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Algoritmi di consenso: Proof of Stake

Come hai imparato nell'ultima lezione, la rete Bitcoin utilizza un processo chiamato Proof of Work (PoW) per funzionare. Oltre alla Proof of Work, su cui si basano Bitcoin ed altre criptovalute, un altro metodo per raggiungere il consenso in una blockchain è chiamato Proof of Stake. Entrambi i sistemi hanno dei vantaggi e degli svantaggi. 

  • Dopo la Proof of Work, la Proof of Stake (PoS) è il secondo meccanismo di consenso più utilizzato nella tecnologia blockchain

  • L'algoritmo Proof of Stake seleziona il creatore del blocco successivo in base a vari meccanismi, di solito in qualche modo relativi alla sua partecipazione 

  • In una rete Delegated Proof of Stake come EOS, gli utenti votano con i loro token per eleggere i produttori dei blocchi, che convalidano le transazioni e condividono con la community la ricompensa di blocco che ottengono

  • Dato che i produttori di blocchi sono eletti con token, che rappresentano voti, possono perdere il loro potere quasi istantaneamente se agiscono contro la community 

  • I sistemi Proof of Stake comportano dei rischi, ad esempio conseguenze più gravi in caso di hackeraggio e furto 

  • I partecipanti devono essere adeguatamente incentivati ad agire nell'interesse della rete per non farla crollare

In questa lezione, imparerai quello che c'è da sapere sull'algoritmo di consenso Proof of Stake.

Cos'è un algoritmo di consenso Proof of Stake (PoS)?

Un algoritmo di consenso Proof of Stake (PoS) è un insieme di regole che governano una rete blockchain e la creazione della sua moneta nativa; ha, quindi, lo stesso obiettivo di un algoritmo Proof of Work, nel senso che è anch’esso uno strumento per raggiungere il consenso. A differenza del PoW, non ci sono miner coinvolti nel processo. 

Al loro posto, i partecipanti alla rete che vogliono essere coinvolti nella verifica della validità delle transazioni e nella creazione di blocchi nella rete devono detenere una certa quota nella rete, per esempio mettendo una certa quantità di moneta della rete in un portafoglio collegato alla sua blockchain. Questo processo è noto come "placing a stake" o "staking”, che può essere tradotto come il fatto di mettere i propri interessi in gioco. Un creatore di blocchi in un sistema PoS può solo creare blocchi proporzionati alla propria partecipazione alla rete. 

Pertanto, le reti PoS sono basate su algoritmi deterministici, il che significa che i validatori dei blocchi sono eletti a seconda della natura della posta in gioco. Per esempio, selezionare il saldo del conto come unico criterio su cui viene definito il prossimo blocco valido in una blockchain potrebbe potenzialmente portare a una centralizzazione indesiderata. Ciò vorrebbe dire che i membri ricchi di una rete godrebbero di grandi vantaggi. 

Le reti PoS sono basate su algoritmi deterministici, il che significa che i validatori dei blocchi sono eletti a seconda della natura della posta in gioco.

Per questo motivo, ci sono vari metodi di selezione per definire l’interesse, o una combinazione di essi. Diverse criptovalute che utilizzano la PoS impiegano diverse varianti per definire la "posta in gioco". Tali varianti includono il saldo effettivo delle monete in un conto, un tempo stazionario durante cui i token devono essere in una blockchain per contribuire alla generazione della creazione del blocco, l'età delle monete (il numero di monete detenute in un portafoglio moltiplicato per il numero di giorni che sono state in quel portafoglio), ed altri fattori.

Consensus Algorithms: Proof of Stake 
Was bedeutet Proof of Stake? 
Algorithmes de consensus : la proof-of-stake 
Che cos'è l'algoritmo di consenso Proof of Stake 

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Punti di forza e di debolezza degli algoritmi Proof of Stake

Da un lato, la PoS risolve alcune delle debolezze dei sistemi PoW, come quelle del sistema su cui si basa Bitcoin. La PoS essenzialmente elimina le barriere all'inizio del processo di convalida. Gli utenti non devono più comprare computer potenti e specializzati solo per avere la possibilità di vincere quell'inafferrabile ricompensa di blocco. Di conseguenza, la PoS richiede meno potenza di calcolo della PoW e quindi ha meno impatto sull'ambiente.

D'altra parte, alcune reti PoS hanno grandi debolezze che dipendono dalle varianti utilizzate per definire la posta in gioco in una rete. I produttori di blocchi di alcune monete possono esercitare una quantità incredibile di potere se il numero di produttori di blocchi in una rete è basso, e se quindi sono loro a poter convalidare tutte le transazioni. Tuttavia, il potere di un produttore può essere automaticamente revocato ogni volta che fa qualcosa contro gli interessi della rete. Se, per esempio, un produttore della moneta EOS non riesce a lavorare su nessun blocco per 24 ore, un produttore di riserva prende rapidamente il suo posto. 

La seconda grande debolezza è che un certo numero di sistemi PoS favorisce gli utenti ricchi: quante più monete si hanno in gioco nella rete, tanto più si estende il proprio diritto di voto. 

La seconda grande debolezza è che un certo numero di sistemi PoS favorisce gli utenti ricchi: quante più monete si hanno in gioco nella rete, tanto più si estende il proprio diritto di voto. Reti come Cardano hanno già affrontato questo problema implementando la selezione randomizzata dei produttori di blocchi. In questo caso, gli utenti più ricchi hanno ancora una migliore possibilità di essere produttori di blocchi, ma è invece diminuita l'influenza esterna delle "cripto balene", ovvero dei partecipanti che detengono molte più monete di una particolare rete rispetto all'utente medio. 

Nessuna posta in gioco

Infine, una rete Proof of Stake ha un problema noto come "nessuna posta in gioco". In una rete PoW c’è l'eventualità che due miner producano un blocco quasi simultaneamente a causa di un ritardo temporale. Questo si traduce in una confusione temporanea nella rete e i nodi devono raggiungere il consenso su quale blocco sia valido. Di conseguenza, i miner devono scegliere su quale versione della blockchain spendere le loro risorse, bypassando le altre opportunità. 

Tuttavia, poiché nel sistema PoS la forgiatura di nuovi blocchi richiede poche risorse, un validatore potrebbe scegliere di continuare a lavorare su più versioni della fork e creare nuovi blocchi. Poiché non ci sono costi opportunità per la forgiatura in una particolare blockchain, non c’è "nessuna posta in gioco" per gli utenti che creano blocchi. Di conseguenza, gli utenti potrebbero effettuare il mining su spezzoni concorrenti di una blockchain per massimizzare la quantità di commissioni di transazione che ricevono. Per affrontare questo problema, la maggior parte delle monete PoS ha meccanismi di protezione aggiuntivi incorporati nel proprio protocollo. 

Cos'è la Delegated Proof of Stake?

Un algoritmo di consenso DPoS (Delegated Proof of Stake) è una variante del protocollo di consenso Proof of Stake. Gli utenti della rete selezionano un numero sufficiente di delegati, chiamati anche testimoni, per assicurare la decentralizzazione della rete. I delegati eletti verificano le transazioni e generano i blocchi. Di solito, se un delegato riceve una ricompensa di blocco, la condivide con quei portafogli che hanno votato per lui e che hanno anche una partecipazione nella rete. 

In una rete DPoS, i parametri di rete come le dimensioni delle transazioni e gli intervalli di blocco possono essere cambiati attraverso il voto di delegati, chiamati anche testimoni.

Se un delegato non riesce a verificare le transazioni, o se si verificano altre interruzioni in una rete, questo meccanismo di consenso permette una rapida individuazione delle discrepanze e la sostituzione dei produttori di blocchi che non soddisfano il consenso. 

Scenari futuri per le reti Proof of Stake

Al momento, Bitcoin è destinato a rimanere tra le principali criptovalute. Tuttavia, alla luce della necessità di meccanismi di consenso efficienti dal punto di vista energetico, gli algoritmi Proof of Stake (PoS) continueranno quasi certamente a giocare un ruolo integrale nel futuro dell'industria blockchain. Attualmente più di 400 criptovalute utilizzano la PoS come algoritmo di consenso. Nelle prossime lezioni, approfondiremo l'argomento degli algoritmi di consenso e delle terze parti che stanno fornendo alternative ai principali meccanismi di consenso.

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