Per proteggere la loro rete, le principali criptovalute hanno adottato Proof of Work (PoW) e Proof of Stake (PoS) come meccanismi di consenso più comuni. In Bitcoin si usa PoW per convalidare le transazioni e mettere in sicurezza la blockchain. Questo meccanismo impedisce la doppia spesa ed è garantito dai miner che impiegano potenza computazionale per competere sul diritto di confermare nuovi blocchi e aggiornare la blockchain.
Al contrario, PoS è l'alternativa più diffusa a PoW e opera in modo diverso. PoS mira a risolvere alcune limitazioni di PoW, tra cui problemi di scalabilità e consumo energetico. In questo meccanismo i partecipanti sono chiamati validator e non devono usare hardware potente per competere nella validazione di un blocco. Invece devono mettere in staking (bloccare) la criptovaluta nativa della blockchain. Più monete sono messe in staking, maggiore è la probabilità di essere scelti come validator. La rete poi seleziona un vincitore in base alla quantità di crypto messe in stake, che riceverà una quota delle commissioni di transazione del blocco che valida.
Principi di base
Vari meccanismi di consenso sono adottati dalle reti blockchain per garantire la validità delle transazioni. PoW, il meccanismo più antico creato da Satoshi Nakamoto, è considerato da molti un'opzione sicura. PoS è stato creato successivamente ma ora è comunemente usato nella maggior parte dei progetti altcoin.
Proof of Work non è usato solo in Bitcoin, ma è stato adottato anche da altre criptovalute importanti come Ethereum (ETH) e Litecoin (LTC). Proof of Stake, invece, è impiegato da Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) e diverse altre altcoin. Vale la pena ricordare che Ethereum è passato da PoW a PoS nel 2022.
Cos'è Proof of Work e come funziona?
PoW è un algoritmo di consenso ampiamente utilizzato che previene la doppia spesa in varie criptovalute, incluso Bitcoin. Satoshi Nakamoto introdusse PoW nel 2008 nel whitepaper di Bitcoin. Il suo scopo è ottenere consenso distribuito sulla rete blockchain, permettendo transazioni peer-to-peer senza la necessità di intermediari.
Per verificare le transazioni su una rete PoW, i partecipanti chiamati miner usano risorse ingenti per garantire la sicurezza e la correttezza della rete. Questi miner creano e convalidano blocchi di transazioni usando hardware specializzato per il mining al fine di risolvere problemi matematici. Il miner che per primo risolve questi problemi ottiene il diritto di aggiungere il proprio blocco alla blockchain e ricevere una ricompensa di blocco. Questa ricompensa è composta da criptovalute appena generate più le commissioni di transazione. L'ammontare della ricompensa di blocco varia tra le reti. Nel caso di Bitcoin, la ricompensa attuale per blocco è di 6,25 BTC più le commissioni di transazione (nel periodo 2020-2024). Tuttavia, questa quantità si riduce del 50% ogni 210.000 blocchi, che avviene approssimativamente ogni quattro anni, a causa del meccanismo di halving.
Cos'è Proof of Stake e come funziona?
PoS è un algoritmo di consenso emerso nel 2011 come alternativa valida agli algoritmi PoW, con l'obiettivo di affrontare le limitazioni di scalabilità delle reti PoW. PoS è ora il secondo algoritmo più popolare utilizzato dalle criptovalute, come Cardano (ADA), Binance Coin (BNB) e Solana (SOL).
Pur avendo l'obiettivo comune di raggiungere il consenso sulla blockchain, PoS e PoW adottano approcci diversi per selezionare chi valida un blocco di transazioni. A differenza delle blockchain PoW, le blockchain PoS non richiedono ai miner di competere per i diritti di validazione del blocco. Invece, i validator devono avere una quantità specifica di monete bloccate in uno smart contract sulla blockchain per diventare idonei a validare un blocco. Questo processo si chiama staking. A seconda della rete, il protocollo seleziona un validator in modo casuale o in base alle loro partecipazioni. I validator ricevono come ricompensa le commissioni di transazione dal blocco che hanno validato. Tipicamente, più monete un validator blocca, maggiore è la probabilità di essere selezionato.
Differenze tra PoW e PoS
I meccanismi di consenso che mettono in sicurezza la rete blockchain, PoW e PoS, differiscono nel modo in cui determinano chi convalida le nuove transazioni. Di seguito è riportato un confronto tra i due:
Proof of Work (PoW) | Proof of Stake (PoS) | |
| Chi può minare/validare i blocchi? | I partecipanti con maggiore potenza computazionale hanno una probabilità più alta di minare un blocco. | I partecipanti con più monete in staking hanno una probabilità più alta di validare un nuovo blocco. |
| Come viene minimato/validato un blocco? | I miner usano hardware specializzato, come ASIC, CPU e GPU, per competere nel risolvere puzzle matematici. | I validator devono bloccare una certa quantità di monete in uno smart contract sulla blockchain. |
| Attrezzatura per il mining | Hardware specializzato, come ASIC, CPU e GPU | Qualsiasi dispositivo con una connessione Internet |
| Come vengono distribuite le ricompense? | Il primo miner a risolvere il puzzle riceve la ricompensa di blocco. | I validator ricevono una quota delle commissioni di transazione raccolte dal blocco che hanno validato. |
| Come è protetta la rete? | Maggiore è la potenza di hashing, più sicura è la rete | Lo staking blocca crypto sulla blockchain per mettere in sicurezza la rete. |
PoS è una soluzione migliore?
L'adozione di PoS da parte di Ethereum nel suo aggiornamento ETH 2.0 ha generato dibattiti sulla sua superiorità rispetto a PoW. I sostenitori di PoS evidenziano i suoi vantaggi in termini di scalabilità e velocità delle transazioni e affermano che è meno dannoso per l'ambiente rispetto a PoW. Tuttavia, i fautori di PoW sostengono che PoS debba dimostrare il suo potenziale in termini di sicurezza della rete, dato che le reti PoW richiedono risorse significative, rendendo gli attacchi più costosi. Con il passaggio a PoS, chiunque possegga almeno 32 ETH può partecipare allo staking e diventare validator per ricevere ricompense.
Rischio di centralizzazione
Il meccanismo di consenso Proof of Work richiede ai miner di eseguire hash sui dati del blocco finché non viene trovata una soluzione valida, operazione che diventa più difficile e costosa man mano che la criptovaluta diventa più popolare. I miner possono unirsi in pool per aumentare la probabilità di ricevere la ricompensa di blocco. A marzo 2023, i primi quattro pool di mining controllavano il 50% della potenza di hashing totale di Bitcoin. Questa concentrazione di potere è motivo di preoccupazione per alcuni, poiché riduce la decentralizzazione della rete.
Il meccanismo Proof of Stake sostituisce la potenza di mining con lo staking, permettendo agli individui di confermare transazioni senza richiedere attrezzature specializzate o una posizione fisica specifica. Tuttavia, gestire un nodo validator può comunque essere costoso. Gli utenti possono delegare token a determinati validator, similmente ai pool di mining. Sebbene Proof of Stake sia più accessibile, può comunque soffrire di problemi di centralizzazione a causa di grandi validator che controllano una porzione significativa dei token messi in staking. Nonostante queste sfide, sia PoW che PoS mirano a mantenere una rete sicura e decentralizzata.
Rischi per la sicurezza
Il rischio di un attacco al 51% è presente nelle blockchain Proof of Work, dove i primi quattro pool di mining controllano circa il 50% della potenza di hashing di Bitcoin. Questo tipo di attacco prevede che attori o organizzazioni malintenzionate acquisiscano il controllo di oltre il 50% della potenza di hashing della rete, potendo così sovrascrivere l'algoritmo di consenso della blockchain e compiere azioni dannose per guadagni personali, come la doppia spesa o l'alterazione dei registri delle transazioni. Nonostante questo rischio, è improbabile che accada su Bitcoin a causa della sua ampia rete.
D'altra parte, un attacco al 51% su una blockchain Proof of Stake richiederebbe all'attaccante di possedere oltre il 50% delle monete della rete, il che potrebbe comportare un aumento della domanda e del prezzo delle monete per un valore di miliardi di dollari. Tuttavia, anche questo è improbabile, poiché il valore delle monete messe in stake dall'attaccante diminuirebbe drasticamente se la rete fosse compromessa. Di conseguenza, non è molto probabile che un attacco al 51% si verifichi su una blockchain PoS, specialmente su una con alta capitalizzazione di mercato.
Svantaggi del Proof of Stake
Proof of Stake è stato considerato un'alternativa al Proof of Work, ma presenta anche svantaggi. I validator con più asset in staking hanno maggiori probabilità di validare il blocco successivo a causa del meccanismo di distribuzione delle ricompense. Alcuni criticano ciò perché può portare al fenomeno del "ricchi che diventano più ricchi" e conferire loro diritti di governance nelle blockchain PoS.
Esistono anche rischi di sicurezza per criptovalute con capitalizzazione di mercato minore che usano PoS, poiché sono più suscettibili agli attacchi. Mentre criptovalute popolari come ETH sono meno inclini a subire un attacco al 51%, asset digitali più piccoli e di minor valore possono essere presi di mira. Gli attaccanti possono acquisire abbastanza monete per acquisire un vantaggio sugli altri validator e sfruttare il sistema PoS diventando validator frequentemente. Le ricompense ottenute possono poi essere riutilizzate per ulteriore staking, aumentando la loro chance di essere selezionati nel turno successivo.
Conclusione
È difficile stabilire quale protocollo di consenso funzioni meglio tra Proof of Work e Proof of Stake, poiché entrambi hanno vantaggi e svantaggi. Sebbene PoW sia sicuro e affidabile, è anche criticato per le elevate emissioni di carbonio durante il mining. Ethereum ha recentemente effettuato la transizione a PoS, vista come un'alternativa più rispettosa dell'ambiente. Di conseguenza, i nuovi progetti potrebbero preferire sempre più spesso PoS in futuro.