L'evoluzione dei meccanismi di consenso Blockchain

L'evoluzione dei meccanismi di consenso Blockchain

Timestamp: 16 febbraio 2023 3:59
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  • Uno dei componenti più importanti di un sistema decentralizzato è il meccanismo di consenso utilizzato dalla rete blockchain per convalidare le transazioni
  • Esploreremo i diversi tipi di meccanismi di consenso utilizzati nelle criptovalute e le loro caratteristiche uniche
  • Il meccanismo di consenso più popolare nel settore delle criptovalute è attualmente il Proof of Stake (PoS), seguito da vicino dal Proof of Work (PoW).

Le criptovalute sono in aumento da parecchio tempo. La loro popolarità continua a crescere ogni giorno che passa. Uno dei motivi principali di ciò è la natura decentralizzata delle criptovalute. La decentralizzazione li rende più sicuri, trasparenti e meno soggetti alla censura o al controllo da parte di qualsiasi autorità centrale.

Uno dei componenti più importanti di questo sistema decentralizzato è il meccanismo di consenso utilizzato dalla rete blockchain per convalidare le transazioni. Ciò mantiene l'integrità del registro tra i nodi. Esploreremo i diversi tipi di meccanismi di consenso utilizzati nelle criptovalute e le loro caratteristiche uniche. Anche se alcuni di questi meccanismi di consenso sono poco conosciuti, rimarrai sorpreso nello scoprire che le blockchain più popolari li utilizzano.

Proof of Work (PoW)

Il Proof of Work è il meccanismo di consenso più conosciuto e ampiamente utilizzato nel mondo blockchain. PoW è stato introdotto per la prima volta da Satoshi Nakamoto, il creatore di Bitcoin.  Litecoin e Bitcoin Cash sono tra le popolari blockchain di criptovaluta che utilizzano Proof of Work.

PoW funziona richiedendo ai minatori di risolvere problemi matematici complessi utilizzando la potenza di calcolo. Il primo minatore che risolve il problema aggiunge un nuovo blocco alla catena e riceve una ricompensa sotto forma di criptovaluta. Il processo di risoluzione di questi problemi matematici richiede molta energia e potenza di calcolo, il che rende più difficile per gli autori malintenzionati assumere il controllo della rete.

Tuttavia, PoW presenta alcuni inconvenienti significativi. In primo luogo, è ad alta intensità energetica, il che può comportare commissioni di transazione elevate e un aumento delle emissioni di carbonio. In secondo luogo, può essere vulnerabile agli attacchi del 51%, in cui un utente malintenzionato ottiene il controllo della maggior parte della potenza computazionale della rete, consentendogli di raddoppiare la spesa e manipolare il registro.

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Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake è un nuovo meccanismo di consenso che mira ad affrontare i problemi di consumo energetico e scalabilità di PoW. I validatori del sistema PoS, noti anche come staker, vengono selezionati per convalidare i nuovi blocchi in base alla quantità di criptovaluta che possiedono e hanno "staccato" sulla rete. I validatori ricevono commissioni di transazione sotto forma di criptovaluta.

La PoS richiede molta meno energia della PoW perché non si basa sulla risoluzione di complessi problemi matematici da parte dei minatori. La Proof of Stake è anche molto più veloce, poiché elabora le transazioni in meno tempo. Tuttavia, il PoS è più suscettibile alla centralizzazione perché premia coloro che già possiedono grandi quantità di criptovaluta e può scoraggiare nuovi utenti dall’entrare nella rete. Cardano, Binance Smart Chain ed Ethereum sono esempi di blockchain PoS.

Proof of Stake delegato (DPoS)

La Proof of Stake delegata è simile alla PoS, ma aggiunge un ulteriore livello di governance. In un sistema DPoS, le parti interessate votano per eleggere un piccolo gruppo di delegati responsabili della convalida delle transazioni e dell'aggiunta di nuovi blocchi alla catena.

DPoS è ancora più veloce del PoS poiché ci sono meno validatori e consente una maggiore scalabilità all'aumentare del numero di transazioni al secondo. Tuttavia, come il PoS, il DPoS può essere vulnerabile alla centralizzazione poiché i delegati sono responsabili della maggior parte della convalida e del processo decisionale sulla rete. Tron è la blockchain più popolare che utilizza DPoS.

Proof of Authority (PoA)

La Proof of Authority è un meccanismo di consenso che si basa su validatori fidati per aggiungere nuovi blocchi alla catena. In un sistema PoA, i validatori sono nodi fidati che sono stati pre-approvati dalla rete e la cui identità è nota a tutti i partecipanti. I validatori mantengono l'integrità della rete. Garantiscono che nuove transazioni vengano aggiunte alla catena.

PoA è molto più veloce e consuma meno energia rispetto a PoW, il che lo rende più scalabile ed economico per le reti più piccole. Tuttavia, è anche più centralizzato, poiché i validatori hanno un potere e un controllo significativi sulla rete. VeChain utilizza il meccanismo di consenso PoA.

Proof of Elapsed Time (PoET)

La prova del tempo trascorso è un meccanismo di consenso che utilizza un ambiente di esecuzione affidabile per selezionare casualmente un validatore. In un sistema PoET, ciascun nodo della rete attende un periodo di tempo casuale nell'ambiente attendibile e il nodo che attende il periodo di tempo più breve viene selezionato per convalidare il successivo.

Proof of Elapsed Time (PoET) è un meccanismo di consenso che seleziona casualmente un validatore utilizzando un ambiente di esecuzione affidabile in cui ciascun nodo della rete attende un periodo di tempo casuale. Una volta selezionato, un nodo aggiunge il nuovo blocco alla catena e riceve una ricompensa per il suo lavoro. PoET è più veloce ed efficiente dal punto di vista energetico rispetto al PoW, più scalabile del PoS e adatto alle reti blockchain private. PoET può, tuttavia, essere limitato dalla disponibilità dell'ambiente di esecuzione affidabile ed è vulnerabile agli attacchi provenienti da nodi dannosi. Hyperledger dente di sega è una piattaforma blockchain sviluppata dal progetto Hyperledger della Linux Foundation. Utilizza PoET come meccanismo di consenso.

Tolleranza ai guasti bizantina (BFT)

La Byzantine Fault Tolerance (BFT) è un meccanismo di consenso che consente ai nodi di una rete di raggiungere un accordo sullo stato della blockchain, anche in presenza di nodi dannosi o difettosi. BFT richiede una maggioranza assoluta o una soglia di validatori per concordare ogni decisione, il che garantisce che il consenso possa ancora essere raggiunto anche se alcuni validatori sono dannosi o difettosi. BFT è altamente resiliente e veloce, il che lo rende adatto per applicazioni mission-critical che richiedono affidabilità. Tuttavia, BFT può essere complesso e dispendioso in termini di risorse e potrebbe non essere adatto a tutte le applicazioni blockchain che richiedono elevati livelli di decentralizzazione. Tendermint, Corda ed La Bilancia fallita di Meta sono esempi di blockchain che utilizzano il meccanismo di consenso BFT.

Pratica tolleranza ai guasti bizantina (pBFT)

La Practical Byzantine Fault Tolerance (pBFT) è una versione migliorata del meccanismo di consenso BFT, progettata per migliorare l'efficienza del consenso nelle reti su larga scala. pBFT richiede una maggioranza di due terzi dei validatori per raggiungere un accordo. pBFT utilizza un modello di leadership a rotazione per evitare la concentrazione del potere in un unico validatore. pBFT è veloce, efficiente e comunemente utilizzato nelle reti blockchain aziendali che richiedono elevati livelli di sicurezza e affidabilità. Tuttavia, pBFT potrebbe essere meno adatto per le reti blockchain pubbliche che richiedono un elevato grado di decentralizzazione. Blockchain del tessuto Hyperledger la rete utilizza il meccanismo pBFT. Quorum è una blockchain sviluppata da JP Morgan che utilizza Istanbul BFT (IBFT). IBFT è una variante pBFT.

Accordo Bizantino Federato (FBA)

L’Accordo Federato Bizantino (FBA) è un meccanismo di consenso che consente a un gruppo di nodi fidati di raggiungere un consenso sullo stato di una blockchain. I nodi del sistema FBA sono organizzati in gruppi o "quorum" che hanno il proprio processo di consenso. Ogni quorum sceglie una serie di “validatori” responsabili del mantenimento della blockchain. Per raggiungere un consenso, i validatori si scambiano messaggi tra loro e con altri quorum. FBA utilizza un sistema di voto che richiede una maggioranza qualificata di validatori per concordare una transazione. Solo allora viene aggiunto alla blockchain.

Le reti blockchain autorizzate utilizzano comunemente il consenso FBA. I partecipanti alle reti autorizzate sono conosciuti e affidabili. Fornisce un modo rapido ed efficiente per raggiungere un consenso garantendo al tempo stesso un elevato grado di sicurezza e affidabilità. FBA potrebbe essere meno adatto per le reti blockchain pubbliche che richiedono un elevato grado di decentralizzazione. Potrebbe anche avere difficoltà a raggiungere il consenso con un numero limitato di validatori. Ripple ed Stellar sono due blockchain molto popolari che utilizzano il meccanismo di consenso FBA.

Grafico aciclico diretto (DAG)

Un meccanismo di consenso del grafico aciclico diretto (DAG) differisce dalle strutture blockchain tradizionali poiché utilizza un grafico diretto per organizzare e convalidare le transazioni. In un sistema DAG, ogni transazione viene verificata dalle transazioni precedenti. È possibile aggiungere nuove transazioni al grafico senza la necessità che un'entità centralizzata le verifichi.

DAG si conferma più velocemente dei tradizionali sistemi blockchain. Più nodi nella rete convalidano simultaneamente le transazioni. Tuttavia, DAG potrebbe dover affrontare problemi di scalabilità man mano che il numero di transazioni nel grafico aumenta. Anche la sicurezza può essere una preoccupazione poiché DAG non utilizza una singola blockchain per convalidare le transazioni. IOTA, Nano ed Hedera Hashgraph le blockchain utilizzavano il consenso basato su DAG.

Il meccanismo di consenso più popolare nelle criptovalute è attualmente il Proof of Stake (PoS), seguito da vicino dal Proof of Work (PoW). Il PoS sta guadagnando popolarità grazie alla sua efficienza energetica rispetto al PoW, che richiede grandi quantità di potenza di calcolo. Molte nuove criptovalute stanno implementando il PoS. Una delle più grandi criptovalute, Ethereum è passata da PoW a PoS. Tuttavia, PoW rimane popolare tra gli esperti. Bitcoin ha una lunga storia di utilizzo di PoW e ha una vasta rete di minatori investiti nel sistema.

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