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Ethereum, la Blockchain 2.0 ideata da Vitalik Buterin, è al centro del nostro lavoro quotidiano ed è uno dei motivi per cui ci siamo appassionati e avvicinati a questa tecnologia. Vitalik è stato il primo ad ipotizzare un utilizzo in diversi possibili settori di business della Blockchain e nei nostri articoli e corsi ne abbiamo spiegato il funzionamento e quello degli smart contract.

Ethereum Foundation, l’associazione no-profit che si occupa dell’evoluzione di questa piattaforma, sta lavorando da diverso tempo all’evoluzione del meccanismo di consenso di Ethereum passando da un Proof of Work (PoW) ad un Proof of Stake (PoS).

Ciò ci permette in questo articolo di approfondire la centralità del meccanismo di consenso in una Blockchain e spiegare tecnicamente le conseguenze di questo passaggio.

IL MECCANISMO DI CONSENSO

Ma cos’è un meccanismo di consenso? Perché ne esistono diversi? Occorre fare un passo indietro per capire bene il ruolo di primo piano da esso svolto nella blockchain.

Il meccanismo di consenso è, come si intuisce dal nome, l’insieme di regole con cui un network di nodi raggiunge il consenso sulla validità delle transazioni e un nuovo blocco può essere creato.

Partendo dalla definizione è scontato mettere in evidenza come tale meccanismo sia la colonna portante del protocollo di una distributed ledger tecnology, poiché non essendoci un’autorità centrale è grazie al tipo di meccanismo che capiamo come funziona la “governance decentralizzata” della rete.

Avendo questo ruolo centrale spesso i termini di meccanismo di consenso e protocollo sono confusi e considerati intercambiabili, in realtà per protocollo si intendono tutte le regole di base (non solo quelle relative al consenso) che permettono il funzionamento di una Blockchain.

Esistono diversi meccanismi di consenso ma, per rimanere in tema Ethereum, vedremo soltanto i due fondamentali e soprattutto quali siano i relativi punti di forza e debolezza.

 

PROOF OF WORK

Il proof of work di Ethereum funziona con modalità simili a quello di Bitcoin, a conferma della tesi secondo cui la struttura delle due blockchain presenti alcuni elementi in comune ma con finalità completamente diverse.

Le transazioni, per poter essere considerate valide, devono essere prima approvate e organizzate in blocchi. Tale compito ricade sui miner (nodi speciali del network) e l’intero processo viene definito mining.

Come si può fare in modo che non ci siano possibili attacchi “hacker” o altro tipo di comportamento disonesto?

Il proof of work (o prova di lavoro) consiste in un problema matematico molto complesso che necessita di una gran quantità di potenza di calcolo (e quindi di energia) per essere risolto.

Il miner che trova la soluzione per primo è quello crea il nuovo blocco e viene premiato con un reward in Ether (o in BTC nel caso di Bitcoin), la criptovaluta di Ethereum. In questo modo quindi vengono generate le criptovalute e la catena si allunga.

Il grande vantaggio del proof of work è scoraggiare comportamenti disonesti (compresi attacchi hacker) nella validazione delle transazioni. Semplicemente perché il costo di tutta l’energia necessaria a modificare la catena è più alto del possibile profitto per la riuscita dell’operazione. Questa soluzione, che sembra semplice ma è stata effettivamente la rivoluzione pensata da Satoshi, è alla base della sicurezza e immutabilità del dato di cui spesso si sente parlare per la Blockchain.

Ci sono però due svantaggi abbastanza importanti che limitano in qualche modo la scalabilità della rete e quindi una mass adoption sia delle criptovalute che della tecnologia stessa:

1)   Una rete basata sul proof of work come Bitcoin o Ethereum è veramente decentralizzata? Ni, poche mining pool (immaginiamole come un insieme di macchine che mettono a disposizione la propria potenza computazionale per minare insieme un blocco) hanno un’importante fetta del controllo della rete avendo a disposizione moltissima potenza computazionale. Il consenso e quindi anche la governance della rete non sono quindi più completamente decentralizzati.

2)   L’impiego di una grande potenza computazionale implica un grande utilizzo di energia, il che ovviamente ci fa riflettere se mai queste Blockchain possano effettivamente scalare a livello mondiale.


PROOF OF STAKE

Il proof of stake come risoluzione ai problemi di costi e energia richiesti dalla rete è stato per la prima volta proposto nel 2012 da un utente su Bitcointalk.

Questo meccanismo di consenso consiste nel premiare il nodo che abbia dimostrato il possesso di una arbitraria quantità di criptovaluta (in questo caso Ether). Tale dimostrazione è utile a verificare che ci sia un interesse da parte del nodo nel far continuare a crescere la catena, semplicemente perché detenendo criptovalute è probabile che non sia interessato a comportarsi in modo disonesto.

Nel caso di comportamento fraudolento da parte di uno staker, questo non solo non guadagna ma viene anche “punito” perdendo la sua stake ed eventualmente anche la possibilità di partecipare come forger in futuro.

 Nel caso del PoW invece è possibile che un nodo sia minato (con conseguente premio in criptovaluta) anche da soggetti che non abbiano mai compiuto precedentemente azioni sulla rete ma siano dotati di una grande potenza computazionale.

Come viene premiato il nodo validatore e creatore del nuovo blocco?

Nel PoS non parliamo di miners bensì di forgers poichè il guadagno non è dato dal mining, ovvero dall’ “emissione” di nuova moneta sotto forma di reward, ma da una parte delle commissioni sulle transazioni che il forger incassa per aver svolto correttamente il suo lavoro.

Il grande vantaggio è ovviamente permettere una più semplice scalabilità garantendo comunque la sicurezza alla rete. 

Lo svantaggio principale è non risolvere completamente il problema della “semi-decentralizzazione” poiché chi possiede un numero maggiore di criptovalute avrebbe teoricamente comunque maggior potere sugli altri nodi della rete. Su questo tema occorre sottolineare che possono essere previsti moltissimi meccanismi di funzionamento che limitano l’aumento di potere decisionale per chi ha più quantità di moneta. 

Ad esempio si può premiare chi detiene la moneta da più tempo o chi al contrario effettua maggiori transazioni facendo circolare più moneta nel sistema.

 

UNA RIVOLUZIONE PER ETHEREUM E PER TUTTO IL MONDO BLOCKCHAIN

Nel momento in cui questo passaggio verrà effettuato, vista la sua complessità Ethereum Foundation continua a rimandarne la data, Ethereum sarà la blockchain più importante al mondo ad adottare il PoS. Sarà importante a quel punto studiare l’impatto di questa rivoluzione sia sul valore delle criptovalute (ether in primis) che della scalabilità ed utilizzo della tecnologia.

Una cosa è certa per ora, oltre a questi due meccanismi di consenso ve ne sono altri (alcuni di questi sono un’evoluzione del PoS) ma tutti per ora presentano importanti punti di forza ma anche di debolezza. Ricoprendo però questo ruolo centrale nella struttura che compone una Blockchain, l’evoluzione di questi meccanismi, puntando ad una sempre migliore sicurezza e scalabilità, sembra essere la chiave di volta per un futuro utilizzo della blockchain nelle tante applicazioni per ora soltanto ipotizzate.