Cos’è il Proof of Stake e come funziona?

Cos’è il Proof of Stake?

Il Proof of Stake (PoS) è un meccanismo di consenso usato dalle blockchain per convalidare transazioni e aggiungere nuovi blocchi tramite lo staking di criptovalute. Questo processo si chiama staking ed è molto più efficiente dal punto di vista energetico rispetto al Proof of Work (PoW), il meccanismo di consenso del Bitcoin.
Il PoW è energivoro perché i computer lavorano 24/7 per risolvere complesse equazioni matematiche. Con il PoS, invece, gli utenti possono mettere in staking criptovalute sulla rete tramite nodi.
Questo permette di elaborare transazioni senza dover usare computer super potenti. Più nodi ci sono, più la rete diventa decentralizzata (a patto che i nodi non siano tutti dello stesso proprietario).

In breve

• Il Proof of Stake (PoS) è un meccanismo di consenso efficiente che valida i blocchi in base alle criptovalute messe in staking.
• Non richiede computer potenti ma usa lo staking per validare transazioni, aggiungere blocchi alla blockchain e proteggere la rete.
• I piccoli utenti possono delegare token ai validatori tramite pool di staking per guadagnare ricompense.
• Esistono varianti di PoS come Delegated PoS, Bonded PoS, Pure PoS e forme ibride.
• Grandi blockchain come Ethereum, Cardano, Solana, Cosmos e Algorand usano PoS o una sua variante.
• I vantaggi del PoS includono efficienza energetica, scalabilità e accessibilità.

Come funziona il Proof of Stake?

Il Proof of Stake funziona con nodi e validatori. Un validatore è un nodo che partecipa attivamente alla convalida delle transazioni e alla proposta di nuovi blocchi. Non tutti i nodi sono validatori: alcuni supportano la blockchain senza validare transazioni.
I validatori vengono selezionati casualmente in base al numero di token messi in staking: più token hai, maggiore è la possibilità di validare un blocco. Chiunque può partecipare allo staking, ma alcune blockchain richiedono un numero minimo di token per diventare validatore.

Ecco come funziona: un validatore viene scelto da altri nodi per aggiungere un blocco. Prima di questo, deve convalidare ed elaborare tutte le transazioni. Poi può creare e aggiungere il nuovo blocco alla blockchain. Il validatore viene ricompensato con nuovi token come ringraziamento per aver protetto la blockchain e verificato le transazioni.

Sicurezza del Proof of Stake

I nodi hanno un ruolo cruciale nella sicurezza della rete. Controllano che i validatori facciano il loro lavoro correttamente e non provino a manipolare il sistema.
Se si sospetta che un validatore agisca in modo malevolo, si può votare. Se il 51% dei nodi lo giudica colpevole, il validatore viene rimosso. Spesso ci sono anche sanzioni aggiuntive, che variano per blockchain ma in genere comportano la perdita totale o parziale dei token messi in staking.

Ecco perché un nodo con un alto stake ha più possibilità di validare un blocco: più stake significa più rischio e quindi più interesse ad agire onestamente.
I critici però sostengono che questo riduca la decentralizzazione, perché i grandi validatori hanno più probabilità di aggiungere blocchi e guadagnare ricompense, oltre a più influenza nei voti importanti della rete.

Staking per i piccoli partecipanti

Per un piccolo partecipante, creare un proprio nodo validatore può essere complicato. C’è molta concorrenza da parte di nodi con più capacità e la probabilità di validare un blocco è minima. Inoltre, serve competenza tecnica.
Per questo è possibile prestare (delegare) i propri token ad altri validatori.

Su molte blockchain puoi delegare i token a validatori esistenti tramite una pool di staking. Mantieni la proprietà dei tuoi token, ma aumentando lo stake del validatore, migliori le sue possibilità di validare blocchi. In cambio, ricevi una parte delle ricompense.

Delegare token non è privo di rischi: stai di fatto prestando i tuoi token a un validatore e, se questo agisce in modo malevolo, può essere penalizzato. In tal caso i tuoi token possono essere a rischio.

Quindi, fai sempre ricerche approfondite prima di delegare i tuoi token. Considera:

• La reputazione della pool di staking nella community.
• L’uptime del validatore (il nodo è sempre attivo?).
• Se ha commesso errori tecnici in passato ed è stato penalizzato.
• La commissione che applica (una commissione alta non significa per forza affidabilità).
• Il numero di delegatori e lo stake totale (uno stake alto e molti delegatori possono indicare affidabilità e decentralizzazione).

Quali blockchain usano il Proof of Stake?

Il Proof of Stake è molto popolare perché è molto più efficiente e scalabile del Proof of Work. Molte grandi blockchain lo usano. Ecco le principali:

Ethereum

Il caso più famoso è Ethereum. Nei primi anni usava il Proof of Work, ma poi è passata al Proof of Stake. Con l’aggiornamento noto come Ethereum 2.0, la rete è passata al PoS dopo l’update “The Merge” nel 2022.

Motivo del passaggio: problemi di scalabilità che causavano alte commissioni (anche centinaia di dollari) e basse velocità di transazione.

Cardano

Cardano usa un algoritmo basato su Proof of Stake chiamato Ouroboros. Charles Hoskinson e il suo team hanno voluto implementare modifiche per garantire maggiore sicurezza.

Solana

Solana combina il Proof of Stake con un meccanismo sviluppato internamente chiamato Proof of History (PoH). È nota per la velocità, i costi bassi e l’alta scalabilità.

Cosmos

Cosmos usa una versione chiamata Tendermint PoS. Combina il modello PoS classico con il Byzantine Fault Tolerance (BFT), risolvendo il Problema dei Generali Bizantini. È veloce, sicuro e abbastanza scalabile. Cosmos punta all’interoperabilità e fa da ponte tra diverse reti.

Algorand

Algorand usa il Pure Proof of Stake e seleziona casualmente i validatori per validare i blocchi, favorendo la decentralizzazione. È veloce e può gestire fino a 1.000 transazioni al secondo.

Quali sono le altre forme di Proof of Stake?

Nel tempo sono state sviluppate molte varianti del Proof of Stake, ognuna con le proprie caratteristiche e vantaggi. Ecco le più conosciute:

Delegated Proof of Stake (DPoS)

Con il DPoS, la rete seleziona un numero prestabilito di validatori che possono aggiungere blocchi tramite votazione. Questo rende il sistema molto scalabile.
Gli elettori ricevono una parte delle ricompense guadagnate dai validatori per la convalida delle transazioni.
Il lato negativo del DPoS è che è molto più centralizzato rispetto ad altri meccanismi PoS, poiché gli stessi validatori detengono costantemente il potere.
Esempio: Tron

Bonded Proof of Stake

In questo sistema, blocchi i tuoi token per un certo periodo (bonding). Facendo staking tramite bonding, contribuisci alla convalida delle transazioni e guadagni ricompense. Inoltre, ottieni diritti di voto per aggiornamenti importanti. Più token metti in staking, più potere di voto hai.
Lo svantaggio è che non puoi ritirare facilmente i tuoi token, rendendo difficile venderli in caso di forti cali di prezzo.
Esempio: Cosmos

Pure Proof of Stake

Questa forma punta a essere molto decentralizzata ed equa. I validatori vengono selezionati in modo casuale e anonimo, quindi tutti hanno la possibilità di convalidare transazioni e guadagnare ricompense.
Tuttavia, più token possiedi, maggiore è la possibilità di verificare un blocco.
Esempio: Algorand

Nominated Proof of Stake (NPoS)

Polkadot utilizza l’NPoS, un sistema in cui i nominatori scelgono i validatori idonei. I nominatori assegnano i propri token in staking a un validatore. Più supporto riceve un validatore, maggiore è la sua possibilità di validare un blocco.
Esempio: Polkadot

Effective Proof of Stake

In questa forma, gli staker attivi da più tempo ricevono più ricompense. Più a lungo partecipi, più guadagni. Questo incentiva economicamente la partecipazione costante.
Esempio: Harmony

Anonymous Proof of Stake

Con l’Anonymous PoS, l’identità degli staker è anonima. Combina la privacy con il PoS. L’intero processo è anonimo: dalla convalida, all’aggiunta di nuovi blocchi, fino alla distribuzione delle ricompense.
Esempio: PIVX

Leased Proof of Stake

Questa forma consente agli utenti di “affittare” direttamente i propri token ai validatori per contribuire e ottenere ricompense di staking. I validatori raggruppano i token ricevuti in leasing e li usano per aggiungere nuovi blocchi.
Un aspetto unico è che il validatore può fissare condizioni, ma i locatori possono facilmente cambiare validatore se le condizioni non sono favorevoli.
Esempio: Waves

Hybrid Proof of Stake

L’Hybrid PoS combina PoS e PoW per unire la sicurezza del Proof of Work con la scalabilità del Proof of Stake. Spesso il PoW viene usato per la produzione dei blocchi e il PoS per la validazione.
Esempio: DASH

Secure Proof of Stake

Usato da Elrond, seleziona i validatori in base a reputazione e stake. Ogni staker riceve un punteggio che cambia in base al comportamento.
Comportamenti scorretti abbassano il punteggio e riducono la possibilità di validare. La manipolazione è punita severamente.
Esempio: Elrond

Thresholded Proof of Stake

Questo sistema, usato da NEAR Protocol, distribuisce le ricompense solo quando viene raggiunta una soglia minima. La soglia dipende dall’attività della rete e dallo stake.
Esempio: NEAR

Pro e contro del Proof of Stake

Proof of Stake vs Proof of Work

In conclusione

Il Proof of Stake è un’alternativa efficiente e sostenibile ai sistemi Proof of Work tradizionali.
Pur comportando il rischio di centralizzazione e possibili periodi di blocco dei token, offre grandi opportunità di partecipazione e accessibilità.
Inoltre, il PoS è altamente scalabile e può elaborare transazioni ad alta velocità.
Grazie alle sue numerose varianti e applicazioni, il PoS è diventato una delle basi portanti della tecnologia blockchain.