Proof of Work Vs. Proof of Stake

Le criptovalute sono all’ordine del giorno. Tuttavia, non tutti conoscono il funzionamento degli algoritmi noti come Proof of work e Proof of stake utilizzati in questo mezzo di scambio.

Entrambi sono un meccanismo di consenso o un algoritmo che viene utilizzato per convalidare le transazioni nella blockchain e aggiungerle alla blockchain per produrre nuovi blocchi o token.

La Proof of Work 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 criptovalute. L’obiettivo di PoW è creare un consenso tra tutte le parti che compongono la rete.

Anche Proof of Stake è un protocollo o algoritmo di consenso molto diffuso nella tecnologia blockchain, che funziona come Proof of Work ma ha caratteristiche diverse, di cui parleremo tra poco. L’acronimo di Proof of Stake è PoS, con il quale è comunemente conosciuto.

Grazie a questi algoritmi, che sono stati sviluppati per prevenire lo spam di massa e la doppia spesa. Grazie alle funzioni PoW e PoS, il loro sistema è stato implementato in diverse criptovalute, tra cui Bitcoin, che lo ha reso popolare.

I due protocolli di consenso più comuni e più antichi utilizzati dai progetti di criptovalute sono Proof of work e Proof of stake. Il dibattito più acceso nel campo delle criptovalute riguarda quale di questi due meccanismi di consenso sia superiore: è meglio avere la Proof of work o la Proof of stake?

La risposta a questa domanda è determinata principalmente dalle opinioni su alcuni argomenti. Le persone che ritengono che il riscaldamento globale sia la più grande minaccia per l’umanità possono affermare che l’uso eccessivo di energia è semplicemente intollerabile, poiché comporterà la perdita di vite umane in un futuro non troppo lontano.

D’altra parte, innumerevoli persone in tutto il mondo vivono in condizioni terribili. Non hanno la flessibilità o i mezzi finanziari per cambiare la loro situazione. Si potrebbe sostenere che il Bitcoin e le altre criptovalute influenzino significativamente la vita di queste persone e la migliorino.

Entrambe le opzioni sembrano fornire una sicurezza sufficiente per gestire una blockchain e una criptovaluta. Ci possono essere anche altri algoritmi di consenso, come il Proof of participation, che offre tempi di transazione più rapidi rispetto al Proof of Work.

Ma per quanto riguarda le criptovalute, la Proof of Stake e la Proof of Work sono i due principali algoritmi di consenso utilizzati.

In questo articolo confronteremo le caratteristiche principali dei due meccanismi di consenso. Vediamo innanzitutto come funzionano PoW e PoS, prima di capire come PoS si differenzia da PoW.

Cos’è la Proof of Work?

Il PoW è il metodo più antico e collaudato per verificare le transazioni sulla Blockchain e la criptovaluta più popolare, il Bitcoin, lo utilizza.

Per risolvere problemi matematici complessi, il PoW richiede una grande quantità di risorse computazionali. La Proof of work è una forma di meccanismo di consenso decentralizzato utilizzato nel mining delle criptovalute. Il Bitcoin, la prima criptovaluta al mondo, ne è un esempio.

La Proof-of-Work è un meccanismo di consenso decentralizzato che richiede ai membri della rete di utilizzare le proprie risorse per risolvere un problema matematico arbitrario che impedisce ad altri di giocare con il sistema.

La rete richiede una grande quantità di potenza di elaborazione, motivo per cui viene definita “proof of work”. I minatori virtuali di tutto il mondo competono per risolvere per primi una sfida matematica per proteggere e convalidare le blockchain proof-of-work.

Il protocollo Proof of Work ci aiuta a evitare alcuni comportamenti indesiderati in una rete. Il suo nome deriva dall’inglese Proof of Work (PoW). Questo protocollo funziona in base al concetto di richiedere un lavoro al client, che viene poi verificato dalla rete.

Di solito, il lavoro richiesto consiste nell’esecuzione di complesse operazioni di calcolo. La rete verifica quindi queste operazioni. Una volta approvate, al client viene concesso l’accesso all’utilizzo delle risorse del client stesso.

Queste operazioni aiutano a evitare che client malintenzionati consumino tutte le risorse in modo incontrollato. Una situazione che potrebbe finire per negare il servizio fornito al resto dei client della rete.

Un esempio molto semplice per capire questo concetto è il famoso captcha che si mette quando ci si vuole registrare su un sito web. Il web pone questa sfida che il visitatore deve risolvere. Se la risolve, avrà accesso al servizio. 

In questo modo si impedisce a un utente malintenzionato di creare milioni di record, mandando in crash la pagina web. Proprio come il captcha in un sito web aiuta a impedire agli aggressori di creare milioni di record, lo stesso vale per la Proof of Work in una rete.

Come funziona il protocollo PoW?

La Proof of Work funziona in modo ragionevolmente semplice. Il processo che si svolge può essere suddiviso nelle seguenti fasi principali:

• Fase 1: il client o il nodo stabilisce una connessione alla rete. A questo punto, la rete assegna un compito computazionalmente costoso. Questo compito deve essere risolto per ricevere un incentivo economico.
• Fase 2: inizia la risoluzione dell’enigma. Si tratta di utilizzare molta potenza di calcolo per risolvere l’enigma consegnato. Questo processo è chiamato mining.
• Fase 3: una volta risolto il compito di calcolo, il client lo condivide con la rete per la verifica. A questo punto, si verifica rapidamente che il compito soddisfi i requisiti. In questo modo si ottiene l’accesso alle risorse di rete. In caso contrario, l’accesso e la soluzione presentata al problema vengono rifiutati, e quindi vengono eseguiti i controlli di protezione contro la doppia spesa.

• Fase 4: dopo aver confermato che il compito è stato portato a termine, il cliente accede alle risorse di rete. Grazie a ciò, si riceve un profitto per il lavoro di calcolo svolto.

Queste quattro fasi consentono e modellano il funzionamento della Proof of Work. La facilità di questo modello permetterà di trasferirlo a diversi software per sfruttarne le potenzialità. Ma è nelle blockchain che si osserva una maggiore utilità, fornendo livelli eccezionali di sicurezza nonostante la bassa complessità del protocollo, che consente a milioni di persone di partecipare simultaneamente alla rete.

Che cos’è la Proof Of Stake?

Proof of the Stake (PoS) è un algoritmo di consenso per la rete blockchain. La Proof of Stake determina chi convalida il blocco successivo e utilizza la potenza di calcolo anziché la decrittazione di questioni crittografiche per verificare le transazioni.

Peercoin è la prima criptovaluta a implementare un modello di consenso PoS completo. Il modello Proof of stake è stato introdotto nel 2011. Per espandere il consenso PoS in Bitcoin è necessario un notevole consumo di energia.

PoS è preferito da molte nuove blockchain perché consuma molta meno energia di PoW. Per questo motivo Ethereum, la seconda più grande blockchain è passata da PoW a PoS il 15 settembre 2022, riducendo così il consumo energetico del 99,95%.

La tecnica alla base di Proof of stake è che se i soggetti interessati dispongono di grandi quantità di criptovalute, non faranno nulla per danneggiare la rete. Pertanto, si affidano al possesso di un nodo verificatore, con il quale le transazioni vengono convalidate sulla rete.

La Proof of stake è stato creato come sostituto del Proof of work, che è costoso a causa dei requisiti energetici. I nodi di convalida, invece, possono essere semplici come i personal computer e non richiedono più energia di qualsiasi altro computer.

Come funziona la proof of stake

Proof-of-Stake raggiunge il consenso chiedendo agli utenti di contribuire con una parte dei loro gettoni per essere selezionati per convalidare i blocchi di transazioni e ricompensati per questo. Il primo fattore da considerare in questo processo di selezione è l’impegno dell’utente. In PoS, i blocchi vengono “forgiati” anziché estratti.

Impegnarsi nella “Proof of Stake” significa bloccare un certo importo nella rete come scommessa. La si usa come garanzia per provare il blocco. Chiunque voglia partecipare al processo deve possedere una quota della rete. 

Più utenti scommettono, maggiori sono le possibilità di essere selezionati. Il numero di scommesse determina la probabilità che il nodo venga scelto come validatore per forgiare il blocco successivo. Quanto più significativa è la puntata, tanto maggiore è la possibilità di puntare rispetto alla scommessa.

In PoS, l’incoraggiamento alla partecipazione all’autenticazione dei blocchi di ricompensa è un pagamento sotto forma di commissioni di transazione. A differenza della nuova moneta creata nei sistemi PoW.

Per evitare di pensare che si tratti di un’opportunità per il nodo ricco della rete. Al processo di selezione si stanno aggiungendo sempre più metodi unici. La chiave è includere un livello di opportunità nel processo di selezione per evitare che l’utente più ricco venga scelto per convalidare le transazioni, guadagnare ricompense e diventare più ricco.

I due metodi più comunemente utilizzati sono la selezione casuale dei blocchi e la scelta della moneta dell’età.

1. Selezione casuale dei blocchi: in questo caso il validatore viene selezionato cercando i nodi con il valore hash più basso associato alla puntata più grande.
2. Scegliere l’età della moneta: i nodi vengono scelti in base al tempo in cui i loro gettoni sono stati detenuti come azioni. L’età delle monete viene stimata moltiplicando il numero di giorni in cui le monete sono state detenute come azioni per il numero di monete.

Similitudini tra Proof Of Work e Proof Of Stake

1. Entrambi sono un meccanismo di consenso per risolvere i problemi nella Blockchain delle criptovalute.
2. Prima di prendere qualsiasi decisione, i membri devono raggiungere un accordo su di essa prima che venga attuata.
3. Prima di proporre un nuovo blocco, è necessario dimostrare di aver svolto un certo lavoro sia da parte dei minatori in PoW che dei validatori in PoS.
4. Per avere accesso a tutte le criptovalute della rete, gli hacker dovrebbero disporre del 51% della potenza di calcolo per aggiungere un blocco dannoso, il che è praticamente impossibile.

Differenze tra Proof Of Work e Proof Of Stake

1. Le transazioni sulla rete Proof of Work richiedono più tempo per essere elaborate. Questo tempo è noto come tempo di blocco e varia a seconda del progetto. La durata tipica dei blocchi per Bitcoin è di circa 10 minuti, anche se progetti come Litecoin trasmettono un nuovo blocco ogni 2,5 minuti. Le criptovalute Proof of stake di solito elaborano le transazioni più velocemente, e alcune transazioni richiedono solo pochi secondi per essere finalizzate. Inoltre, la configurazione della rete permette di trasmettere le transazioni molto rapidamente, consentendo ai validatori di essere convalidati molto più velocemente.
2. Nella Proof of work, la probabilità di estrarre blocchi è determinata dalla quantità di lavoro computazionale svolto dal miner. Al contrario, per la Proof of stake, la dimensione della scommessa di una persona (quante monete possiede) è determinata dalla convalida di un nuovo blocco.
3. Nella Proof of Work, una ricompensa viene data prima al miner che risolve il puzzle crittografico di ogni blocco, mentre per Proof of Stake, il validatore non riceve una ricompensa per il blocco, raccogliendo invece una tassa di rete come ricompensa.
4. Nella Proof of Work, per aggiungere ogni blocco alla rete, i minatori devono competere utilizzando la loro potenza di elaborazione del computer per risolvere complessi puzzle. Al contrario, nel Proof of Stake non c’è competizione, poiché un algoritmo seleziona il creatore del blocco in base alla scommessa dell’utente.
5. La Proof of Work spende molta energia e potenza di calcolo per completare le transazioni, aumentando i tempi di transazione. Proof of Stake utilizza meno energia e accorcia i tempi di consenso.
6. Bitcoin è la crittografia più nota con un algoritmo di costruzione del consenso Proof-of-Work che utilizza la più nota funzione di proof-of-work chiamata SHA256. Altre includono Ethereum (anche se in futuro, con l’aggiornamento a Ethereum 2.0, utilizzerà un meccanismo di Proof of Stake), Bitcoin Cash, Monero, Litecoin e Dogecoin. Tra le criptovalute che utilizzano il meccanismo di Proof of stake figurano invece EOS (EOS), Tezos (XTZ), Cardano (ADA), Cosmos (ATOM) e Tron (TRX).

Conclusione

Gli algoritmi di consenso aiutano i protocolli Blockchain a raggiungere un accordo tra una rete distribuita. Tra questi algoritmi di consenso vi sono due filosofie principali: Proof of Stake e Proof of Work.

Il Proof of Stake determina il consenso in base all’impegno di ciascun utente della rete.

Nel Proof of Work, i minatori competono per le transazioni sulla rete risolvendo complessi problemi matematici e, di conseguenza, vengono ricompensati con monete.

Il problema principale del PoS è che la sua sicurezza e la tolleranza ai guasti non sono state dimostrate in modo rigorosamente matematico.

Sebbene il settore dei bitcoin sia in continua evoluzione, le tecniche di Proof of Work e Proof of Stake rimangono le due più utilizzate. Capire come funzionano è fondamentale per comprendere il funzionamento della blockchain.

Sebbene il processo PoS consumi molta meno energia rispetto al PoW, è fondamentale rendersi conto che ci sono altri fattori da considerare, come la sicurezza della blockchain. La PoW è considerato più sicuro in quanto è il meccanismo di convalida più antico e collaudato.

Con l’espansione e la maturazione dell’ecosistema bitcoin, le blockchain in grado di raggiungere un elevato livello di sicurezza e allo stesso tempo di essere efficienti dal punto di vista energetico si troveranno in una posizione vincente nel prossimo futuro.

A presto,

Scaling Parrots