Che cos’è la Proof of Work

Le origini della Proof of Work

I nomi alternativi di Proof of Work (PoW) in inglese sono “computational puzzle” o “cryptographic puzzle”.

In informatica, PoW si riferisce al metodo che impedisce l’uso eccessivo e quindi l’abuso di un servizio. Il metodo ha lo scopo di prevenire i cosiddetti attacchi DoS (Denial of Service), ad esempio.

La tecnologia può anche prevenire l’invio di massa di e-mail (cioè lo spam).

Una procedura di proof of work prevede solitamente un compito moderatamente difficile da risolvere.

A questo compito deve rispondere il destinatario o il computer del destinatario. E a sua volta può essere controllato e verificato abbastanza facilmente dal fornitore di servizi che ha avviato la Proof of Work.

L’idea alla base della Proof of Work

Cos’è la Proof of Work? Il concetto di PoW è stato proposto per la prima volta da Cynthia Dwork e Moni Naor nel 1992. Il loro obiettivo era quello di ridurre l’invio di posta indesiderata.

L’idea era che l’utente di un servizio dovesse prima compiere un piccolo sforzo per poter poi usufruire del servizio offerto. Adam Cash ha progettato un sistema PoW con il nome di Hashcash per prevenire gli attacchi DoS.

Per combattere lo spam, le e-mail dovevano essere dotate di una sorta di firma. Questa contiene la prova che è stato speso un po’ di tempo di calcolo per inviare il messaggio.

Il destinatario, a sua volta, può facilmente verificare questa firma e quindi riconoscere che non si tratta di spam.

Lo sforzo computazionale associato garantisce in definitiva che l’invio di masse di spam non sia molto redditizio per gli aggressori.

Come funziona la Proof of Work

Come funziona la Proof of Work per le blockchain?

Innanzitutto occorre specificare che la sua funzione principale è il raggiungimento del consenso.

Il concetto non si discosta molto dall’idea originale. In fondo, non si tratta altro che di condividere e verificare le informazioni.

Le informazioni in una blockchain sono sempre rappresentate e confermate attraverso le transazioni. L’intera rete distribuita deve costantemente concordare al cento per cento su ogni singola transazione.

Una volta registrate in un blocco, le informazioni non possono essere annullate o modificate.

Il concetto di proof of work è alla base di questa garanzia e sicurezza. Un attacco a progetti di grandi dimensioni e altamente decentralizzati, come Bitcoin, è difficilmente possibile con la tecnologia odierna.

Il mining con la Proof of Work

Il mining è il lavoro che deve essere svolto per risolvere il compito stabilito dal servizio.

L’algoritmo sottostante alla Proof of Work determina la difficoltà e le regole per arrivare alla soluzione.

Se un miner assolve al compito, può aggiungere un nuovo blocco valido alla catena. L’aggiunta di nuovi blocchi alla catena è fondamentale per la blockchain.

Più lavoro viene svolto, più lunga diventa la catena. Più lunga è la catena e più alto è il numero di blocchi, più l’intera rete può essere certa della validità della blockchain e quindi di tutte le transazioni in essa contenute.

Il mining è un investimento redditizio?

Il miner che risolve per primo il problema e crea il nuovo blocco riceve la ricompensa sotto forma di critpovaluta.

I miners sono quindi felici di assumersi gli oneri finanziari e tecnici inizialmente elevati, perché alla fine la ricompensa supera i costi.

Ma non è così sempre. L’interesse per le ricompense attira altri miners verso i progetti. Il numero crescente di nodi garantisce in ultima analisi una crescente decentralizzazione della blockchain e la sua sicurezza.

Con la crescita della rete, spesso aumenta anche la complessità del problema da risolvere. Ciò richiede una maggiore potenza di calcolo e quindi più energia.

Nel caso di Bitcoin, anche le ricompense diminuiscono dopo la produzione di blocchi fissi, in un meccanismo noto come halving.

Questo ci porta alle tre sfide cruciali del principio PoW.

1. Scalabilità

Una volta fissata la dimensione di un blocco, un numero elevato di transazioni può portare a colli di bottiglia. Nella rete Bitcoin, ogni 10 minuti circa viene creato un nuovo blocco.

Se le richieste sono molto elevate, può accadere che le singole transazioni non possano più essere accolte nel blocco attualmente aperto e debbano “aspettare”.

Spesso gli utenti che avviano una transazione Bitcoin hanno la possibilità di determinare l’importo delle commissioni.

Coloro che sono disposti a pagare commissioni più elevate spesso beneficiano del fatto che la transazione avviata viene elaborata più rapidamente.

Il motivo è ovvio: i miners ottengono ricompense più elevate e sono quindi naturalmente interessati a elaborare per primi le transazioni meglio remunerate.

2. Problemi di decentralizzazione

Nonostante le lodi per lo standard PoW, la massima decentralizzazione del progetto blockchain non è sempre garantita.

Mentre la rete Bitcoin è sufficientemente decentralizzata, questo non era altrettanto vero per il precedente consenso Proof of Work di Ethereum.

Prima della sua conversione alla procedura Proof of Stake nel 2022, i pool di mining erano talvolta criticamente centralizzati.

Il grafico mostra in modo toccante che nel 2019 due pool di mining si sono aggiudicati collettivamente il 50% della produzione di blocchi sulla rete Ethereum.

Quest’anno, “Ethermine” è stato responsabile del 22,49% e “SparkPool” del 30,28% dei blocchi prodotti.

Questa quota di quasi il 53% dei blocchi potrebbe essere pericolosa per la rete.

Oltre agli attacchi malevoli, il fallimento della maggior parte della blockchain potrebbe anche portare a cali massicci dell’attività e della sicurezza del progetto.

3. Accessibilità e consumo energetico

I vantaggi della maggiore lunghezza della catena comportano svantaggi soprattutto in termini di accessibilità al progetto.

Entrare in una blockchain PoW come miner spesso non è facile.

O si deve spendere un’enorme quantità di denaro per l’energia e i costi di raffreddamento, oppure si vive o si costruisce una mining farm dove l’elettricità è a buon mercato e i computer sono al massimo raffreddati dalla bassa temperatura ambientale.

Il dispendio energetico del mining di Bitcoin

Le voci si fanno sempre più insistenti sul fatto che il dispendio energetico del mining di Bitcoin è contrario all’idea di sviluppo sostenibile.

Ed è vero che il dispendio energetico della rete Bitcoin è in costante aumento.

Secondo l’infografica del sito web Statista, il consumo di elettricità di Bitcoin supera probabilmente quello della Norvegia.

Tramite il sito Blockchain.com è possibile visualizzare l’andamento del consumo di Bitcoin in hash al secondo.

Un terrahash richiede circa 0,000012222 kWh (kilowattora).

Poiché 227 EH/s (exahashes/secondo) corrispondono a 227 milioni di terrahash, Bitcoin ha quindi richiesto 2774,39 kWh al secondo al suo picco nel giugno 2022.

Un chilowattora costa attualmente circa 36 centesimi in Italia. Se l’intera rete Bitcoin dovesse funzionare in Italia, costerebbe circa 81 milioni di euro al giorno.

Per questo motivo, i nodi vengono gestiti per lo più in Paesi in cui i costi operativi sono notevolmente inferiori.

Il mining di Bitcoin come valore

L’elevato consumo energetico di Bitcoin deve essere considerato in modo critico.

Tuttavia, l’elevatissimo consumo energetico rende quasi impossibile sferrare il cosiddetto attacco del 51%, che richiederebbe il 51% dell’energia necessaria al funzionamento della blockchain.

Se consideriamo inoltre che il Bitcoin è un modo in cui molti investitori immagazzinano valore, il sistema deve essere inserito nel contesto di strumenti analoghi.

In questo contesto, la spesa energetica deve essere messa in relazione con l’impronta di CO₂. L’energia sostenibile non è necessariamente dannosa per il pianeta.

Inoltre, i “prodotti di scarto” generati durante l’attività estrattiva, come il calore, possono a loro volta essere utilizzati in modo proficuo.

Sempre più miners utilizzano i loro computer con energia sostenibile.

Il grafico qui riportato mostra in modo impressionante che sicuramente altre industrie contribuiscono al cambiamento climatico più di quanto non faccia il Bitcoin.

Cosa succederà quando l’estrazione di Bitcoin sarà terminata?

Con ogni probabilità, l’ultimo Bitcoin sarà estratto nel 2140.

Ora il lettore attento potrebbe chiedersi: cosa succederà allora? È ancora interessante estrarre e quindi mantenere la sicurezza della rete?

Non è possibile rispondere a questa domanda con certezza. Il fatto è che l’elaborazione delle transazioni avrà ancora un ruolo.

Le commissioni per questo stanno assumendo già oggi un’importanza crescente.

Poiché Bitcoin funziona secondo il principio dell’open source, i partecipanti alla rete troveranno sicuramente un sistema di remunerazione adeguato per poter mantenere l’idea di Bitcoin.

Criptovalute Proof of Work, la top 10

I maggiori progetti blockchain che attualmente utilizzano il metodo Proof of Work, misurati in base alla capitalizzazione di mercato, sono:

	Bitcoin (BTC)
	Dogecoin (DOGE)
	Litecoin (LTC)
	Ethereum Classic (ETC)
	Monero (XMR)
	Bitcoin Cash (BCH)
	ZCash (ZEC)
	Dash (DASH)
	Ravencoin (RVN)
	Decred (DCR)

Vantaggi e svantaggi

Il meccanismo di consenso Proof of Work presenta vantaggi e svantaggi:

Proof of Work vs Proof of Stake

Nel complesso, la Proof of Stake (PoS) ha lo stesso obiettivo della Proof of Work: aiutare la Blockchain organizzata in modo decentralizzato a raggiungere un consenso onesto.

Tuttavia, ci sono alcune particolarità nel processo e nelle responsabilità personali.

Ora vi mostreremo un breve riassunto delle differenze più importanti tra Proof of Work e Proof of Stake:

Opinioni sulla Proof of Work

Nel frattempo, il processo di Proof of Work non è solo un importante meccanismo di consenso.

Recentemente, il fanatico del Bitcoin Michael Saylor – fondatore di MicroStrategy – ha dichiarato che la blockchain ha il potenziale per eliminare “spammer, truffatori e bot”.

#Bitcoin is the key to eliminating spammers, scammers, and bots on @Twitter, @Instagram, & @YouTube. pic.twitter.com/innncjgm9P

— Michael Saylor⚡️ (@saylor) October 1, 2022

Nel suo tweet, afferma che le grandi piattaforme come Twitter e Instagram dovrebbero utilizzare Bitcoin e la sua PoW per raggiungere proprio questo obiettivo. U

n’idea molto in linea con il pensiero originale che sta alla base del concetto di Proof of Work.

Il fondatore di Twitter e CEO di Block – ex Square – Jack Dorsey fa addirittura un passo avanti.

Con la società controllata TBD, Dorsey e il suo team vogliono far progredire il Web5.

Dorsey parte dal presupposto che il Web3 – cioè la blockchain e i suoi progetti – sia già da rivedere.

L’obiettivo è costruire interi modelli di business e tecnologie sul bitcoin e quindi sul suo processo PoW.

this will likely be our most important contribution to the internet. proud of the team. #web5

(RIP web3 VCs 🤫)https://t.co/vYlVqDyGE3 https://t.co/eP2cAoaRTH

— jack (@jack) June 10, 2022

Conclusioni

Il concetto di Proof of Work è quindi più che un semplice meccanismo di consenso alla base di Bitcoin.

In particolare, l’idea racchiude una sorta di pensiero protettivo per Internet e le sue transazioni.

Se applicato correttamente, può non solo garantire le transazioni e la loro autenticità, ma anche proteggere gli utenti dalle frodi.

Il processo di Proof of Work attorno al Bitcoin è destinato a rimanere e costituisce la base per il suo continuo successo.

Ma le due procedure di consenso PoW e PoS non sono necessariamente in competizione tra loro.

Per l’applicabilità pratica, l’elevata scalabilità e il minor consumo energetico hanno certamente senso i protocolli Proof of Stake.

Soprattutto se l’adattamento della tecnologia deve e continuerà a progredire.

Ma la sicurezza offerta dalla procedura Proof of Work giocherà un ruolo altrettanto importante e sarà significativa, ad esempio, nell’ambito dell’archiviazione dei valori (digitali) e della sicurezza per l’Internet del futuro.

Pertanto, PoW è destinata a restare e a soppiantare le polemiche legate al suo consumo energetico, puntando sulla sostenibilità.