La storia e l’evoluzione della prova del palo

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Proof of Stake (PoS) è stato introdotto per la prima volta in un documento di Sunny King e Scott Nadal nel 2012 e intendeva risolvere il problema dell’elevato consumo di energia del mining di Bitcoin. A quel tempo, costava in media $ 150.000 al giorno per mantenere la rete Bitcoin. Oggi, questa cifra ammonta all’incredibile cifra di $ 6,7 milioni (se ipotizziamo un costo di $ 0,12 / watt e lo moltiplichiamo per i 56.209.833 KWh stimati di elettricità che la rete Bitcoin ha consumato il 13 ottobre 2023).

Piuttosto che fare affidamento sul lavoro dipendente dall’energia dei minatori per aggiungere blocchi, Sunny e Scott hanno suggerito un metodo alternativo chiamato “staking” in cui un algoritmo deterministico avrebbe scelto i nodi in base al numero di monete che un individuo aveva. In altre parole, gli stakers avrebbero più possibilità di essere selezionati per aggiungere un blocco alla catena e raccogliere la ricompensa se “puntassero” più monete nel loro portafoglio. Speravano che questo avrebbe evitato i costi energetici sempre crescenti e le difficoltà di hashrate del mining. Tuttavia, il loro nuovo meccanismo di consenso non era privo di problemi.

Quattro problemi con PoS

Ci sono quattro sfide principali nella progettazione di un sistema Proof of Stake:

  1. Distribuzione. Dato che i premi in blocco vanno agli stakers, come distribuisci le monete inizialmente?
  2. Monopolizzazione. Quelli con una quantità significativa di monete raccolgono la maggior parte di tutte le monete future.
  3. 51% di attacco. Proprio come il modo in cui Proof of Work (PoW) deve diffidare di un attacco del 51% da parte di un minatore, così anche PoS deve diffidare di uno staker che ha una quota del 51%.
  4. Niente in gioco (NoS). PoS aggiunge un blocco quando un nodo soddisfa una serie di condizioni che include il peso della puntata. Tuttavia, la moneta si biforca quando due nodi soddisfano queste condizioni contemporaneamente. Il fork viene quindi risolto da altri nodi che firmano una delle due transazioni. L’ipotetico problema di NoS si pone quando il 99% di tutti i nodi firma entrambe le catene perché non c’è alcun costo (nulla in ballo) per verificare queste transazioni. Pertanto uno staker dell’1% potrebbe potenzialmente “raddoppiare la spesa” pagando con monete su una catena ma poi verificando l’altra.

Alla luce di ciò, l’evoluzione del PoS può essere compresa da ciascuna moneta che tenta di risolvere questi problemi a modo suo. Vedremo ora Peercoin.

Peercoin

PPC

Sunny King ha creato Peercoin (PPC) nel 2013 per diventare la prima criptovaluta ad implementare Proof of Stake pur mantenendo Proof of Work (PoW). Ha affrontato i 4 problemi di PoS nei seguenti modi:

  1. Distribuzione. Peercoin utilizza una distribuzione decrescente basata su PoW. All’inizio, PoW è stato fortemente enfatizzato per la fase di distribuzione iniziale di PPC, ma da allora è diminuito.
  2. Monopolizzazione. L’età della moneta è stata implementata per impedire agli stakers ricchi di monete di dominare le ricompense.
  3. Il 51% attacca. La catena di PPC è completamente protetta da PoS anche se è un ibrido. Gli attacchi sono altamente improbabili perché eseguire un attacco è incredibilmente costoso. L’attaccante deve effettivamente acquistare o corrompere il 51% delle monete puntate per eseguire questa azione. Qualsiasi attacco svaluterebbe notevolmente la moneta e costerebbe molto agli attaccanti.
  4. Niente in gioco. Gli sviluppatori PPC non credono che ciò accadrebbe. Tuttavia, Sunny ha implementato inizialmente “checkpoint” opzionali nel caso in cui si fosse verificato un attacco riuscito. Ora che la rete del PPC è maturata, i checkpoint sono in fase di eliminazione.

Blackcoin

BLK

Questa fase successiva della storia del PoS è considerata una pura prova del protocollo di stake senza alcun mining ed è stata implementata per la prima volta da NXT il 24 novembre 2013. Tuttavia, consideriamo un’altra moneta, Blackcoin, che era anche una pura prova di stake che è stata rilasciata poco dopo in quanto ha un protocollo più semplice e ha avuto una fase di distribuzione iniziale più equa.

Blackcoin è stato creato da Pavel Vasin (alias Rat4) ed è stato rilasciato nel febbraio 2014. Quando Rat4 ha deciso di creare BLK, ha deciso di rimuovere coin age e PoW. Credeva che l’età della moneta aumentasse la possibilità di un attacco di stake del 51% poiché le monete più vecchie avrebbero avuto bisogno di meno del 51% di monete da puntare per causare un fork. Credeva anche che l’era della moneta disincentivasse gli utenti dallo staking in modo coerente. Piuttosto, gli stakeholder erano incentivati ​​a rimanere offline per 90 giorni per massimizzare le loro possibilità di ottenere una puntata, rendendo così la rete meno sicura. L’implementazione di Rat4 del protocollo PoS v.2 affronta i quattro problemi di PoS nei seguenti modi:

  1. Distribuzione. BLK ha attraversato una fase provvisoria di prova del lavoro senza pre-mine per garantire una distribuzione equa.
  2. Monopolizzazione. Questo problema è stato risolto tramite un periodo di distribuzione equo.
  3. Il 51% attacca. È incredibilmente costoso acquistare abbastanza monete per eseguire questo attacco. Inoltre, la moneta perderebbe un valore significativo.
  4. Niente in gioco. Anche gli sviluppatori di BLK credevano che questa non fosse una minaccia. Tuttavia, BLK includeva punti di controllo per proteggersi da hard fork. I checkpoint verranno rimossi in PoS 3.

Etere

ETH

Da Blackcoin, ci sono state diverse iterazioni del protocollo PoS. Ad esempio, Bitshares è stato il primo a implementare la Delegated Proof of Stake. Ma l’ultima iterazione di PoS è il tentativo di Ethereum (ETH) di PoS. La motivazione che spinge ETH a cambiare è principalmente il desiderio di passare a un sistema più ecologico e decentralizzato. Se la macchina virtuale Ethereum dovesse davvero essere adottata in tutto il mondo, l’attuale costo giornaliero dell’elettricità di $ 6,7 milioni di Bitcoin sarebbe rapidamente superato.

Il sistema PoS di Ethereum implementerà un PoS in stile Byzantine Fault Tolerance (BFT). I validatori verranno assegnati in modo casuale a premi di blocco, tuttavia il consenso si forma attraverso un processo a più round in cui ogni validatore vota per una catena. Ethereum NON sta utilizzando Proof of Stake al momento e ci sono stati alcuni dubbi sul fatto che verrà effettivamente implementato o meno. Detto questo, ecco come Ethereum spera di risolvere i quattro problemi coinvolti con PoS:

  1. Distribuzione. ETH è già stato distribuito con circa il 70% venduto nell’ICO nel 2014, rappresentando il 70% del totale di Ether in circolazione. Undici milioni sono stati dati alla Fondazione Ethereum e continua la sua distribuzione tramite PoW.
  2. Monopolizzazione. ETH è già stato distribuito. Un altro modo in cui ETH spera di risolvere questo problema è bloccare le monete in un contratto intelligente per poter puntare. Pertanto, lo staking arriva a scapito della liquidità.
  3. Il 51% attacca. Come accennato in precedenza, è incredibilmente costoso acquistare o corrompere i nodi per partecipare a un attacco del 51%. In caso di attacco, Michael Gubik propone di utilizzare forum sociali / aziendali / di scambio per selezionare una delle catene biforcute nel suo Domande frequenti sulla prova di posta sul GitHub di Ethereum.
  4. Niente in gioco. I validatori saranno disincentivati ​​a firmare blockchain orfani poiché saranno puniti.

Conclusione

Ci sono state molte iterazioni completamente funzionali e sicure di PoS nella storia della criptovaluta da PoS-PoW ibrido a PoS puro a PoS delegato. Il PoS in stile BFT è l’ultimo tentativo di affrontare le quattro questioni principali che circondano il protocollo inizialmente proposto da Sunny e Mark. Ogni moneta riflette un approccio diverso e ognuna ha i suoi punti di forza e di debolezza. Tuttavia, il passaggio a PoS riflette una mossa filosofica più ampia nel mondo della criptovaluta verso un sistema più ecologico e decentralizzato.

* È importante notare che il PoW ha i suoi problemi di sicurezza, l’argomento va oltre lo scopo di questo articolo. Inoltre, un ringraziamento speciale a Nagalim da PPC e mindphuck da a BLK per la loro intuizione. Grazie anche a Michael Gubik per la sua recensione Github.

** L’articolo è stato scritto da un detentore di valuta, un Cryptoeducator e un Community Organizer per le masse.