Prima di addentrarci nei vasti percorsi e sentieri che abbiamo pianificato per oggi, iniziamo immaginando di essere stati inconsapevolmente introdotti in un film tipo SAW o “Fermat’s Room”, dove siamo rinchiusi in un luogo con persone diverse, sia conosciute che sconosciute a noi.
Detto questo, ci viene messo davanti il fatto che o risolviamo determinati giochi/puzzle matematici per sopravvivere, o ritroveremo in un finale catastrofico.
Pertanto, dobbiamo cooperare gli uni con gli altri, poiché unendo tutte le idee o le soluzioni che abbiamo sulle sfide, saremo in grado di andare avanti per sfuggire da un destino crudele.
In questa situazione, tutti gli indizi che ci vengono forniti partita dopo partita si completano a vicenda e ci danno maggiori informazioni, sia sulle altre persone intorno a noi sia sul motivo per cui siamo lì.
Alla fine, tutti i nostri sforzi si uniscono e, anche se alcuni vincono alcuni e altri perdono, riceviamo come incentivo di continuare con le nostre vite e collaborare con le ipotesi che abbiamo.
In modo simile, ma meno cruento e terrificante, è come funziona il sistema Proof of Work, quindi preparatevi, perché in questo articolo parleremo di mining, in cosa consiste questo interessante meccanismo e la sua origine.
Che cos’è il Proof of Work (PoW)?
Proof of Work o “PoW” in breve, è uno degli algoritmi di consenso più utilizzati per il mining di criptovalute, così come il Proof of Stake (PoS).
La sua funzione è relativamente semplice: evitare doppie spese (doppia spesa, meglio intesa come la duplicazione o utilizzo della stessa valuta in due o più transazioni diverse) verificando e registrando le transazioni in modo sicuro.
A tal fine si avvale della funzione hash, che è un tipo di funzione crittografica che si avvale di funzioni matematiche per codificare le informazioni esposte nella tecnologia blockchain garantendone l’autenticità e l’unicità, risultando in un hash valido.
È di natura irreversibile e ogni hash del blocco crittografa i dati del blocco precedente e così via in tutta la blockchain.
In breve, il proof of work si ottiene quando determinati computer o macchine minerarie risolvono un problema matematico complesso e vengono ricompensati aggiungendo un blocco (con transazioni all’interno) alla blockchain.
Questi problemi matematici hanno la particolarità di non avere un modo “efficiente” per essere risolti ed è per questo che i miners devono trovare la risposta al problema provando delle combinazioni.
Per eseguire più calcoli hanno bisogno di attrezzature più potenti ed è per questo che potresti aver sentito che sono necessarie piattaforme minerarie ad alta intensità energetica.
Come è iniziato tutto? La storia del PoW
Torniamo agli anni ’90, dove, sebbene i computer non avessero la metà delle funzioni che hanno oggi, furono un’enorme rivoluzione tecnologica.
Già in questo decennio, nel 1992, abbiamo iniziato a parlare sia di sicurezza che di spam o posta dannosa, e questo è stato notato da scienziati informatici come Cynthia Dwork e Moni Naor nel loro articolo “Prezzi attraverso l’elaborazione o la lotta allo spam”, in cui sostenevano che, per far fronte a un’ondata di e-mail fraudolente e altri problemi associati, un utente doveva calcolare una funzione moderatamente difficile, ma non intrattabile.
Questo suona familiare? Sì, lo è! È come l’esempio che ti stavo facendo della stanza di SAW e Fermat, dove, per rettificare i sospetti sui tuoi coinquilini e chiarire i dubbi (in questo caso, la preoccupazione è se un’e-mail è fraudolenta o è spam), risolviamo enigmi.
Questa è senza dubbio l’intera base del sistema proof-of-work, poiché la sua funzione è che una parte, chiamata “il prover” o il dimostratore, dimostri agli altri (i verificatori) che è stata spesa una certa quantità di sforzo computazionale specifico.
Pertanto, i verificatori possono confermare la spesa con il minimo sforzo. Questo concetto è stato inventato dai già citati Dwork e Naor nel 1993.
Tuttavia, il termine “proof of work” è stato utilizzato e formalizzato solo nell’articolo del 1999 di Markus Jakobsson e Ari Juels, ricercatori e scrittori di sicurezza informatica.
Ora, con l’idea in mente di ciò che Cynthia Dwork e Moni Naor avevano enunciato nel loro articolo, vi era un meccanismo essenzialmente importante che era stato presentato molti anni prima il white paper di Bitcoin, noto come Hascash.
Hascash è un tipo di sistema proof-of-work proposto nel 1997 da Adam Back e descritto più formalmente nell’articolo “Hashcash: a denial-of-service countermeasure” dello stesso autore nel 2002.
In parole povere, nelle e-mail, viene aggiunta una codifica testuale nell’intestazione di un’e-mail per mostrare che è stato speso un certo tempo per generarla, quindi il suo mittente non era uno spammer.
Questo meccanismo, per la prima volta, ha dimostrato che un proof of work ha funzionato abbastanza bene nella realtà e ha aperto la porta allo sviluppo di sistemi PoW in altri scenari.
Successivamente, nel 2008, Satoshi Nakamoto ha reso pubblico il protocollo Bitcoin in un articolo, in cui ha stabilito il Proof of Work come un aspetto chiave della sua funzionalità, che alla fine ha reso molto popolare l’algoritmo PoW.
Attualmente, diversi progetti come Bitcoin Cash , Bitcoin, Ethereum , Litecoin e altre criptovalute utilizzano il proof-of-work, principalmente per il suo contributo al mining competitivo.
Come funziona?
Per capire come funziona il proof of work lo suddividerò in cinque fasi:
- I partecipanti alla rete o al nodo stabiliscono una connessione con quest’utlima, che assegna loro un compito o un puzzle completo, da risolvere per ricevere un incentivo (ricompensa in criptovalute). Nel caso di SAW, è il test che ci viene presentato do dover risolvere per sopravvivere quando incontriamo Jigsaw.
- Iniziamo a risolvere l’enigma del film horror o problema matematico, che, in realtà, deve essere risolto da determinate apparecchiature informatiche (varia a seconda della criptovaluta) caratterizzate da una certa potenza.
- Una volta terminato, il miner o il partecipante condivide il proprio risultato. Quello che in SAW è chiamato all’azione per uscire da qualche macchinosa situazione.
- Successivamente, la soluzione viene verificata per garantire che soddisfi i requisiti di sistema e, in caso affermativo, viene concesso l’accesso. In caso contrario, l’accesso viene negato e la soluzione viene respinta, il che, nei film, porta a un risultato complicato. Anche la protezione contro la doppia spesa viene verificata qui.
- Una volta confermato che il problema è stato risolto con successo, l’utente o il miner accede alle risorse di rete e riceve il suo incentivo che sarebbero criptovalute o, nei nostri thriller, il completamento di un’esperienza orribile. A questo punto si può ottenere un hash particolare che codifica l’intero processo.
Quali sono i vantaggi e gli svantaggi?
Vantaggi
Da tutto ciò che abbiamo esaminato, possiamo notare che si tratta di un processo molto sicuro. I miners ricevono una ricompensa in cambio del contributo della loro potenza di calcolo alla rete blockchain. Ciò lo rende più difficile e costoso per qualcuno che voglia attaccare queste blockchain.
Inoltre, PoW fornisce generalmente una maggiore decentralizzazione su qualsiasi rete.
D’altra parte, ha una buona difesa contro gli attacchi DoS (Denial of Service), quindi non inizierebbe a respingere le richieste a causa della “bassa capacità” di risposta che potrebbero presentarsi di fronte a tutte le domande.
Svantaggi
A causa della crescente difficoltà dei puzzle presentati dai riaggiustamenti che il sistema può avere quando si considerano i tempi di risposta dei puzzle, è necessario avere un hardware sempre più potente e altamente specializzato.
Inoltre, consumano molta energia e sono vulnerabili al 51% degli attacchi, o degli attacchi su larga scala, sulle piccole catene del proof of work, il che significa che un utente o un gruppo hanno abbastanza potenza per controllare ciò che accade all’interno della rete.
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