Proof of Work e Proof of Stake sono due diversi modi in cui una blockchain può raggiungere il consenso , ovvero un ampio accordo tra computer indipendenti su quali transazioni siano valide e quale versione del registro debba essere considerata quella corrente. Vengono spesso descritti come "meccanismi di consenso", sebbene in pratica il sistema di consenso completo di una blockchain includa più di PoW o PoS: comprende anche regole di rete, regole di validazione dei blocchi, regole di scelta dei fork, incentivi e sanzioni.
Se sei nuovo nel mondo delle criptovalute, il punto di partenza più utile è questo: il Proof of Work richiede ai partecipanti di dimostrare di aver impiegato risorse computazionali; il Proof of Stake, invece, richiede ai partecipanti di mettere a rischio criptovalute di valore. Bitcoin è la rete Proof of Work più conosciuta. Ethereum in passato utilizzava il Proof of Work, ma è passato al Proof of Stake nel 2022.
Non è necessario conoscere la crittografia avanzata, ma quattro termini sono importanti.
La documentazione ufficiale di Ethereum fa un'importante distinzione: Proof of Work e Proof of Stake sono componenti di un meccanismo di consenso più ampio, piuttosto che l'intero meccanismo in sé. Questa distinzione è importante perché la sicurezza dipende non solo da chi propone i blocchi, ma anche da come i nodi li convalidano, da come vengono risolte le cronologie delle catene concorrenti e da come i comportamenti disonesti vengono penalizzati. Si veda la documentazione sui meccanismi di consenso di Ethereum .
La Proof of Work, o PoW, è un sistema in cui i miner competono per trovare un hash crittografico valido per un blocco proposto. Un hash è il risultato di una funzione matematica che converte i dati di input in un risultato di lunghezza fissa. In Bitcoin, i miner modificano ripetutamente i dati dell'intestazione del blocco e ne calcolano l'hash finché il numero risultante non è inferiore al valore target definito dal protocollo.
Il documento originale di Bitcoin descrive questo processo come una serie di tentativi ripetuti di valori fino a quando un risultato non soddisfa i requisiti di difficoltà della rete. Una volta che un miner trova una prova di lavoro valida, il blocco può essere trasmesso agli altri nodi. Questi nodi non si fidano automaticamente del miner; verificano comunque in modo indipendente che il blocco rispetti le regole di consenso di Bitcoin. Il white paper originale di Bitcoin spiega il design di base, mentre la guida per sviluppatori di Bitcoin fornisce una descrizione più tecnica.
Il lavoro svolto rende costoso modificare la cronologia delle transazioni. Ogni blocco Bitcoin contiene un riferimento al blocco precedente. Se qualcuno tentasse di alterare una transazione precedente, cambierebbe l'hash di quel blocco e dovrebbe rifare la Proof of Work per quel blocco e per i blocchi successivi costruiti su di esso, per poi allinearsi alla rete onesta.
I nodi completi di Bitcoin preferiscono la catena valida con la maggiore quantità cumulativa di Proof of Work. Questo è più preciso che dire semplicemente "vince la catena più lunga". Una catena deve innanzitutto essere valida secondo le regole del protocollo, e ciò che conta è il lavoro accumulato.
Il mining di Bitcoin moderno si avvale solitamente di hardware specializzato chiamato ASIC , acronimo di Application-Specific Integrated Circuit (circuiti integrati specifici per applicazioni). Queste macchine sono progettate per eseguire in modo efficiente l'algoritmo di hashing SHA-256 di Bitcoin. Il mining, pertanto, comporta costi per l'hardware, l'energia elettrica, il raffreddamento, la connettività di rete e la gestione operativa.
Un principiante dovrebbe evitare l'errore comune di pensare che "gestire un nodo Bitcoin" e "minare Bitcoin" siano la stessa cosa. Un normale nodo completo può convalidare i blocchi senza dover effettuare mining competitivo.
Il Proof of Stake, o PoS, sostituisce la competizione computazionale con una garanzia economica. Invece di dimostrare di aver speso energia eseguendo operazioni di hashing, i validatori bloccano criptovaluta nel protocollo. Tale importo bloccato è chiamato stake .
L'attuale sistema di Ethereum ne è un chiaro esempio. Un singolo validatore di Ethereum deposita ETH nel protocollo ed esegue il software di validazione. I validatori controllano i blocchi proposti, inviano voti chiamati attestazioni e talvolta possono essere selezionati per proporre un blocco. La documentazione ufficiale di Ethereum sul Proof of Stake (PoS) afferma che un singolo validatore attualmente necessita di 32 ETH. Si veda la documentazione di Ethereum sul Proof of Stake .
L'idea è che un validatore abbia qualcosa di prezioso da perdere. Una partecipazione onesta può fruttare ricompense. Un comportamento scorretto o non disponibile può comportare la perdita di ricompense o sanzioni, mentre alcune gravi violazioni del protocollo possono innescare lo slashing , ovvero la distruzione di parte della quota del validatore e la sua esclusione dalla partecipazione attiva.
Ethereum elenca le azioni punibili con lo slashing, come la proposta di blocchi in conflitto per lo stesso slot o l'invio di attestazioni in conflitto. Queste azioni non sono da confondere con i normali periodi di inattività. Lo slashing è riservato a specifiche violazioni del protocollo. I dettagli ufficiali sono documentati nella documentazione di Ethereum relativa a premi e penalità .
| Domanda | Prova di lavoro | Prova di partecipazione |
|---|---|---|
| Chi compete per aggiungere o proporre blocchi? | Minatori | Validatori |
| Cosa viene messo a rischio? | Hardware, elettricità, costi operativi | Criptovalute in staking e ricompense future |
| principale risorsa scarsa | Lavoro computazionale | Interesse economico |
| tipica sanzione di sicurezza | Costi di estrazione sprecati se il lavoro non viene accettato | Premi mancati, penalità o tagli |
| Esempio ben noto | Bitcoin | Ethereum |
| profilo energetico | Richiede un hashing competitivo continuo | Non richiede ai minatori di eseguire l'hashing competitivo |
Per un utente comune che desidera semplicemente inviare, ricevere o detenere criptovalute, di solito non è necessario effettuare attività di mining o validazione. Il compito principale è comprendere la rete che si sta utilizzando e il suo meccanismo di conferma.
Prima di inviare fondi, verifica su quale blockchain si trova effettivamente l'asset. Un token con lo stesso ticker può esistere su diverse reti con sistemi di consenso differenti e indirizzi di prelievo diversi. Verifica inoltre quante conferme richiede un exchange o un servizio prima di accreditare un deposito.
Se si desidera partecipare direttamente al consenso, i requisiti cambiano notevolmente. La partecipazione tramite Proof of Work può richiedere attrezzature di mining specializzate, una capacità di alimentazione adeguata, un sistema di raffreddamento e calcoli di redditività realistici. La partecipazione tramite Proof of Stake può richiedere una puntata minima, un funzionamento affidabile del validatore, una gestione sicura delle chiavi e un'attenta comprensione delle regole di slashing.
La procedura di conferma non è identica su tutte le blockchain.
Su Bitcoin, ogni nuovo blocco valido creato sopra il blocco contenente la tua transazione aggiunge ulteriore Proof of Work cumulativa. Questo è il motivo per cui spesso si attendono più conferme per i trasferimenti di valore elevato.
Il meccanismo Proof of Stake di Ethereum distingue anche tra l'inclusione in un blocco e uno stato di consenso più forte. Ethereum utilizza i voti dei validatori e la finalità dei checkpoint. Secondo la documentazione di Ethereum, i checkpoint possono essere finalizzati dopo aver ottenuto un supporto che rappresenta almeno i due terzi del totale degli ETH in staking. Una volta finalizzati, annullarli comporterebbe gravi conseguenze economiche per gli aggressori.
Non bisogna dare per scontato che "sei conferme" o qualsiasi altro numero fisso sia una regola universale nel mondo della crittografia. Ogni blockchain ha il proprio modello di conferma e finalità.
Il Proof of Stake generalmente evita la continua competizione tra miner che caratterizza il Proof of Work. Ethereum cita esplicitamente il minor consumo energetico come uno dei motivi per cui passerà dal PoW al PoS nel 2022. Ciò non significa che il PoS non consumi elettricità: i validatori continuano a utilizzare computer, apparecchiature di rete e infrastrutture dati. La differenza fondamentale è che la sicurezza della rete non si basa sulla continua competizione tra miner attraverso l'hashing su larga scala.
Il consumo energetico del Proof of Work non è un effetto collaterale accidentale; la spesa energetica fa parte del meccanismo che rende costosa la riscrittura della blockchain. Se questo compromesso sia auspicabile è oggetto di un dibattito più ampio a livello di progettazione e politica, ma tecnicamente i due sistemi raggiungono il consenso attraverso diverse risorse scarse.
Non esiste una risposta univoca e utile. Utilizzano modelli di sicurezza differenti.
Nel PoW di tipo Bitcoin, il controllo dipende fortemente dall'accesso alla potenza di calcolo e dalle risorse necessarie per mantenerla. Nel PoS di tipo Ethereum, l'influenza dipende dagli ETH messi in staking, mentre le penalità e le riduzioni di commissione sono concepite per rendere gli attacchi economicamente devastanti per l'attaccante.
La sicurezza dipende anche da fattori che vanno oltre il semplice PoW o PoS: il software client, la decentralizzazione del mining o dello staking, la topologia di rete, la progettazione del protocollo, la qualità dell'implementazione, gli incentivi economici e il comportamento degli operatori dei nodi.
Per un principiante, il consiglio pratico è quello di evitare affermazioni come "PoS è automaticamente più sicuro" o "PoW è automaticamente più sicuro". Un confronto significativo deve menzionare una blockchain specifica e uno scenario di attacco o di fallimento specifico.
Se ricordi un solo paragone, usa questo:
La Proof of Work chiede: "Puoi dimostrare di aver speso risorse computazionali?"
Il protocollo Proof of Stake chiede: "Puoi dimostrare di aver investito un valore economico che il protocollo può sanzionare?"
Entrambi i sistemi tentano di risolvere la stessa sfida dei sistemi distribuiti: consentire a molti partecipanti che non si fidano completamente l'uno dell'altro di concordare su una cronologia blockchain valida. Semplicemente, rendono la disonestà costosa in modi diversi.
Una volta compresi i concetti di PoW e PoS, i successivi concetti utili sono la scelta del fork , che determina quale catena concorrente è preferita; la finalità , che descrive quando un blocco è considerato estremamente difficile o economicamente impossibile da annullare; e la validazione del nodo , che spiega perché i miner e i validatori non ottengono un'autorità illimitata.
Queste tre idee vi aiuteranno a capire perché la sicurezza della blockchain va ben oltre le semplici etichette "Proof of Work" o "Proof of Stake". Il meccanismo di consenso è l'insieme completo di regole tecniche e incentivi economici che mantengono i nodi indipendenti sincronizzati attorno a un registro condiviso.
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