Durante il funzionamento della blockchain, il meccanismo di consenso è fondamentale per mantenere la sicurezza e la coerenza della rete, e il meccanismo di consenso PoS sceglie i validatori attraverso lo staking di token. Questo articolo esplorerà in dettaglio il principio di funzionamento del meccanismo di consenso PoS, rivelando come questo meccanismo possa garantire la sicurezza delle transazioni e il funzionamento stabile della blockchain senza fare affidamento su processi di calcolo ad alto consumo energetico.
Cos'è il PoS?
Proof of Stake (PoS) è un meccanismo di consenso utilizzato nelle blockchain che seleziona i validatori tramite lo staking di criptovalute, questi validatori sono responsabili della conferma delle transazioni e della creazione di nuovi blocchi.
Nerdwallet, una rete finanziaria professionale, ha osservato che il PoS, rispetto al tradizionale Proof of Work (PoW), non richiede un elevato consumo di energia per eseguire complesse operazioni matematiche, ma si basa sulla quantità di token detenuti dagli utenti per votare, rendendolo così più ecologico e a risparmio energetico.
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Come funziona il meccanismo di consenso PoS?
Nel sistema PoS, i partecipanti possono bloccare le criptovalute che possiedono nella rete, questo processo è chiamato "staking".
I validatori diventano candidati per la verifica dei blocchi e, quando vengono selezionati, sono responsabili dell'elaborazione delle nuove transazioni e della verifica della loro legittimità, il che offre loro anche l'opportunità di guadagnare le ricompense della rete. Questo meccanismo non solo abbassa le barriere tecniche alla partecipazione, ma riduce anche la dipendenza da hardware ad alto consumo energetico, rendendolo quindi più sostenibile rispetto ai sistemi PoW.
Fonte immagine: (Crypto City) Diagramma di funzionamento del meccanismo di consenso PoS
Il rapporto del Forum Economico Mondiale in Svizzera ha indicato che il PoS non è privo di rischi o svantaggi. Poiché la selezione dei validatori nel PoS si basa sulla quantità di token detenuti, ciò può portare a detentori di token su larga scala che esercitano un'influenza eccessiva; in secondo luogo, se si verificano errori tecnici o attacchi informatici durante il processo di staking, i validatori possono subire perdite, aumentando così il rischio di partecipazione.
In generale, il PoS offre una soluzione blockchain a basso consumo energetico e con barriere all'ingresso più basse, ma affronta anche sfide come la centralizzazione e i rischi per la sicurezza.
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Qual è la differenza tra PoS e PoW
Il PoW si basa sui miner che risolvono problemi matematici complessi per verificare le transazioni e generare nuovi blocchi, un processo che richiede molta potenza di calcolo e porta a un alto consumo energetico, specialmente in reti di grandi dimensioni come Bitcoin.
Fonte immagine: (Crypto City) Grafico comparativo PoS vs. PoW
Rispetto al PoW, i nodi PoS scelgono i validatori in base alla quantità di criptovalute messe in staking, i validatori mettono in staking token per partecipare alla verifica e guadagnare ricompense, questo metodo riduce drasticamente la domanda di energia. Ad esempio, dopo la transizione di Ethereum al PoS, il consumo energetico è diminuito del 99,95%.
(Crypto City) ha fornito un confronto più dettagliato delle caratteristiche dei meccanismi di consenso PoW e PoS, organizzato nella seguente tabella:
Caratteristiche
Proof of Work (PoW)
Proof of Stake (PoS)
Meccanismo di verifica tramite miner che risolvono problemi matematici complessi per verificare le transazioni tramite validatori scelti casualmente che mettono in staking token Consumo energetico elevato, poiché richiede molta potenza di calcolo ed elettricità Consumo energetico basso, riducendo notevolmente la domanda di calcolo Meccanismo di ricompensa I miner vincono ricompense per i blocchi attraverso un concorso di mining I validatori ottengono commissioni di transazione confermando i blocchi tramite il staking dei token Decentralizzazione Rischi di centralizzazione, grandi pool miner possono controllare molta potenza di calcolo Teoricamente più decentralizzato, ma gli utenti con molte monete hanno maggiore influenza Sicurezza Necessità di controllare oltre il 50% della potenza di calcolo per lanciare un attacco al 51% Incentivi economici, gli attaccanti possono perdere i token messi in staking riducendo l'incentivo all'attacco Barriere all'ingresso Richiesta di potenza di calcolo e hardware potente Con il staking dei token è possibile diventare validatore, la barriera è relativamente bassa
Fonte immagine: (Crypto City) Grafico comparativo delle caratteristiche dei meccanismi di consenso PoS e PoW
È importante notare le differenze in termini di sicurezza, la sicurezza del PoW dipende dalla potenza di calcolo, per evitare che gli attaccanti controllino oltre il 50% della potenza di calcolo per lanciare attacchi; mentre il PoS garantisce incentivi economici e meccanismi di penalità attraverso lo staking di token, gli attaccanti che operano in modo malevolo perderanno i token messi in staking.
Sebbene il PoS possa teoricamente promuovere la decentralizzazione, i detentori di grandi quantità di token possono comunque esercitare un potere maggiore, ma come evitare una concentrazione eccessiva del potere rimane una sfida.
Come il PoS riduce gli attacchi al 51%
Nel sistema PoW, se un attaccante può controllare oltre il 50% della potenza di calcolo, può lanciare quello che viene definito "attacco al 51%", manipolando le registrazioni della blockchain e spendendo due volte la criptovaluta.
Ma nel PoS, il costo di un attacco di questo tipo è molto alto. NerdWallet spiega che gli attaccanti del meccanismo PoS devono detenere una grande quantità di token per controllare la maggior parte dei token messi in staking; una volta che l'attacco fallisce, affrontano la perdita dei token messi in staking, il che significa che il PoS aumenta notevolmente il costo dell'attacco attraverso la progettazione della struttura economica.
Inoltre, le blockchain basate su PoS come Ethereum pianificano di introdurre tecnologie di sharding per migliorare la scalabilità e la sicurezza della rete. La tecnologia di sharding suddivide la rete blockchain in diverse parti più piccole (chiamate "shard"), ognuna con i propri validatori. Questo approccio significa che, anche se un attaccante desidera controllare l'intera rete, deve attaccare più shard contemporaneamente, aumentando notevolmente la difficoltà e il costo dell'attacco.
Quali sono le principali criptovalute che utilizzano il meccanismo blockchain PoS?
Attualmente, diverse principali blockchain utilizzano meccanismi di consenso Proof of Stake (PoS), queste criptovalute scelgono il PoS perché è relativamente più efficiente in termini energetici e ha un potenziale di decentralizzazione maggiore rispetto al Proof of Work (PoW).
Ecco alcune delle principali criptovalute che utilizzano il PoS:
Ethereum ($ETH)
Ethereum è una delle criptovalute più conosciute che ha adottato il PoS. Dopo l'aggiornamento "The Merge" del 2022, Ethereum è ufficialmente passato dal PoW al PoS, riducendo significativamente il suo consumo energetico.
Cardano (Cardano, $ADA)
Cardano è una piattaforma blockchain basata su ricerca scientifica e accademica che ha adottato il meccanismo PoS fin dall'inizio, progettata con un focus su scalabilità, sicurezza ed efficienza energetica.
Polkadot ($DOT)
Polkadot è un protocollo cross-chain progettato per connettere diverse blockchain e consentire il trasferimento di dati e risorse tra di esse. Utilizza il meccanismo PoS per verificare le transazioni e garantire la sicurezza della rete.
Tezos ($XTZ)
Utilizzare il meccanismo PoS per promuovere la governance della rete e le decisioni di consenso, consentendo ai detentori di token di partecipare alla verifica e ricevere ricompense.
Algorand ($ALGO)
Algorand è una blockchain focalizzata sulla velocità e sulla decentralizzazione, che adotta un meccanismo di PoS puro, garantendo la decentralizzazione della rete e consentendo ai validatori di elaborare rapidamente le transazioni.
Il meccanismo di consenso PoS ha dei difetti? 3 potenziali rischi del PoS che non possono essere ignorati
Sebbene il consenso PoS presenti molti vantaggi in termini di efficienza energetica e decentralizzazione, ha anche alcuni potenziali svantaggi e sfide. (Crypto City) ha riassunto 3 principali svantaggi del meccanismo PoS:
Rischio di concentrazione del potere
Rischi economici degli attacchi al 51%
Locking a lungo termine dei token
Nei sistemi PoS, i validatori sono determinati in base alla quantità di token detenuti; gli utenti che detengono più token hanno maggiori possibilità di diventare validatori e guadagnare più ricompense dai blocchi. Questo può portare a una situazione in cui i ricchi diventano sempre più ricchi, cioè i partecipanti che detengono grandi quantità di token ottengono maggiori profitti, consolidando ulteriormente la loro influenza e indebolendo la decentralizzazione della rete.
Il Forum Economico Mondiale in Svizzera ha osservato che, sebbene il PoS sia visto come un meccanismo per facilitare una partecipazione più ampia, nella pratica, a causa dei requisiti economici del staking, molti utenti normali hanno difficoltà a diventare validatori indipendenti, il che ha portato all'emergere di istituzioni professionali o grandi pool di staking.
D'altra parte, sebbene il PoS riduca efficacemente la possibilità di attacchi al 51% grazie al meccanismo di penalità economica dello staking dei token, se un attaccante possiede capitale sufficiente per controllare oltre il 50% dei token messi in staking, possono comunque manipolare la rete, sebbene il costo di tali attacchi sia estremamente elevato, rimane possibile in caso di distribuzione diseguale dei token.
Infine, i token nel sistema PoS saranno bloccati durante il periodo di staking, non possono essere trasferiti o utilizzati liberamente. Se si verificano cambiamenti significativi nella rete o fluttuazioni di prezzo, i validatori potrebbero non essere in grado di vendere o trasferire i loro beni in tempo, aumentando il rischio per i partecipanti e influenzando la flessibilità degli investitori.
