarsi di partecipanti specifici. Le entità che non si fidano reciprocamente possono comunque partecipare alla blockchain, sapendo che la blockchain stessa può arbitrare e verificare le loro azioni.

I diversi protocolli offrono vari livelli di sicurezza, scalabilità e decentralizzazione. Ogni meccanismo di consenso può affermare di essere la soluzione “migliore”.

Diamo un’occhiata a sei protocolli blockchain.

Quali sono i meccanismi di consenso più diffusi?


Due dei protocolli di consenso più noti sono il proof of work (PoW) e il proof of stake (PoS), ma ne esistono anche altri (e molteplici varianti). Vediamo come funzionano alcuni di questi meccanismi e cosa li distingue.

Prova di lavoro (PoW)

PoW è stato il primo meccanismo di consenso della blockchain, con Satoshi Nakamoto che ha applicato questo modello alla catena Bitcoin nel 2009.

PoW si basa sulla competizione tra computer (minatori) per risolvere enigmi moderatamente difficili. Il prossimo minatore che trova una possibile soluzione a un quesito può estrarre un nuovo blocco sulla blockchain.

Anche Ergo ed Ethereum Classic utilizzano PoW.

Ecco alcuni vantaggi e svantaggi a cui pensare prima di impegnarsi in una catena PoW:

Vantaggi

  • Attaccare una catena PoW richiederebbe il controllo del 51% della potenza di calcolo della rete, un processo troppo costoso per gli hacker.

Svantaggi

  • L’elevato consumo di energia utilizzato per risolvere le query (perché i minatori sono tutti in competizione attiva per estrarre un blocco) è uno dei principali svantaggi delle catene PoW.

  • Per diventare minatori è necessario un hardware costoso e specializzato, che ostacola la decentralizzazione.

  • PoW ha limiti di scalabilità dovuti alla struttura della rete, che limita le dimensioni dei blocchi e il tempo di creazione.

Prova di partecipazione (PoS)

PoS è un meccanismo di consenso più recente, meno dispendioso in termini energetici e quindi più sostenibile di PoW. Attraverso il consenso PoS, i titolari di un asset della blockchain possono partecipare alla sicurezza e alla convalida delle transazioni sulla catena delegando la propria quota di tokens a un validatore.

Lanciato nel 2012, Peercoin è stato il primo progetto PoS. Cardano, Polygon e Tezos sono tre popolari blockchain PoS. Ethereum è recentemente passato da PoW a PoS dopo un’efficace “fusione”.

È importante notare che, a differenza della versione di Ethereum, il meccanismo PoS di Cardano:

  • Permette una partecipazione liquida (cioè senza lock-up) attraverso la quale i possessori di token nativi di Cardano possono ritirare la loro partecipazione o delegarla a un altro validatore (stake pool) in qualsiasi momento.

  • Richiede un piccolo importo iniziale di 2,17 ada per iniziare a fare staking.

  • Non ha una funzione di slashing che rischia di punire ingiustamente i delegatori per aver puntato su nodi che non funzionano come previsto.

Ouroboros è il protocollo di consenso PoS di Cardano ed è stato il primo protocollo PoS sicuro. In altre parole, Ouroboros offre una sicurezza matematicamente verificabile contro gli aggressori. Il protocollo è garantito come sicuro, a condizione che il 51% dello stake sia detenuto da partecipanti onesti. Secondo Google scholar, il documento originale è stato citato accademicamente più di 1400 volte e varianti del protocollo sono utilizzate in altre catene PoS.

Vediamo i pro e i contro del PoS:

Vantaggi

Svantaggi

  • I validatori di alcuni meccanismi di consenso PoS devono bloccare una piccola quantità di beni (pegno), che non può essere sbloccata per un determinato periodo.

    Nota: questo non si applica a Cardano.

  • I validatori con le maggiori quantità di asset in pegno o con pool multipli hanno un’influenza significativa nella convalida delle transazioni, il che potrebbe comportare rischi per la sicurezza.

  • In alcune catene, i delegatori e i validatori possono rischiare di perdere parte dei loro fondi staked (slashing) se i validatori convalidano transazioni imprecise, vanno offline insieme ad altri validatori o attaccano la rete.

    Nota: su Cardano non esiste questo tipo di slashing.

  • I sistemi PoS con un numero ridotto di validatori attivi o quelli che si affidano eccessivamente a servizi cloud ospitati a livello centrale (rispetto ai nodi bare metal, self-hosted) riducono la decentralizzazione.

Prova di partecipazione delegata (DPoS)

DPoS è un meccanismo di consenso PoS modificato che implementa un sistema di voto con due attori: i delegati e gli elettori.

I votanti mettono in gioco le loro attività ed eleggono i delegati per convalidare le transazioni sulla rete. Ciò significa che la capacità di un delegato di diventare e rimanere un validatore dipende dalla sua reputazione. Basta un errore per essere rimossi e sostituiti. Mantenere la propria reputazione, quindi, diventa fondamentale.

WAX ed EOS sono blockchain DPoS.

Il meccanismo di consenso DPoS presenta vantaggi e svantaggi:

Vantaggi

  • Le transazioni sono veloci su una rete DPoS grazie al numero limitato di validatori, che consente un consenso più rapido.

  • La blockchain di un protocollo di consenso DPoS rimane sicura grazie al voto. Qualsiasi delegato che si comporta in modo sospetto può essere eliminato all’istante.

  • Una blockchain DPoS è molto efficiente dal punto di vista energetico.

Svantaggi

  • Le reti DPoS possono essere più soggette a un attacco del 51% a causa del numero relativamente ridotto di validatori. Questo attacco si verifica quando oltre il 50% della partecipazione alla catena è controllata da un singolo individuo o da un gruppo.

  • Le blockchain DPoS sono più centralizzate rispetto alle catene con altri meccanismi di consenso a causa del minor numero di validatori su una catena DPoS.

  • I votanti con un maggior stake sono più influenti.

Prova di autorità (PoA)

Il PoA è un modello di consenso che potrebbe adattarsi meglio alle reti private. Invece di mettere in gioco le risorse digitali della catena, un comitato è incaricato di eseguire la convalida, a differenza della partecipazione pubblica (cioè senza permessi).

Il meccanismo di consenso di PoA determina un insieme fisso di nodi per la manutenzione della catena. Questi nodi si guadagnano il diritto esclusivo di proteggere la rete e di convalidare le transazioni.

VeChain e reti private come Coin Systems di JP Morgan utilizzano questo meccanismo.

Un protocollo PoA presenta i seguenti pro e contro:

Vantaggi

Svantaggi

  • La blockchain è gestita da un piccolo numero di validatori approvati, il che significa che non è veramente decentralizzata.

  • Diventare un validatore richiede una grande quantità di fiat, rendendo più difficile per la maggior parte delle persone partecipare al processo.

Prova di capacità (PoC)

La PoC, nota anche come proof of space, richiede che i minatori abbiano spazio disponibile su disco per ottenere i diritti di estrazione e convalidare le transazioni. Analogamente a PoW, in PoC i diritti di produrre un nuovo blocco sono assegnati proporzionalmente allo spazio (anziché alla potenza di calcolo) che un determinato miner dedica al sistema PoC.

Le blockchain che utilizzano il PoC sono Chia, Signum (precedentemente nota come Burstcoin), SpaceMint e Storj.

Vantaggi

  • Il mining dei blocchi non richiede un elevato consumo energetico, poiché l’elezione dei produttori di blocchi dipende dallo spazio disponibile su disco.

  • Qualsiasi disco rigido standard è compatibile con PoC.

  • L’unità può essere utilizzata per qualsiasi altro scopo di archiviazione dati dopo la rimozione dei dati di mining, a differenza dei meccanismi PoW in cui l’hardware viene utilizzato solo per il mining.

  • I nodi non necessitano di aggiornamenti del disco rigido o di hardware specializzato, ma solo di spazio su disco.

Svantaggi

  • Se il modello PoC acquista maggiore popolarità, il meccanismo potrebbe aumentare la domanda di spazio di archiviazione di maggiore capacità per aumentare le possibilità di un miner di convalidare un blocco.

Proof of useful work (PoUW): un meccanismo di consenso nuovo e sostenibile

L’industria della blockchain è ancora relativamente nuova, esistendo da non più di un decennio. Le organizzazioni e i progetti blockchain studiano continuamente come costruire e migliorare i meccanismi di consenso.

Input Output Global ne è un esempio con la sua recente ricerca su Ofelimos, un nuovo meccanismo di consenso PoUW (proof of useful work) che cerca di ridurre al minimo lo spreco di energia in un meccanismo PoW.

Al momento in cui scriviamo, nessuna blockchain utilizza PoUW e i pro e i contro di questo meccanismo di consenso sono solo teorici. Ecco un possibile vantaggio e un presunto svantaggio di Ofelimos:

Vantaggi

  • PoUW garantisce che almeno una parte del dispendio di energia computazionale di PoW sia utilizzata per risolvere problemi complessi del mondo reale. Alcuni esempi potrebbero essere il sequenziamento del DNA, il calcolo distribuito, il dispiegamento delle proteine, la pianificazione urbana e altro ancora.

Svantaggi

  • Il modello PoUW richiede un flusso continuo di interrogazioni complesse del mondo reale da risolvere, altrimenti si verifica un’inutile perdita di potenza computazionale come nei protocolli PoW.

Per saperne di più su questo nuovo modello, leggete questo articolo di approfondimento.