Proof of work o proof of stake è la scelta di progettazione centrale dietro ogni blockchain pubblica. Una blockchain non ha un'autorità centrale che decide quali transazioni sono valide e in che ordine. Migliaia di computer indipendenti devono invece trovare un accordo, anche se alcuni di essi potrebbero cercare di barare. Il metodo che usano per raggiungere l'accordo si chiama meccanismo di consenso. La proof of work rende costoso barare richiedendo un vero sforzo computazionale. La proof of stake lo rende costoso richiedendo ai partecipanti di versare un deposito che possono perdere. Entrambe funzionano; falliscono in modi diversi.
Questo articolo spiega il problema che entrambi i meccanismi risolvono, come funziona ciascuno, da dove vengono, cosa è cambiato quando Ethereum ha cambiato meccanismo, e i compromessi in gioco. Spiega il meccanismo e non è una consulenza finanziaria.
Il problema che entrambi i meccanismi risolvono
Un registro condiviso a cui chiunque può aggiungere dati affronta un attacco evidente: qualcuno spende una moneta, poi cerca di riscrivere il registro come se quella spesa non fosse mai avvenuta, e la spende di nuovo. È il problema della doppia spesa (double-spending). Ne affronta anche uno più sottile: se unirsi alla rete è gratis, un attaccante può creare migliaia di partecipanti falsi per avere la maggioranza dei voti su tutti gli altri.
Un meccanismo di consenso risolve entrambi i problemi rendendo costoso il diritto di aggiungere il blocco successivo. Se l'influenza sul registro richiede qualcosa di scarso, che sia elettricità e hardware oppure una grande quota di monete, allora le identità false non costano nulla ma non ottengono nulla, e riscrivere la storia diventa più costoso di quanto potrebbe mai valerne la pena. I dettagli su blocchi e hash sono trattati in come funziona la blockchain.
Entrambi i meccanismi rispondono alla stessa domanda: quanto dovrebbe costare scrivere la prossima pagina di un registro che non appartiene a nessuno?
AutoverificaSupponi che una grande quantità di nuova potenza di calcolo si unisca alla rete di mining di Bitcoin da un giorno all'altro. Prima di continuare, prevedi cosa succede alla frequenza con cui vengono trovati nuovi blocchi nelle settimane seguenti.Mostra la rispostaNascondi la risposta
Al massimo una breve accelerazione. Bitcoin adegua la difficoltà del puzzle ogni 2.016 blocchi, circa ogni due settimane, in modo che un blocco venga trovato circa ogni dieci minuti a prescindere da quanta potenza di calcolo si unisca. Più minatori rendono il puzzle più difficile, non il registro più veloce, motivo per cui anche l'energia spesa aumenta con la competizione.
Come funziona la proof of work
Nella proof of work, i partecipanti chiamati minatori (miner) competono per aggiungere il blocco successivo. Per vincere, un minatore deve trovare un numero che, combinato con il contenuto del blocco e passato attraverso una funzione hash, produce un risultato inferiore a un valore obiettivo. Non c'è scorciatoia: l'unico modo è provare un numero enorme di tentativi. Il primo minatore a trovare una risposta valida trasmette il blocco, tutti gli altri possono verificarlo istantaneamente, e il vincitore riceve monete di nuova creazione e le commissioni delle transazioni.
L'idea è più antica delle criptovalute. Nel 1992, Cynthia Dwork e Moni Naor proposero di far svolgere ai computer un lavoro come modo per scoraggiare le email spazzatura, e nel 1997 Adam Back descrisse Hashcash, una versione pratica della stessa idea. Il white paper di Bitcoin del 2008 citava Hashcash, e Bitcoin è stata lanciata nel gennaio 2009 come prima blockchain a proof of work.
Bitcoin adegua la difficoltà del puzzle ogni 2.016 blocchi, circa ogni due settimane, in modo che un nuovo blocco venga trovato circa ogni dieci minuti indipendentemente da quanta potenza di calcolo si unisca. Per riscrivere blocchi passati, un attaccante dovrebbe rifare tutto quel lavoro più velocemente del resto della rete messa insieme, di solito descritto come controllare più della metà della potenza di calcolo della rete: un attacco del 51%.
Come funziona la proof of stake
La proof of stake sostituisce lo sforzo computazionale con un deposito finanziario. I partecipanti chiamati validatori bloccano, o mettono in staking, una quantità delle monete della rete stessa. Il protocollo seleziona i validatori, grosso modo in proporzione alla loro quota in staking, per proporre nuovi blocchi, e gli altri attestano che quei blocchi sono validi.
Il comportamento onesto viene premiato con nuove monete e commissioni. Il comportamento disonesto, come firmare due blocchi in conflitto tra loro, può essere punito con lo slashing: il protocollo distrugge parte della quota depositata dall'imbroglione e lo rimuove dall'insieme dei validatori. Il costo di un attacco alla rete non è quindi l'elettricità, ma il valore delle monete che un attaccante dovrebbe acquisire e rischierebbe di perdere.
La prima rete funzionante a proof of stake fu Peercoin, lanciata nell'agosto 2012 dagli pseudonimi Sunny King e Scott Nadal, esplicitamente per ridurre il costo energetico del mining. Su Ethereum oggi, gestire un validatore completo richiede di mettere in staking 32 ether.
Come si studia questo argomento su Astra Trainer
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Il consenso è la parte che la maggior parte delle persone salta, ed è la parte che spiega perché blockchain diverse si comportano in modo così diverso. Le lezioni durano circa cinque minuti e una guida ti accompagna in ogni passaggio insolito.
Proof of work e proof of stake a confronto
| Caratteristica | Proof of work | Proof of stake |
|---|---|---|
| Chi aggiunge i blocchi | Minatori | Validatori |
| Cosa protegge la rete | Sforzo computazionale ed elettricità | Monete bloccate come deposito |
| Costo di un attacco | Acquisire la maggioranza della potenza di calcolo | Acquisire una grande quota di monete in staking, soggette a slashing |
| Consumo energetico | Molto alto | Molto basso in confronto |
| Hardware | Macchine di mining specializzate | Un server ordinario può gestire un validatore |
| Primo utilizzo | Bitcoin, 2009 | Peercoin, 2012 |
| Esempio più noto | Bitcoin | Ethereum, dal 2022 |
Cosa è cambiato quando Ethereum ha cambiato meccanismo
Ethereum è stata lanciata nel 2015 usando la proof of work. Il 15 settembre 2022, in un aggiornamento noto come the Merge, ha unito la sua catena originale a una catena separata a proof of stake, la Beacon Chain, che era in funzione in parallelo dal 2020. Da quel momento, il mining su Ethereum si è fermato.
L'Ethereum Foundation ha stimato che the Merge abbia tagliato il consumo energetico della rete di circa il 99,95%. Il passaggio è stato effettuato su una rete attiva che deteneva una quantità di valore molto elevata, senza fermarla, ed è stato uno dei cambiamenti ingegneristici più seguiti nella storia del settore.
I compromessi
Energia. La differenza più evidente. La sicurezza della proof of work deriva dal consumo di elettricità; i critici la definiscono uno spreco, i sostenitori sostengono che è proprio il costo nel mondo reale a rendere il registro difficile da riscrivere. La proof of stake richiede una piccola frazione dell'energia.
Distribuzione del controllo. Nella proof of work, l'influenza segue l'accesso a elettricità economica e hardware specializzato, e il mining si è concentrato in grandi operazioni e pool. Nella proof of stake, l'influenza segue la proprietà delle monete, e i critici temono che chi possiede di più guadagni di più, mentre i grandi servizi di staking possono concentrare la validazione.
Track record. La proof of work di Bitcoin è in funzione dal 2009. La proof of stake su larga scala è più giovane e più complessa, con più regole che devono funzionare come previsto, anche se quella di Ethereum è ormai in funzione da diversi anni.
Recupero da un attacco. Una rete a proof of stake può distruggere la quota depositata da un attaccante tramite lo slashing. Una rete a proof of work non può confiscare l'hardware di un attaccante, che potrebbe essere riutilizzato.
Informazioni generali, non una consulenza finanziaria. Questo articolo spiega come funziona una tecnologia. Non raccomanda nessuna moneta, token, wallet, exchange o piattaforma. Gli asset crypto possono perdere gran parte o tutto il loro valore, le regole variano da paese a paese e cambiano rapidamente, e le perdite dovute a chiavi smarrite, attacchi informatici o truffe sono di solito irreversibili. Per decisioni sul tuo denaro, valuta di rivolgerti a un consulente qualificato e regolamentato.
Perché vale la pena capire il consenso
Le discussioni su quale blockchain sia migliore spesso si rivelano discussioni sul consenso: di chi ci si fida, quanto costa barare, e chi finisce per avere il controllo. Capire i due meccanismi principali rende queste discussioni molto più facili da seguire.
Astra Trainer è costruito per far sedimentare questa comprensione. I quiz seguono ogni argomento e ogni corso termina con un esame finale di dieci domande, mentre missioni quotidiane, punti e una serie di giorni consecutivi tengono vive le lezioni da cinque minuti. Un Circle ti offre un piccolo gruppo con un obiettivo settimanale condiviso e sessioni dal vivo, utile per un argomento più facile da afferrare quando viene spiegato ad alta voce.
Cosa ricordare
Proof of work e proof of stake sono meccanismi di consenso che permettono a computer che non si fidano tra loro di concordare su un unico registro condiviso, rendendo costoso il diritto di aggiungere blocchi.
La proof of work fa costare questo sforzo computazionale ed elettricità. Risale a idee del 1992 e del 1997 e protegge Bitcoin dal 2009.
La proof of stake fa costare questo un deposito di monete che può essere soggetto a slashing. È stata usata per la prima volta nel 2012, ed Ethereum l'ha adottata nel settembre 2022, tagliando il consumo energetico di circa il 99,95%.
Per questo il modo più utile di pensare a proof of work o proof of stake non è quale sia migliore, ma cosa chiede a te di fidarti: il costo dell'energia e dell'hardware, o il valore delle monete in gioco.
Mettiti alla prova
Domanda 1 di 3
Perché un attaccante non può prendere il controllo di una rete a proof of work o proof of stake semplicemente creando migliaia di partecipanti falsi?
Qual è la differenza tra proof of work e proof of stake?
Entrambe permettono ai computer di una blockchain di concordare su un unico registro. La proof of work richiede ai minatori di spendere sforzo computazionale ed elettricità per aggiungere blocchi. La proof of stake richiede ai validatori di bloccare monete come deposito, che può essere distrutto se barano.
Perché la proof of work consuma così tanta energia?
I minatori competono facendo un numero enorme di tentativi per risolvere un puzzle hash, e la difficoltà aumenta man mano che si unisce più potenza di calcolo. L'energia spesa è ciò che rende proibitivamente costoso per un attaccante riscrivere blocchi passati.
Quando è passata Ethereum alla proof of stake?
Il 15 settembre 2022, in un aggiornamento chiamato the Merge, quando la catena originale di Ethereum si è unita alla Beacon Chain a proof of stake. L'Ethereum Foundation ha stimato che questo abbia tagliato il consumo energetico della rete di circa il 99,95%.
Cos'è lo slashing nella proof of stake?
Lo slashing è una penalità in cui il protocollo distrugge parte delle monete in staking di un validatore e lo rimuove dalla rete per comportamento disonesto, come firmare due blocchi in conflitto per lo stesso slot.
Dove posso imparare come le blockchain raggiungono il consenso in lezioni brevi?
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