Quando si parla di criptovalute, non si può fare a meno di menzionare la Proof of Stake (o PoS), che in italiano significa, letteralmente “prova di partecipazione”; alcuni esperti però utilizzano anche l’espressione “prova di un interesse in gioco”. Dunque, per Proof of Stake si intende un protocollo, un meccanismo di consenso delle criptovalute per l’elaborazione delle transazioni e la creazione di nuovi blocchi nella blockchain. Un meccanismo di consenso è un metodo che serve a convalidare le voci in un database distribuito e a mantenere il database sicuro. Nel caso delle criptovalute, questo database (o “registro”) viene chiamato blockchain, quindi il meccanismo di consenso utilizzato serve a proteggere la blockchain.

Mediante la Proof of Stake, i proprietari di criptovalute convalidano le transazioni in blocco in base al numero di monete puntate. Il PoS è stato creato come alternativa al Proof of Work (PoW), il meccanismo di consenso originale utilizzato per convalidare una blockchain e aggiungervi nuovi blocchi. Mentre i meccanismi di PoW richiedono ai miner di risolvere enigmi crittografici, i meccanismi di PoS richiedono, a chi si occupa di convalidare, di tenere e mettere “in stake” i token, così da ottenere come “ricompensa” le commissioni di transazione. Il Proof of Stake viene considerato meno rischioso rispetto al Proof of Work per quanto riguarda il potenziale attacco alla rete, poiché la compensazione è strutturata in modo da rendere meno vantaggioso un attacco alla rete stessa.

Come funziona la Proof of Stake

La Proof of Stake riduce la quantità di lavoro di calcolo necessaria per verificare i blocchi e le transazioni. Mediante la Proof of Stake il modo in cui i blocchi vengono verificati è cambiato. Vengono utilizzate, infatti, da parte dei proprietari delle varie crypto, delle macchine che sono in grado di svolgere tanto lavoro di calcolo. I proprietari offrono le loro monete come garanzia (staking appunto) per la possibilità di convalidare i blocchi e quindi diventare “validators” (in italiano, letteralmente, “validatori”).

I validatori vengono selezionati casualmente per confermare le transazioni e convalidare le informazioni relative ai vari blocchi. Questo sistema randomizza chi deve riscuotere le commissioni e quindi evita di utilizzare un meccanismo competitivo basato sulle ricompense (come invece viene fatto con la “Proof of Work”). Per diventare un validatore, il proprietario di una moneta deve mettere in “stake” una determinata quantità di monete. Ad esempio, Ethereum richiede lo staking di 32 ETH prima che un utente possa diventare un validatore. I blocchi vengono convalidati da più di un validatore. Quando un determinato numero di validatori verifica che il blocco sia corretto, quest’ultimo viene finalizzato e chiuso.

I meccanismi di Proof of Stake utilizzati possono essere di varia natura. Per esempio, Ethereum utilizza lo sharding (partizionamento), che richiede un gruppo di almeno 128 validatori. Una volta che gli shard (frammenti) sono stati convalidati e che un blocco è stato creato, due terzi dei validatori devono concordare sul fatto che la transazione sia valida. In tal modo il blocco può essere chiuso.

Differenza tra Proof of Work e Proof of Stake

Vediamo allora quali sono le differenze tra Proof of Work e Proof of Stake. Entrambi sono meccanismi di consenso che aiutano le blockchain a sincronizzare i dati, convalidare le informazioni ed elaborare le transazioni. Entrambi i metodi hanno avuto una percentuale di successo nel proprio scopo, sebbene ognuno abbia i suoi pro e i suoi contro. Tuttavia, si tratta di due algoritmi che hanno approcci molto diversi tra loro.

Nella PoS, i creatori di blocchi sono chiamati “validator”, ovvero validatori. Un validatore controlla le transazioni, verifica l’attività, vota i risultati e li conserva. Nella PoW, i creatori di blocchi sono chiamati “miner”, ovvero minatori. I minatori si occupano di generare l’hash, che è un numero crittografato, per verificare l’affidabilità delle transazioni. In cambio della risoluzione dell’hash, vengono premiati con delle nuove monete.

Per diventare un validatore, in una blockchain di tipo PoS, bisogna avere in “stake” un determinato numero di monete. Nella PoW, invece, i minatori devono investire in hardware prestanti e sostenere molte spese in termini di energia e di elettricità per alimentare le macchine che sono impegnate a risolvere i calcoli crittografici.

Le macchine e i costi energetici nell’ambito dei meccanismi PoW sono costosi. Di conseguenza l’accesso alle attività di mining è limitato e viene rafforzata la sicurezza della blockchain. Le blockchain basate su PoS riducono la quantità di potenza di elaborazione necessaria per convalidare le informazioni sui blocchi e le transazioni. Ciò permette di ridurre anche il sovraccarico della rete ed evita tutti quei meccanismi competitivi che si generano nell’utilizzo della Proof of Work.

Quali sono i suoi obiettivi

La Proof of Stake è stata progettata per ridurre il sovraccarico della rete e i problemi di sostenibilità ambientale che invece si verificano utilizzando la Proof of Work. Nella Proof of Work c’è molta competizione, perché si guadagna verificando le transazioni. I miner di Bitcoin, ad esempio, guadagnano Bitcoin verificando transazioni e blocchi. Tuttavia, per ottenere questi guadagni, consumano molte risorse energetiche e, quindi, devono sostenere questo genere di spese. L’attività di mining, quindi, fa consumare molta energia elettrica (quasi la stessa quantità consumata da nazioni come l’Olanda). Il meccanismo PoS cerca di risolvere questi problemi sostituendo efficacemente la potenza di calcolo con lo staking. Ciò si traduce in una importante riduzione del consumo di energia elettrica.

La Proof of Stake è sicura?

Sia che si parli di PoS, sia che si parli di PoW, potrebbe verificarsi quello che viene chiamato 51% attack (attacco del 51%). Sotto PoW, un attacco del 51% è un attacco a una blockchain da parte di un gruppo di miner che controllano oltre il 50% dell’hash rate di mining, ovvero della potenza computazionale della rete. In PoS, un gruppo o un individuo dovrebbe possedere il 51% della criptovaluta in staking.

Dal momento che, controllare il 51% della criptovaluta in staking è molto costoso, è più difficile che un attacco simile si verifichi utilizzando un meccanismo Proof of Stake. Ad esempio, se con Ethereum si verificasse un attacco del 51%, i validatori onesti potrebbero votare per ignorare la blockchain alterata e bruciare l’ETH in staking dell’autore del reato. Ciò incentiva i validatori ad agire in buona fede a vantaggio della criptovaluta e della rete.