In un recente articolo e poi in un articolo successivo, abbiamo presentato alcune caratteristiche di base di una blockchain e cercato di affrontare il tema della sicurezza sia nei suoi aspetti crittografici che in quelli di integrità dei blocchi, facendo riferimento al funzionamento di Bitcoin.
In questo articolo concludiamo il discorso, avendo in sospeso da discutere il meccanismo di consenso per l’aggiunta dei blocchi.
Miner e Proof-of-Work
Come già detto, in una rete distribuita come quella costituita dagli utenti di una blockchain, manca un’autorità centrale che certifichi la validità delle operazioni. Si rende dunque necessario disporre di un meccanismo intrinseco che regoli i potenziali conflitti per l’inserimento di nuovi blocchi alla catena.
Nel caso di Bitcoin, i nodi deputati a questa operazione sono i cosiddetti miner. Per vedere accettato un blocco da loro composto, i miner competono nella risoluzione di un problema matematico che ha un elevato costo computazionale: aggiungere un numero alla fine del blocco in modo tale che il suo codice hash inizi con una certa quantità prestabilita di zeri. Il successo in questa operazione costituisce la cosiddetta proof-of-work (letteralmente: “prova di lavoro”), per la quale i miner ricevono una piccola ricompensa in caso di accettazione del blocco.
Questo consente una protezione della blockchain dagli attacchi del tipo DoS (Denial of Service), che risultano inefficaci, ma anche una maggiore equità tra i nodi della rete: tutto ciò che conta è la capacità di calcolo a disposizione, non la quantità di Bitcoin che si possiede.
Un grafico che riporta il consumo globale di energia della rete Bitcoin negli ultimi dieci anni (fonte: CBECI). I consumi annuali di elettricità della rete Bitcoin sono maggiori di quelli di interi paesi (come ad esempio la Finlandia).
Non è tutto oro quello che luccica
La proof-of-work presenta diversi svantaggi:
- è teoricamente vulnerabile ad attacchi al 51%, ovvero a monopolizzazioni della rete da parte di soggetti che potrebbero controllare la maggioranza delle risorse di calcolo e dunque modificare i blocchi senza aver bisogno del consenso degli altri;
- rallenta moltissimo l’aggiunta di transazioni (si consideri che la rete Bitcoin registra circa 7 transazioni al secondo, contro le 1700 della rete VISA);
- conferisce maggiore potere a chi ha a disposizione una grossa potenza di calcolo e hardware ad hoc, dunque favorisce chi ha la possibilità di fare grossi investimenti;
- i calcoli fatti per la proof-of-work non sono riutilizzabili per altri scopi (scientifici, economici, ecc.) e dunque costituiscono un grosso spreco;
- il consumo di energia causato dal mining è alto e si traduce in un importante costo economico oltre che in un elevatissimo costo ambientale; un report della casa bianca stima che le criptovalute siano responsabili dello 0,3% delle emissioni annuali globali di gas serra.
Per cercare di superare questi problemi, negli anni si sono proposti meccanismi di consenso alternativi. I meccanismi più quotati oggi sono la proof-of-stake e la delegated proof-of-stake, sulle quali alcuni restano comunque scettici.
Ma questa è un’altra storia, che forse racconteremo in futuro.
Approfondimenti
- https://blockgeeks.com/guides/proof-of-work-vs-proof-of-stake/
Un articolo che illustra il funzionamento di proof-of-work e proof-of-stake, paragonando le loro caratteristiche. - Proof of Stake’s security model is being dramatically misunderstood
Un articolo che confronta proof-of-work e proof-of-stak e propone qualche argomentazione di natura finanziaria sui rischi reali dei due approcci nelle criptovalute. - Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index (CBECI)
Una pagina dell’Università di Cambridge dove trovare molte informazioni sul consumo energetico causato da Bitcoin. - Criptovalute, come ridurre l’impatto ambientale: ecco le vie più promettenti
Un approfondimento sulle maniere più promettenti di ridurre l’impatto ambientale oggi spaventoso delle criptovalute.