Che cos’è un meccanismo di consenso?
Un meccanismo di consenso è la programmazione e il processo utilizzato nei sistemi blockchain per raggiungere un accordo distribuito sullo stato del registro o sullo stato di un set di dati. Criptovalute, blockchain e registri distribuiti traggono vantaggio dal loro utilizzo perché i meccanismi di consenso sostituiscono verificatori e revisori umani molto più lenti e talvolta imprecisi o inaffidabili.
Punti chiave
- Un meccanismo di consenso è qualsiasi metodo utilizzato per raggiungere accordo, fiducia e sicurezza attraverso una rete di computer decentralizzata.
- Nel contesto delle blockchain e delle criptovalute, il proof-of-work (PoW) e il proof-of-stake (PoS) sono due dei meccanismi di consenso più diffusi.
- I meccanismi di consenso svolgono un ruolo essenziale nella protezione delle informazioni utilizzando la verifica automatizzata di gruppo.
Storia dei meccanismi di consenso
Quando i computer e le reti iniziarono a guadagnare popolarità negli anni ’80 e ’90, furono creati database condivisi in modo che più utenti potessero accedere alle informazioni archiviate. La maggior parte aveva un database centralizzato con autorizzazioni a cui gli utenti accedevano da diverse workstation. Questa configurazione si è evoluta in reti centralizzate con amministratori che concedevano i diritti utente e mantenevano l’integrità dei dati.
Alcuni di questi database condivisi si sono sviluppati in programmi che distribuivano archiviazione e potenza di elaborazione su una rete di dispositivi di archiviazione in posizioni diverse. Uno dei problemi più significativi da affrontare era quello di impedire la manomissione dei dati e l’accesso non autorizzato, sia esso dannoso o meno. Era necessario un metodo per automatizzare la gestione dei database distribuiti per garantire che i dati non venissero modificati.
Questa esigenza ha portato alla creazione di un consenso autonomo distribuito, in cui i programmi su una rete concordavano sullo stato di un database utilizzando tecniche crittografiche. L’accordo è stato progettato per essere raggiunto utilizzando algoritmi di crittografia per creare lunghe stringhe di numeri alfanumerici, chiamate hash, che venivano poi verificate dai programmi in esecuzione sulla rete. Un hash cambia solo se vengono modificate le informazioni immesse nell’algoritmo di hashing, quindi i programmi sono stati progettati per confrontare gli hash per garantire che corrispondessero.
Quando ciascun programma in esecuzione sulla rete creava una stringa alfanumerica corrispondente, si diceva che i dati fossero concordati con il consenso della rete. Pertanto, sono stati creati meccanismi di consenso, dando generalmente credito a Satoshi Nakamoto, il creatore anonimo di Bitcoin. Tuttavia, molte persone hanno lavorato sui meccanismi di consenso per anni prima che Nakamoto pubblicasse il white paper che ha reso famoso Bitcoin.
Scienziati di dati e informatici come Moni Naor, Cynthia Dwork, Adam Beck, Nick Szabo e molti altri hanno lavorato e contribuito allo sviluppo di meccanismi di consenso in rete.
Tipi di meccanismi di consenso
Esistono diversi tipi di meccanismi di consenso, ciascuno dei quali funziona su principi diversi.
La Proof of Work (PoW) è un meccanismo di consenso comune utilizzato dalle reti di criptovaluta più popolari, come Bitcoin e Litecoin. Richiede che un nodo partecipante dimostri che il lavoro svolto e inviato da loro era valido e un’ampia rete di programmi per verificarlo. Tuttavia, il meccanismo di consenso di Bitcoin richiede un elevato consumo di energia e lunghi tempi di elaborazione.
La Proof of Stake (PoS) è un altro meccanismo di consenso comune che si è evoluto come alternativa a basso costo e a basso consumo energetico alla PoW. Si tratta di attribuire la responsabilità di proporre nuovi blocchi a un nodo partecipante in proporzione al numero di token di valuta virtuale detenuti. Il resto della rete verifica quindi il blocco e lo aggiunge alla blockchain se viene raggiunto il consenso.
Tuttavia, questo approccio ha lo svantaggio di incentivare l’accumulo invece della spesa.
Proof of History (PoH) è stato sviluppato dal Progetto Solana. È simile al Proof of Elapsed Time (PoET), che codifica crittograficamente il passare del tempo per raggiungere il consenso senza spendere molte risorse.
Sebbene PoW e PoS siano di gran lunga i più diffusi nello spazio blockchain, esistono altri algoritmi di consenso. La prova di capacità (PoC) consente ai nodi contributori di condividere lo spazio di archiviazione. Maggiore è lo spazio su disco rigido di un nodo, maggiori saranno i diritti concessi per la gestione del registro pubblico. La Proof of Activity (PoA), utilizzata sulla blockchain Decred, è un ibrido che sfrutta aspetti sia della PoW che della PoS. La Proof of Burn (PoB) richiede che i transatori inviino piccole quantità di criptovaluta a indirizzi di portafoglio inaccessibili, “bruciandoli” e facendoli scomparire.
Il futuro dei meccanismi di consenso
I ricercatori hanno sperimentato meccanismi di consenso da quando sono diventati popolari per cercare di trovare modi per scalare le blockchain in modo sicuro mantenendole decentralizzate. A tal fine, esistono diversi meccanismi di consenso in uso, la maggior parte dei quali non riescono a fornire miglioramenti alla sicurezza, alla scalabilità e alla decentralizzazione. Piuttosto, uno di questi fattori viene generalmente sacrificato per migliorare uno o due degli altri, anche sulle blockchain che affermano di aver “risolto” questo trilemma.
Consenso abilitato all’intelligenza artificiale/ML
Per affrontare questo persistente problema del “trilemma blockchain”, alcuni ricercatori stanno proponendo blockchain e meccanismi di consenso abilitati all’intelligenza artificiale/apprendimento automatico (AI/ML). Esistono una miriade di metodi proposti per implementare l’AI/ML nelle blockchain: alcuni utilizzano cluster di nodi mobili e AI/ML per gestire i nodi, mentre altri discutono dell’utilizzo di meccanismi di consenso esistenti per addestrare algoritmi di consenso abilitati all’AI/ML.
Obiettivi degli sviluppi del consenso
Molti di questi sono in fase di sviluppo per affrontare tre questioni: primo, creare modelli di ricompensa equi; secondo, ridurre il loro impatto ambientale; e terzo, aumentare la velocità senza sacrificare la sicurezza, la decentralizzazione e la scalabilità.
Dove andrà a finire?
Se gli sviluppatori diranno la loro (cosa che probabilmente faranno perché sono loro che creano questa tecnologia), lo stato attuale delle criptovalute e delle blockchain non è quello che sarà alla fine, ma ciò in cui tutto si trasformerà è un’altra incognita.
Analogamente a tutti gli sviluppi tecnologici, Bitcoin e altri sistemi blockchain esistenti diventeranno probabilmente obsoleti man mano che verranno compiuti i progressi: i ricercatori stanno già proponendo protocolli di consenso basati sullo stato quantistico oltre a quelli potenziati dall’intelligenza artificiale. Il prossimo passo ovvio sono le blockchain di consenso e le criptovalute basate sullo stato quantistico potenziate dall’intelligenza artificiale.
Qual è il meccanismo di consenso più popolare?
La Proof of Work e la Proof of Stake sembrano essere le più utilizzate nelle criptovalute. Altri meccanismi potrebbero funzionare meglio per imprese, imprese o usi personali.
Qual è un esempio di algoritmo di consenso?
Basato sulle definizioni comuni di meccanismi e algoritmi di consenso, la prova del lavoro è un esempio di algoritmo di consenso. Tuttavia, algoritmi e meccanismi differiscono in quanto i meccanismi solitamente eseguono i processi descritti dagli algoritmi. In realtà, sulle blockchain, gli algoritmi di consenso dicono ai meccanismi di consenso come raggiungere il consenso.
Qual è il meccanismo del consenso?
Un meccanismo di consenso è un sistema di nodi programmati per concordare che uno stato o un set di dati blockchain sia quello corretto.
La linea di fondo
I meccanismi di consenso sono diventati un aspetto essenziale dei registri distribuiti, dei database e delle blockchain perché gran parte del mondo sta diventando sempre più digitale. La proprietà delle risorse fisiche viene tokenizzata su registri e blockchain, le persone senza accesso ai servizi finanziari vi accedono tramite blockchain e le aziende hanno più che mai bisogno della sicurezza dei dati.
I meccanismi di consenso verificano gli input e gli output dei dati, il che si traduce in un controllo automatico delle transazioni digitali che sono comuni oggi, senza supervisione o intervento umano. Creano un ambiente in cui non è necessario avere fiducia che l’altra parte in una transazione sia onesta perché questi programmi garantiscono che le informazioni siano inalterabili e sicure.
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