Cosa significa Proof-of-Stake (PoS) in crittografia?

Proof-of-stake (PoS) è un meccanismo di consenso utilizzato nelle reti blockchain per raggiungere un accordo sullo stato della blockchain. A differenza del Proof-of-Work (PoW), che richiede ai minatori di risolvere complessi puzzle matematici per convalidare le transazioni e creare nuovi blocchi, il PoS seleziona i validatori per creare e convalidare nuovi blocchi in base alla quantità di criptovaluta che possiedono e che sono disposti a “puntare” come garanzia.

Ecco alcuni punti chiave di PoS:

• Più efficiente dal punto di vista energetico: poiché non si basa sulla potenza di calcolo bruta, PoS consuma molta meno energia di PoW.
• Tempi di transazione più rapidi: Grazie al processo di convalida semplificato, le blockchain PoS possono spesso elaborare le transazioni più velocemente rispetto alle catene PoW.
• Maggiore accessibilità: Chiunque abbia abbastanza criptovaluta può partecipare allo staking, a differenza di PoW, che richiede hardware specializzato.
• Preoccupazioni sulla sicurezza: Alcuni sostengono che i sistemi PoS siano meno sicuri del PoW, in quanto i grandi soggetti interessati potrebbero potenzialmente manipolare la rete.

Ecco la ripartizione:

• Impegno: In un sistema PoS, i partecipanti, spesso chiamati validatori, devono “puntare” una certa quantità di criptovaluta nativa della blockchain. Questa puntata serve come garanzia ed è conservata in un portafoglio o in uno smart contract designato. La quantità di criptovaluta puntata può variare a seconda dello specifico protocollo blockchain.
• Creazione e convalida dei blocchi: I validatori vengono scelti per creare nuovi blocchi e convalidare le transazioni in base a un algoritmo di selezione. La probabilità di essere scelti come validatori è spesso proporzionale alla quantità di criptovaluta puntata: chi punta di più ha maggiori possibilità di essere selezionato.
• Proposta di blocco: I validatori selezionati per creare un nuovo blocco propongono un nuovo blocco con un insieme di transazioni. Questo blocco proposto include un hash crittografico del blocco precedente, formando una catena di blocchi – la blockchain.
• Votazione: Gli altri validatori della rete valutano quindi la validità del blocco proposto. Possono votare se ritengono che il blocco proposto sia valido o meno. I validatori possono avere l'opzione di votare direttamente, oppure il loro stake può votare automaticamente per loro conto.
• Consenso: Il consenso viene raggiunto quando una supermaggioranza di validatori (spesso una maggioranza di due terzi o più) concorda sulla validità del blocco proposto. Una volta raggiunto il consenso, il blocco viene aggiunto alla blockchain e il processo ricomincia per il blocco successivo.
• Distribuzione della ricompensa: I validatori che partecipano alla creazione e alla convalida dei blocchi sono ricompensati con commissioni di transazione e talvolta con monete di nuovo conio. Le ricompense vengono distribuite tra i validatori in base alla loro partecipazione alla rete.
• Penalità: I convalidatori che agiscono con malizia o tentano di convalidare transazioni fraudolente possono incorrere in sanzioni, tra cui la decurtazione di una parte delle monete puntate o la perdita temporanea o permanente dei diritti di palo.
• Sicurezza: I sistemi PoS spesso incorporano meccanismi per garantire la sicurezza della rete e prevenire la centralizzazione. Ciò può includere la randomizzazione della selezione dei validatori, sanzioni per i comportamenti disonesti e meccanismi che impediscono a una singola entità di controllare una porzione significativa della rete.

In generale, PoS offre un'alternativa efficiente dal punto di vista energetico ai meccanismi di consenso PoW e incentiva i validatori ad agire onestamente per proteggere la rete.

Proof-of-Stake (PoS) e Proof-of-Work (PoW) sono due meccanismi di consenso fondamentali utilizzati nelle blockchain per convalidare le transazioni e proteggere la rete. Sebbene entrambi raggiungano lo stesso obiettivo, i loro approcci differiscono in modo significativo, portando a vantaggi e svantaggi distinti.

Ecco una ripartizione delle differenze principali:

• PoW: Il mining protegge le reti blockchain risolvendo complessi puzzle matematici, convalidando le transazioni e creando nuovi blocchi, incentivando i minatori con ricompense per i loro sforzi computazionali.
• PoS: Gli utenti “puntano” le loro criptovalute esistenti, bloccandole essenzialmente per un periodo. L'importo puntato determina la possibilità di essere selezionati casualmente come validatori per il blocco successivo. I validatori verificano le transazioni e aggiungono nuovi blocchi alla catena, guadagnando una ricompensa per il loro lavoro.

• PoW: A causa del processo di mining competitivo, le blockchain PoW come Bitcoin consumano grandi quantità di energia, sollevando preoccupazioni ambientali.
• PoS: eliminando la necessità di un potente hardware per il mining, le blockchain PoS sono significativamente più efficienti dal punto di vista energetico, riducendo il loro impatto ambientale.

• PoW: Partecipare al mining PoW spesso richiede un hardware specializzato e costoso, rendendolo meno accessibile agli individui con risorse limitate.
• PoS: Chiunque abbia abbastanza criptovaluta può partecipare allo staking, rendendolo più accessibile e democratico.

• PoW: la natura distribuita del mining con molti partecipanti rende le blockchain PoW generalmente resistenti agli attacchi. Tuttavia, la possibilità che grandi pool di minatori acquisiscano il controllo solleva problemi di sicurezza.
• PoS: Sebbene il PoS offra una discreta sicurezza, alcuni sostengono che i grandi soggetti interessati con quantità significative di criptovaluta possano potenzialmente manipolare la rete. Questo è un argomento di dibattito e ricerca in corso.

• PoW: Il complesso processo di convalida in PoW può portare a tempi di transazione più lenti, specialmente durante i periodi di alta attività della rete.
• PoS: Il processo di convalida più semplice di PoS spesso si traduce in una maggiore velocità delle transazioni rispetto a PoW.

La scelta tra PoW e PoS dipende dalle priorità specifiche del progetto blockchain. Sebbene PoW offra una sicurezza comprovata, il suo consumo energetico è uno svantaggio importante. PoS presenta un'alternativa più ecologica e inclusiva, ma è ancora in fase di sviluppo e le sue implicazioni di sicurezza a lungo termine sono in corso di valutazione.

• Rete sicura e decentralizzata: Come PoW, PoS mira principalmente a rendere sicura la rete blockchain e a mantenerne la decentralizzazione. Ciò significa garantire l'accuratezza e l'immutabilità dei dati delle transazioni, restando al contempo resistenti alla manipolazione o al controllo da parte di una singola entità.
• Miglioramento dell'efficienza: PoS cerca di raggiungere la sicurezza e la decentralizzazione in modo più efficiente rispetto a PoW. Elimina la necessità di un'estrazione mineraria ad alta intensità energetica, portando a un'elaborazione più rapida delle transazioni e a un minore impatto ambientale.
• Maggiore accessibilità: PoS mira a rendere più accessibile la partecipazione alla blockchain eliminando le barriere hardware associate al mining PoW. Chiunque abbia una quantità sufficiente di criptovaluta può partecipare allo staking, promuovendo un più ampio coinvolgimento della rete.
• Crescita sostenibile: PoS si impegna a garantire la crescita sostenibile dell'ecosistema blockchain affrontando le problematiche legate all'elevato consumo energetico di PoW. Ciò consente un'adozione più ampia e un potenziale di applicazione nel mondo reale.
• Incentivi dinamici: Il PoS incoraggia la partecipazione offrendo ricompense dinamiche per la convalida delle transazioni e la sicurezza della rete. Questo incoraggia un comportamento onesto e scoraggia le attività sbagliate.

Mentre la sicurezza rimane l'obiettivo principale, PoS mira a raggiungerla in modo più efficiente, accessibile e sostenibile, aprendo la strada a una più ampia adozione ed evoluzione della tecnologia blockchain.

La sicurezza della PoS ruota attorno a due principi principali: gli incentivi economici e la convalida randomizzata. Entrambi lavorano insieme per creare un sistema in cui il comportamento onesto è premiato e l'attività dannosa è penalizzata.

• Impegno: Gli utenti “puntano” le proprie criptovalute, bloccandole essenzialmente per un periodo. Questo agisce come una garanzia, simile a un deposito di sicurezza.
• Slashing: Se un validatore si comporta in modo disonesto, perde una parte della criptovaluta puntata, creando un forte stimolo a imbrogliare.
• Ricompense: I validatori onesti che aiutano a proteggere la rete guadagnano ricompense, motivandoli ulteriormente ad agire onestamente.

• Validatori: Non tutti possono convalidare le transazioni. Invece, i validatori vengono scelti in modo casuale in base alle dimensioni della loro puntata e ad altri fattori.
• Difficile da attaccare: Questa casualità rende difficile per qualsiasi singola entità controllare la rete o manipolare le transazioni, poiché non saprebbe in anticipo chi sono i validatori.
• Tolleranza ai guasti bizantina (BFT): Alcuni sistemi PoS utilizzano la BFT, che consente alla rete di funzionare anche se un piccolo numero di validatori è dannoso o non disponibile.

• Concentrazione delle puntate: Se un piccolo gruppo controlla un'ampia porzione di monete puntate, potrebbe potenzialmente manipolare la rete. Si tratta di una preoccupazione importante e di un'area di ricerca attiva.
• Nuova tecnologia: PoS è più recente di PoW, e le sue implicazioni di sicurezza a lungo termine sono ancora oggetto di studio e dibattito.
• Ingegneria sociale: attacchi mirati potrebbero indurre i validatori a comportarsi male.
• Vulnerabilità dei contratti intelligenti: Le vulnerabilità degli smart contract distribuiti sulla blockchain possono essere sfruttate, indipendentemente dal meccanismo di consenso.

PoS offre un approccio promettente alla sicurezza della blockchain, ma non è perfetto. La sicurezza è un processo continuo, che richiede un monitoraggio costante, aggiornamenti e ricerche per affrontare le minacce in evoluzione. La scelta tra PoS e PoW dipende dalle esigenze specifiche e dalle priorità di sicurezza del progetto blockchain.

• Efficienza energetica: il PoS elimina la necessità di hardware per il mining ad alta intensità energetica, riducendo significativamente l'impatto ambientale della tecnologia blockchain. Ciò è in linea con le crescenti preoccupazioni sulla sostenibilità dei sistemi PoW come Bitcoin.
• Transazioni più veloci: PoS offre generalmente tempi di elaborazione delle transazioni più rapidi rispetto a PoW. Ciò è dovuto al processo di convalida semplificato, in cui i validatori vengono scelti in modo casuale invece di competere attraverso calcoli complessi.
• Maggiore accessibilità: Chiunque abbia abbastanza criptovaluta può partecipare alla palificazione, rendendo PoS più accessibile di PoW, che richiede hardware specializzato. Questa partecipazione più ampia rafforza la decentralizzazione e la sicurezza della rete.
• Tasse di transazione più basse: Grazie al ridotto consumo di energia e al processo di convalida semplificato, le blockchain PoS hanno spesso spese di transazione inferiori rispetto alle blockchain PoW. Questo può essere particolarmente vantaggioso per le microtransazioni e per i casi di uso quotidiano.

• Concentrazione di Presa: Se un piccolo gruppo di individui o entità detiene una parte significativa delle monete puntate, potrebbe potenzialmente manipolare la rete o influenzare il processo decisionale.
• Delegazione e pooling: I validatori possono delegare il loro potere di staking a terzi, creando pool di staking. Se da un lato questo aumenta l'accessibilità, dall'altro potrebbe portare a una centralizzazione se i pool di grandi dimensioni acquisissero troppa influenza.
• Tecnologia più recente: Rispetto al PoW, il PoS è una tecnologia relativamente nuova e le sue implicazioni di sicurezza a lungo termine sono ancora oggetto di ricerca e dibattito.
• Attacchi di ingegneria sociale: Attacchi mirati di ingegneria sociale potrebbero potenzialmente ingannare i validatori e indurli a comportarsi male.
• Vulnerabilità degli smart contract: Le vulnerabilità negli smart contract distribuiti sulla blockchain possono essere sfruttate, indipendentemente dal meccanismo di consenso.
• Distribuzione della moneta iniziale: A seconda di come è stata distribuita la criptovaluta iniziale, potrebbero esserci preoccupazioni sull'equità e sulla potenziale centralizzazione se una grande quota è concentrata nelle mani di pochi.
• Attacchi al nulla: Alcune implementazioni PoS potrebbero essere vulnerabili agli attacchi “nothing-at-stake”, in cui i validatori possono convalidare sia blocchi validi che non validi senza subire penalizzazioni.
• Incertezza normativa: Le normative che circondano le criptovalute e i sistemi PoS sono ancora in fase di sviluppo, creando incertezza per gli utenti.

Diverse criptovalute di spicco utilizzano meccanismi di consenso Proof-of-Stake (PoS), tra cui Ethereum (ETH), Cardano (ADA), Binance Coin (BNB), Polkadot (DOT), Solana (SOL), Tezos (XTZ), Cosmos (ATOM), e Algorand (ALGO).

• Ethereum (ETH): Attualmente in fase di transizione da PoW a PoS attraverso l'aggiornamento di Ethereum 2.0, con l'obiettivo di una maggiore scalabilità ed efficienza.
• Cardano (ADA): Una delle prime blockchain PoS ampiamente adottate, nota per il suo approccio basato sulla ricerca e l'attenzione ai contratti intelligenti.
• Binance Coin (BNB): token nativo dell'exchange Binance, ha implementato un sistema ibrido PoS e Proof-of-Authority (PoA) per transazioni più veloci.
• Polkadot (DOT): rete multi-catena con un'architettura unica di sharding, che utilizza PoS per la sua catena principale e consente la flessibilità per diversi meccanismi di consenso su singole paracatene.
• Solana (SOL): Blockchain ad alte prestazioni nota per la velocità delle transazioni e le basse commissioni, utilizza un meccanismo PoS ibrido unico nel suo genere, con nodi validatori e proof-of-history.
• Tezos (XTZ): Piattaforma di governance on-chain nota per il suo processo di verifica formale e le sue modifiche, opera con un sistema PoS delegato.
• Cosmos (ATOM): Hub blockchain che collega blockchain indipendenti, utilizza un sistema PoS basato sulla Byzantine Fault Tolerance (BFT) per la sua catena principale.
• Algorand (ALGO): Blockchain PoS pura nota per il suo meccanismo di consenso efficiente e sicuro, progettato per essere veloce e scalabile.

PoS offre una promettente alternativa a PoW, risolvendo i suoi limiti principali. Tuttavia, è essenziale essere consapevoli delle sue sfide e degli sforzi di sviluppo in corso per garantire un futuro sicuro e decentralizzato.