Il Proof of Stake è un meccanismo di consenso alternativo popolare rispetto al Proof of Work. Invece di aver bisogno di potenza di calcolo per convalidare le transazioni, i validatori devono mettere in gioco monete. Questo fatto riduce drasticamente il consumo energetico necessario. Il Proof of Stake può anche migliorare la decentralizzazione, la sicurezza e la scalabilità.
Tuttavia, un attacco del 51% può essere relativamente facile da realizzare con blockchain a bassa capitalizzazione di mercato. Poiché il Proof of Stake è altamente versatile, ha una vasta gamma di variazioni per diverse blockchain e casi d'uso.
Introduzione
Il Proof of Stake è di gran lunga la scelta più popolare per le reti blockchain oggi. Ma con così tante variazioni, può essere complicato comprendere i suoi concetti fondamentali. Al giorno d'oggi, è improbabile vederlo nella sua forma originale. Tuttavia, tutti i tipi di Proof of Stake condividono gli stessi concetti chiave. Comprendere queste somiglianze ti aiuterà a fare scelte migliori sulle blockchain che utilizzi e su come operano.
Cosa significa Proof of Stake?
L'algoritmo di consenso Proof of Stake consensus algorithm è stato introdotto nel 2011 nel forum Bitcointalk. È stato proposto come soluzione ai problemi del Proof of Work. Sebbene entrambi condividano lo stesso obiettivo di raggiungere un consenso sulla blockchain, il processo che seguono è piuttosto diverso. Invece di dover fornire una prova computazionalmente intensiva, i partecipanti dimostrano solo di aver messo in stake monete.
Come funziona il Proof of Stake?
L'algoritmo Proof Of Stake utilizza un processo di elezione pseudo-casuale per selezionare i validatori da un gruppo di nodi. Il sistema utilizza una combinazione di fattori, compresa l'età dello staking, un elemento di randomizzazione e la ricchezza del node.
Nei sistemi Proof of Stake, blocchi vengono 'forgiati' piuttosto che minerati. Tuttavia, potresti ancora sentire occasionalmente usato il termine 'minato'. La maggior parte delle criptovalute Proof of Stake viene lanciata con un'offerta di monete 'pre-forgiate' per consentire ai nodi di iniziare immediatamente.
Gli utenti che partecipano al processo di forging devono bloccare un certo numero di monete nella rete come il loro stake. La dimensione degli stake determina le possibilità per un nodo di essere selezionato come il prossimo validatore - maggiore è lo stake, maggiori sono le possibilità. Metodi unici vengono aggiunti al processo di selezione per favorire non solo i nodi più ricchi nella rete. I due metodi più comunemente utilizzati sono la Selezione Casuale dei Blocchi e la Selezione dell'Età delle Monete.
Selezione casualizzata dei blocchi
Nel metodo di Selezione Casuale dei Blocchi, i validatori sono selezionati cercando nodi con una combinazione del valore hash più basso e lo stake più alto. Poiché le dimensioni degli stake sono pubbliche, il prossimo forger può solitamente essere previsto da altri nodi.
Selezione dell'Età delle Monete
Il metodo di Selezione dell'Età delle Monete sceglie i nodi in base a quanto tempo i loro token sono stati messi in stake. L'età della moneta viene calcolata moltiplicando il numero di giorni in cui le monete sono state messe in stake per il numero di monete messe in stake.
Una volta che un nodo ha forgiato un blocco, la sua età della moneta viene reimpostata a zero e deve attendere un certo periodo per poter forgiare un altro blocco - questo impedisce ai nodi con grandi stake di dominare la blockchain.
Validazione delle transazioni
Ogni criptovaluta che utilizza un algoritmo Proof of Stake ha il proprio insieme di regole e metodi combinati per ciò che pensa sia la migliore combinazione possibile per la rete e i suoi utenti.
Quando un nodo viene scelto per forgiare il prossimo blocco, verificherà se le transazioni nel blocco sono valide. Successivamente firma il blocco e lo aggiunge alla blockchain. Come premio, il nodo riceve le transaction fees dal blocco e, su alcune blockchain, una ricompensa in monete.
Se un nodo vuole smettere di essere un forger, il suo stake e i premi guadagnati saranno rilasciati dopo un certo periodo, dando alla rete il tempo di verificare che non siano stati aggiunti blocchi fraudolenti alla blockchain dal nodo.
Quali blockchain utilizzano il Proof of Stake?
La maggior parte delle blockchain post-Ethereum utilizza meccanismi di consenso Proof of Stake. Tipicamente, ognuno è modificato per soddisfare le esigenze della rete. Tratteremo queste variazioni più avanti nell'articolo. Ethereum stesso è attualmente in fase di passaggio a Proof of Stake con Ethereum 2.0.
Le reti blockchain che utilizzano il Proof of Stake o una sua forma includono:
1. BNB Chain
3. Solana
4. Avalanche
5. Polkadot
Vantaggi del Proof of Stake
Il Proof of Stake ha molti chiari vantaggi rispetto al Proof of Work. Per questo motivo, le nuove blockchain utilizzano quasi sempre il Proof of Stake. I suoi vantaggi includono:
Adattabilità
Man mano che le esigenze degli utenti e le blockchain cambiano, anche il Proof of Stake può cambiare. È evidente con l'enorme numero di adattamenti disponibili. Il meccanismo è versatile e può adattarsi facilmente alla maggior parte dei casi d'uso della blockchain.
Decentralizzazione
Più utenti sono incoraggiati a far funzionare nodi poiché è più conveniente. Questo incentivo e il processo di randomizzazione rendono anche la rete più decentralizzata. Anche se esistono pool di staking, c'è una probabilità molto più alta per un individuo di forgiare con successo un blocco sotto Proof of Stake. In generale, questo riduce la necessità di pool di staking.
Efficienza energetica
Il Proof of Stake è incredibilmente efficiente dal punto di vista energetico rispetto al Proof of Work. Il costo di partecipazione dipende dal costo economico di mettere in stake monete piuttosto che dal costo computazionale di risolvere enigmi. Questo meccanismo porta a una significativa riduzione dell'energia necessaria per far funzionare il meccanismo di consenso.
Scalabilità
Poiché il Proof of Stake non si basa su macchine fisiche per generare consenso, è più scalabile. Non c'è bisogno di enormi fattorie di mining o di reperire grandi forniture energetiche. Aggiungere più validatori alla rete è più economico, semplice e accessibile.
Sicurezza
Lo staking funziona come un motivatore finanziario per il validatore a non elaborare transazioni fraudolente. Se la rete rileva una transazione fraudolenta, il validatore perderà una parte del suo stake e il diritto di partecipare in futuro. Finché lo stake è superiore alla ricompensa, il validatore perderebbe più monete di quelle che guadagnerebbe con attività fraudolente.
Per controllare efficacemente la rete e approvare transazioni fraudolente, un nodo dovrebbe possedere una maggioranza dello stake nella rete, noto anche come attacco al 51%. A seconda del valore di una criptovaluta, può essere quasi impossibile acquisire il controllo della rete, poiché dovresti acquisire il 51% dell'offerta circolante.
Svantaggi del Proof of Stake
Sebbene il Proof of Stake abbia molti vantaggi rispetto al Proof of Work, ha ancora alcune debolezze:
Forking
Con un meccanismo standard di Proof of Stake, non c'è alcun disincentivo per fare mining su entrambi i lati di un fork. Sotto il Proof of Work, fare mining su entrambi i lati porterà a uno spreco di energia. Con il Proof of Stake, il costo è molto inferiore, il che significa che le persone possono "scommettere" su entrambi i lati di un fork.
Accessibilità
Per iniziare a fare staking, avrai bisogno dell'offerta di token nativi di una blockchain. Questo richiede di acquistare il token tramite un exchange o un altro metodo. A seconda dell'importo richiesto, potresti aver bisogno di un investimento significativo per iniziare a fare staking in modo efficace.
Con il Proof of Work, puoi acquistare attrezzature di mining economiche o anche affittarle. Con questo, puoi unirti a un pool e iniziare a validare e guadagnare rapidamente.
attacco al 51%
Sebbene il Proof of Work sia anche vulnerabile ad attacchi al 51%, può essere significativamente più facile con il Proof of Stake. Se il prezzo di un token crolla o la blockchain ha una bassa capitalizzazione di mercato, può essere teoricamente economico acquistare più del 50% dei token e controllare la rete.
Altri meccanismi di consenso che si basano sul Proof of Stake
Il Proof of Stake è altamente adattabile. Gli sviluppatori possono cambiare il meccanismo esatto per soddisfare casi d'uso specifici di una blockchain. Di seguito sono riportati alcuni dei casi più comunemente visti
Delegated Proof of Stake (DPoS)
Il Delegated Proof of Stake consente agli utenti di mettere in stake monete senza diventare un validatore. In questo caso, le mettono in stake dietro a un validatore per condividere i premi di blocco. Più delegatori mettono in stake dietro a un possibile validatore, maggiore sarà la sua possibilità di selezione. I validatori possono solitamente cambiare l'importo condiviso con i delegatori come incentivo. La reputazione di un validatore è anche un fattore importante per i delegatori.
Nominated Proof of Stake (NPoS)
Il Nominated Proof of Stake è un modello di consenso sviluppato da Polkadot. Ha molte somiglianze con il Delegated Proof of Stake, ma una differenza chiave. Se un nominatore (delegatore) mette in stake dietro a un validatore malevolo, può anche perdere il suo stake.
I nominatori possono scegliere fino a 16 validatori da mettere in stake dietro. La rete distribuirà quindi equamente il loro stake dietro ai validatori scelti. Polkadot utilizza anche diversi approcci nella teoria dei giochi e nella teoria delle elezioni per determinare chi forgerebbe un nuovo blocco.
Proof of Staked Authority (PoSA)
La BNB Smart Chain utilizza il Proof of Staked Authority per generare consenso di rete. Questo meccanismo di consenso combina Proof of Authority e Proof of Stake, consentendo ai validatori di alternarsi nel forgiare blocchi. Un gruppo di 21 validatori attivi è idoneo a partecipare, selezionato in base all'importo di BNB che mettono in stake o hanno delegato dietro di loro. Questo insieme è determinato quotidianamente, e la BNB Chain memorizza la selezione.
Conclusione
Il modo in cui aggiungiamo blocchi di transazioni a una rete è cambiato significativamente da Bitcoin. Non dobbiamo più fare affidamento sulla potenza di calcolo per generare consenso crittografico. Il sistema Proof of Stake ha molti vantaggi, e la storia ha dimostrato che il Proof of Stake funziona. Col passare del tempo, sembra che Bitcoin sarà solo una delle poche reti Proof of Work rimaste. Per ora, sembra che il Proof of Stake sia qui per restare.