Storia

Il meccanismo di consenso Proof of Stake (POS) è stato inizialmente proposto nel forum Bitcointalk nel 2011, è stato formalmente introdotto quando Sunny King e Scott Nadal hanno scritto un documento ufficiale nell’agosto 2012.

Invece di affidarsi al lavoro computazionale dipendente dall’energia consumata dai miners (POW) che permetta di aggiungere in modo sicuro i blocchi alla catena, Sunny e Scott hanno proposto il metodo di staking, in cui un algoritmo sceglierebbe i validatori dei blocchi in base al numero di monete possedute.

Hanno proposto questo metodo per cercare di affrontare i crescenti costi energetici e le difficoltà del mining di Bitcoin che sarebbero continuate a tempo indeterminato fintantoché fosse stato redditizio per i minatori acquistare più hash power.

Sunny King ha successivamente creato Peercoin basandosi su questo documento, la prima criptovaluta ad implementare un meccanismo di consenso proof-of-stake. Tuttavia, ha usato una prova ibrida tra POW e POS, considerando che il consenso POS era ancora un meccanismo “vergine” e che destava diverse preoccupazioni in ambito di sicurezza.

Panoramica

Proprio come la proof of work (POW), il POS è un meccanismo progettato per decidere chi deve convalidare il blocco corrente così da raggiungere il consenso tra i nodi della rete su quali dati sono effettivamente validi. Tuttavia, la POW e la POS utilizzano metodi completamente diversi per raggiungere lo stesso obiettivo finale.

Gli algoritmi POS ottengono il consenso richiedendo agli utenti di mettere “in gioco” una certa quantità delle loro monete per avere la possibilità di essere selezionati per convalidare un blocco di transazioni e ricevere il premio per il blocco. Così facendo gli attori malintenzionati rischiano di perdere il loro interesse.

Maggiore è il numero di monete in gioco, maggiore è la probabilità che l’utente possa convalidare il blocco successivo e raccogliere il premio per il blocco (monete nuove appena coniate e commissioni di transazione generate nel blocco). I validatori POS sono chiamati “forgiatori” anziché “minatori”.

Come funziona?

Mettere le monete “in gioco” può essere visto come bloccare le monete in una cassaforte virtuale e usarle come garanzia per avere la possibilità di convalidare un blocco. Tenere le monete in un portafoglio non è sufficiente per essere considerato un forgiatore e, una volta che le monete sono state bloccate in cassaforte c’è un periodo di attesa prima di poterle ritirare.

Se c’è un forgiatore malintenzionato che cerca di includere transazioni false in un blocco, questo perderà tutte le monete che ha bloccato. Questo meccanismo è chiamato “slashing” e garantisce che i validatori siano incentivati ​​ad agire in modo onesto.

Il forgiatore di un nuovo blocco viene scelto da un processo suddiviso in due parti. La prima parte considera quante monete l’utente sta bloccando, mentre la seconda parte varia di rete in rete.

Un metodo comunemente utilizzato per la seconda parte è la selezione casuale dei blocchi, in cui i forgiatori vengono selezionati cercando gli utenti con una combinazione del valore di hash più basso e dallo “staking” più alto. Un altro metodo è la selezione dell’età delle monete, che sceglie i validatori in base allo “staking” più alto e per quanto tempo le monete sono state bloccate.

Attacco del 51%

Il principale vettore di attacco per il meccanismo di consenso di PoW è un attacco del 51%. Man mano che le pool di minatori continuano a crescere e un piccolo gruppo di pool controllano sempre di più l’offerta di hashing power, più facile è una dimostrazione teorica dell’attacco del 51% (questa è chiamata la centralizzazione del mining, ovvero un processo “quasi naturale” che subiscono le reti di tipo POW con il progredire del tempo).

In un sistema POS, un attacco del 51% è anche un possibile vettore di attacco. Tuttavia, questo tipo di attacco del 51% richiede ad un attore malintenzionato di ottenere il 51% di più della riserva di quella moneta – teoricamente un’impresa molto più difficile (e costosa) di mettere insieme il 51% della potenza di hashing di una rete POW.

Anche se un attaccante ha fondi sufficienti per acquistare il 51% o più della capitalizzazione di mercato di una moneta, l’offerta acquistabile in qualsiasi momento è ben inferiore al 51% a causa della limitata liquidità di cambio.

Ci vorrebbe una grande quantità di denaro e tempo per raccogliere le risorse per lanciare un attacco del 51% su un sistema POS di una moneta importante. Allo stesso tempo, l’accumulo per l’attaccante farebbe aumentare considerevolmente il valore della moneta, facendo sì che l’attacco diventi sempre più costoso.

Vi è anche un incentivo ridotto a lanciare un attacco del 51% su un sistema POS, poiché la persona che soffrirebbe di più sarebbe l’attaccante stesso che ora è il maggior azionista della rete!!!

Benefici

Risparmio energetico: Proof-of-stake utilizza una quantità di potenza di calcolo estremamente bassa per proteggere la rete rispetto al proof of work.
Probabilità di attacco ridotta del 51%: in generale, è più difficile lanciare un attacco del 51% rispetto a un sistema POW che abbia la stessa capitalizzazione di mercato.
Barriera bassa all’entrata: qualsiasi possessore di monete al di sopra di una certa quantità può entrare in una pool di validatori semplicemente bloccando le proprie monete. Non è necessario acquistare attrezzature per il mining, installare una macchina e assicurarsi che funzioni in buone condizioni.
Incentivi incorporati: un attaccante in un sistema POS deve avere molte monete in staking e il suo attacco svaluterebbe direttamente le monete che possiede. Confrontando questo con il POW, in cui le attrezzature per il mining possono essere utilizzate per attaccare una rete e, sucecssivamente all’attacco, mantengono lo stesso valore di mercato e possono essere utilizzate per estrarre altre coin.

Punti di debolezza

Validatori con grosse somme: se un piccolo numero di persone possiede una parte significativa dell’offerta di una moneta, avrà una maggiore probabilità di convalidare blocchi e raccogliere i frutti, aumentando a sua volta la loro possibilità di forgiare. Ciò potrebbe portare alla centralizzazione dell’offerta nel tempo.
Votare per più fork: il POS di per sé non è un modo efficace per raggiungere il consenso perché coloro che fanno staking possono votare per più fork di una blockchain senza sforzo. In un POW questo è molto meno probabile, poiché i blocchi di convalida su più catene hanno un costo reale associato all’energia. Di conseguenza, molti sistemi di proof-of-stake hanno una combinazione di POS e POW per garantire che ci sia una decisione finale sulla catena valida.
Altri problemi di sicurezza: ci sono ancora alcuni importanti problemi di sicurezza con POS, come il problema del “nulla in stake” e gli “attacchi a lungo raggio”. Poiché il POS è ancora un concetto relativamente nuovo, i ricercatori stanno cercando modi per mitigare o eliminare queste minacce e migliorare il meccanismo POS, sperando che le scoperte arriveranno nel prossimo futuro.

Nel prossimo articolo parleremo di Delegate Proof of Stake una variante del POS molto apprezzata ed utilizzata in diverse blockchain, nell’attesa o per porre domande su questo argomento entrate nel nostro gruppo telegram!!!

Le informazioni contenute in questo articolo sono solo a scopo educativo e non di consulenza finanziaria. Fai la tua ricerca prima di prendere qualsiasi decisione di investimento.

Luca Morretti

Cryptonauta dal 2014 cerco di studiare e di approfondire il mondo blockchain in tutte le sue sfaccettature: tecnica, finanziaria, monetaria e sociale.

Coordinatore delle attività della Adriatic Crypto Hub

adriaticrypto.org

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