La proof of work (PoW) è un algo­rit­mo di con­sen­so che serve per creare nuovi bloc­chi su una blockchain e di fat­to sbloc­care le transazioni fra due uten­ti.

All’interno del­la blockchain, soli­ta­mente gli uten­ti inviano beni dig­i­tali l’uno all’altro e un reg­istro decen­tral­iz­za­to rac­coglie ogni sin­go­la transazione. Tut­tavia, per pot­er essere con­sid­er­ate valide, queste devono essere pri­ma approvate e orga­niz­zate in bloc­chi.

Tale respon­s­abil­ità ricade su spe­ciali nodi chia­mati min­er, men­tre l’intero proces­so viene defini­to min­ing.

La PoW incen­ti­va i min­er a com­petere tra loro nell’elaborazione degli scam­bi, riceven­do in cam­bio una ricom­pen­sa, che soli­ta­mente con­siste in una quan­tità di token asso­ciati alla blockchain pre­sa in con­sid­er­azione.

Alla base di questo sis­tema tro­vi­amo com­p­lessi prob­le­mi matem­ati­ci e la neces­sità di dimostrare sem­plice­mente la soluzione.

Come funziona la proof of work

Come già accen­na­to, quan­do avviene uno scam­bio di valute dig­i­tali tra due uten­ti, ques­ta transazione viene reg­is­tra­ta in maniera immutabile sul­la blockchain.

Questo proces­so non è imme­di­a­to, infat­ti l’operazione ese­gui­ta dev’essere pri­ma val­i­da­ta e poi inseri­ta in un bloc­co che a sua vol­ta sarà inser­i­to nel­la blockchain, una vol­ta pieno.

Lo  sbloc­co delle transazioni fra due uten­ti può essere ese­gui­to gra­zie a dei com­put­er con un’alta poten­za di cal­co­lo che, lavo­ran­do, risolvono dei prob­le­mi matem­ati­ci.

I prob­le­mi matem­ati­ci sono una sor­ta di enig­ma e ne esistono di varie tipolo­gie:

• fun­zione di hash, ovvero dover trovare un input par­tendo da un out­put;
• scom­po­sizione in numeri pri­mi, vale a dire rap­p­re­sentare un numero come molti­pli­cazione di altri due numeri;
• guid­ed tour puz­zle pro­to­col, che in caso di attac­co DoS richiede, ad alcu­ni nodi e in un cer­to ordine, il cal­co­lo di una fun­zione di hash. In questo caso, bisogna rius­cire a trovare una cate­na par­tendo da una stringa alfanu­mer­i­ca.

Con il ter­mine hash soli­ta­mente s’intende sia il prob­le­ma matem­ati­co che la sua soluzione, e la hash di ogni bloc­co con­tiene la hash del bloc­co prece­dente.

La com­p­lessità dei prob­le­mi dipende dal numero di uten­ti, dal­la poten­za di cal­co­lo disponi­bile e dal cari­co del­la rete, men­tre la veloc­ità e l’esattezza di un sis­tema blockchain dipen­dono dal­la dif­fi­coltà dei prob­le­mi.

Per questo i prob­le­mi non dovreb­bero essere ecces­si­va­mente com­p­lessi, poiché in tal caso la gen­er­azione di nuovi bloc­chi richiederebbe trop­po tem­po, le transazioni non ver­reb­bero elab­o­rate e il flus­so del­la rete si bloc­cherebbe.

Al con­trario, se il prob­le­ma fos­se trop­po sem­plice, la rete diver­rebbe estrema­mente vul­ner­a­bile ad attac­chi esterni.

Vantaggi della proof of work

La proof of work pre­sen­ta due prin­ci­pali van­tag­gi, ovvero un’otti­ma dife­sa con­tro gli attac­chi DoS, Denial of Ser­vice, e l’impat­to mar­ginale delle quote nel min­ing.

La PoW impone parec­chi lim­i­ti alle azioni che è pos­si­bile intrapren­dere sul­la rete, e un attac­co effi­ciente richiederebbe moltissi­mo tem­po e una poten­za di cal­co­lo ele­va­ta.

Questo sig­nifi­ca che gli attac­chi sono in realtà pos­si­bili, ma sono anche molto dif­fi­cili e potreb­bero non valerne la pena. In questo sen­so si può dire che l’algoritmo di con­sen­so PoW scor­ag­gia gli hack­er a com­piere attac­chi.

Inoltre, con un sis­tema che prevede il min­ing non è impor­tante quan­to è alta la per­centuale delle quote nel pro­prio portafoglio. In un sis­tema proof of work l’unica cosa che con­ta è la poten­za di cal­co­lo uti­liz­za­ta per risol­vere i prob­le­mi matem­ati­ci e gener­are nuovi bloc­chi.

Svantaggi della proof of work

Un sis­tema come la proof of work non pre­sen­ta solo van­tag­gi.

Per esem­pio, recen­te­mente, sono state molte le polemiche sorte sull’utilizzo del­la PoW, che han­no por­ta­to anche alla nasci­ta del­la proof of stake, sul fat­to che i com­put­er mes­si a servizio del sis­tema con­sumano mol­ta ener­gia elet­tri­ca.

Sen­za con­tare che il proces­so di min­ing richiede mac­chine alta­mente spe­cial­iz­zate, capaci di risol­vere in tem­pi bre­vi algo­rit­mi estrema­mente com­p­lessi, molto cos­tose e che non tut­ti si pos­sono per­me­t­tere, minac­cian­do in un cer­to sen­so l’idea di decen­tral­iz­zazione del sis­tema.

Infat­ti, un altro svan­tag­gio del­la PoW potrebbe essere l’assenza teor­i­ca di decen­tral­iz­zazione. Se il 51% del min­ing fos­se in mano a un sin­go­lo min­er o a una min­ing pool, ques­ta potrebbe con­trol­lare la blockchain.

Si trat­ta di un even­to del tut­to improb­a­bile, soprat­tut­to su blockchain gran­di, come per esem­pio quel­la di Bit­coin.

Infine, un altro svan­tag­gio è l’inutilità dei cal­coli. I min­er imp­ie­gano molto tem­po ed ener­gia per gener­are nuovi bloc­chi eseguen­do cal­coli fini a sé stes­si e non applic­a­bili a nes­sun altro set­tore.

I prob­le­mi garan­tis­cono quin­di la sicurez­za del­la rete, ma non pos­sono essere uti­liz­za­ti in cam­po eco­nom­i­co o sci­en­tifi­co, per esem­pio.

Proof of work e proof of stake

La proof of stake nasce nel 2011, per­ché già si intravede­vano alcu­ni prob­le­mi rel­a­tivi alla proof of work, come la neces­sità di com­put­er con un’elevata poten­za di cal­co­lo e il con­sumo di ener­gia elet­tri­ca.

La proof of stake supera il con­cet­to di min­ing, infat­ti per creare nuovi bloc­chi e quin­di con­sen­tire nuove transazioni, bas­ta tenere le crip­to­va­lute ferme nel pro­prio wal­let, in quel­lo che viene defini­to stak­ing.

Il sis­tema, casual­mente, selezion­erà alcu­ni uten­ti che possiedono la crip­to­va­l­u­ta basa­ta su algo­rit­mo proof of stake, i quali saran­no com­pen­sati con nuovi token del­la val­u­ta dig­i­tale stes­sa.

Rispet­to, però, alla proof of work, con la proof of stake più alta è la per­centuale delle quote nel pro­prio portafoglio, e più sarà alta la pos­si­bil­ità di essere ricom­pen­sati.

Ad oggi non si può dire se un algo­rit­mo è migliore dell’altro, ma è comunque molto impor­tante capire che tipo di mec­ca­n­is­mo uti­liz­za una mon­e­ta dig­i­tale, per­ché può aiutare anche a capire l’interesse che c’è da parte delle per­sone ver­so una deter­mi­na­ta crip­to­va­l­u­ta.

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