Cos'è un Algoritmo di Consenso Blockchain?

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Cos'è un Algoritmo di Consenso Blockchain?
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Nel contesto delle criptovalute, gli algoritmi di consenso costituiscono un elemento cruciale per ogni network blockchain, in quanto hanno il compito di mantenere l’integrità e la sicurezza di questi sistemi distribuiti. Il primo algoritmo di consenso per criptovalute creato è la Proof of Work (PoW), progettata da Satoshi Nakamoto e implementata su Bitcoin per garantire la Byzantine Fault Tolerance.


Algoritmo di Consenso

Un algoritmo di consenso può essere definito come il meccanismo attraverso cui un network blockchain raggiunge il consenso. Le blockchain pubbliche (decentralizzate) sono sviluppate come sistemi distribuiti e, dato che non si basano su un’autorità centrale, i nodi distribuiti devono concordare sulla validità delle transazioni. Ecco dove entrano in gioco gli algoritmi di consenso. Essi garantiscono che le regole del protocollo vengano seguite e che tutte le transazioni avvengano correttamente, facendo in modo che le monete possano essere spese solo una volta.

Prima di esplorare i diversi tipi di algoritmi di consenso, è importante capire le differenze tra un algoritmo e un protocollo.


Algoritmo di Consenso vs Protocollo

I termini algoritmo e protocollo sono spesso usati in modo intercambiabile, ma non indicano la stessa cosa. In parole povere, possiamo definire un protocollo come l’insieme di regole primarie di una blockchain e un algoritmo come il meccanismo attraverso cui queste regole vengono fatte rispettare.

Oltre ad essere usata ampiamente nei sistemi finanziari, la tecnologia blockchain può essere applicata a una vasta gamma di attività, e può essere adatta per diversi casi d’uso. A prescindere dal contesto, un network blockchain verrà sviluppato su un protocollo che definirà il modo in cui il sistema andrà a funzionare, quindi tutte le diverse parti del sistema e tutti i partecipanti del network dovranno seguire le regole del protocollo sottostante.

Mentre il protocollo determina quali sono le regole, l’algoritmo dice al sistema quali sono le azioni da intraprendere per attenersi a queste regole e produrre i risultati desiderati. Per esempio, l’algoritmo di consenso di una blockchain è ciò che determina la validità delle transazioni e dei blocchi. Quindi, Bitcoin ed Ethereum sono protocolli mentre la Proof of Work e la Proof of Stake sono i rispettivi algoritmi di consenso.

Per chiarire ulteriormente la distinzione, consideriamo che il protocollo Bitcoin definisce il modo in cui i nodi interagiscono, come i dati devono essere trasmessi tra loro e quali sono i requisiti per convalidare un blocco con successo. L’algoritmo di consenso, invece, ha il compito di verificare i bilanci e le firme, confermare le transazioni ed eseguire effettivamente la convalida dei blocchi - e tutto questo dipende dal consenso del network.


Diversi Tipi di Algoritmi di Consenso

Ci sono diversi tipi di algoritmi di consenso. Le implementazioni più comuni sono la PoW e la PoS. Ciascuna presenta diversi vantaggi e svantaggi cercando di bilanciare sicurezza con funzionalità e scalabilità.


Proof of Work (PoW)

La PoW è il primo algoritmo di consenso creato. Viene utilizzato da Bitcoin e tante altre criptovalute. L’algoritmo Proof of Work è una parte essenziale del mining process

Il mining PoW implica diversi tentativi di hashing,z quindi una maggiore potenza di calcolo risulta in un maggior numero di tentativi al secondo. In altre parole, i miner con un hash rate maggiore hanno più probabilità di trovare una soluzione valida per il blocco successivo (ovvero la block hash). L’algoritmo di consenso PoW consente ai miner di convalidare un nuovo blocco e aggiungerlo alla blockchain solo se i nodi distribuiti del network raggiungono il consenso e concordano che la block hash fornita dal miner è una proof of work valida.


Proof of Stake (PoS)

L’algoritmo di consenso PoS è stato sviluppato nel 2011 come alternativa alla PoW. Sebbene PoS e PoW condividano scopi simili, presentano alcune differenze e peculiarità fondamentali. Soprattutto per quanto riguarda la convalida di nuovi blocchi.

In poche parole, l’algoritmo di consenso Proof of Stake sostituisce il mining PoW con un meccanismo in cui i blocchi vengono convalidati in base alla posta in gioco dei partecipanti. Il validatore di ciascun blocco (chiamato anche forger o minter) viene determinato da un investimento della stessa criptovaluta e non dalla potenza di calcolo utilizzata. Ciascun sistema PoS può implementare l’algoritmo in modi diversi ma, in generale, la blockchain è protetta da un processo di elezione pseudo-casuale che considera la ricchezza del nodo e l’età delle monete (da quanto tempo le monete sono bloccate o congelate nella stake) - insieme a un fattore di randomizzazione.

Attualmente, la blockchain di Ethereum si basa su un algoritmo PoW, ma il protocollo Casper verrà eventualmente rilasciato per far passare il network dalla PoW alla PoS per cercare di aumentarne la scalabilità.


Qual è l’Importanza degli Algoritmi di Consenso nelle Criptovalute?

Come menzionato in precedenza, gli algoritmi di consenso sono di vitale importanza per mantenere l’integrità e la sicurezza del network di una criptovaluta. Forniscono un mezzo ai nodi distribuiti per raggiungere il consenso su quale versione della blockchain è quella reale. Concordare l’attuale stato della blockchain è essenziale per il corretto funzionamento di un sistema economico digitale.

L’algoritmo di consenso Proof of Work è considerato una delle migliori soluzioni al Problema dei Generali Bizantini, che ha reso possibile la creazione di Bitcoin come sistema Byzantine Fault Tolerance. Questo significa che la blockchain di Bitcoin è estremamente resistente agli attacchi, come il 51% attack (o majority attack). Non solo perché il network è decentralizzato, ma anche grazie all’algoritmo PoW. I costi elevati associati al processo di mining rendono molto difficile e improbabile che i miner investano le proprie risorse per ostacolare il network.

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