Blockchain sostenibile con meccanismi di consenso di nuova generazione

La tecnologia Blockchain vanta grandi potenzialità nel campo della sicurezza dei dati, della trasparenza e della fiducia nelle transazioni. Ma sai che c’è qualcosa che noi, appassionati di tecnologia, spesso ignoriamo? C’è un costo nascosto che l’umanità dovrà pagare: il consumo di energia. 

Secondo il Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index, a luglio 2024, si stima che Bitcoin da solo consumi una quantità sconcertante 27,73 terawattora (TWh) di energia elettrica all’anno. 

Per metterlo in prospettiva, questo equivale all’incirca al consumo annuale di elettricità della Finlandia, un paese con una popolazione di oltre 5,5 milioni di abitanti!

Ciò si traduce in un notevole onere ambientale. L’energia che alimenta queste blockchain proviene spesso da fonti tradizionali come carbone e gas naturale, che portano all’emissione di gas serra e contribuiscono al cambiamento climatico. 

Qui discutiamo di come possiamo rendere questo processo sostenibile per avere un impatto minimo sull’ambiente. 

L’impatto ambientale della Proof-of-Work (PoW)

Il colpevole dietro questo fenomeno ad alto consumo di energia è il meccanismo di consenso dominante impiegato da molte blockchain: Proof-of-Work (PoW). In PoW, i minatori competono per risolvere complessi enigmi matematici per convalidare le transazioni e proteggere la rete. 

Questo processo richiede un’enorme potenza di calcolo, che si traduce in enormi richieste di energia sull’hardware sottostante.

Le preoccupazioni per la sostenibilità minacciano l’adozione

L’impatto ambientale della blockchain non è più un sussurro nel vento. La preoccupazione del pubblico sta crescendo, con la sostenibilità che sta diventando un grosso ostacolo per una più ampia adozione della blockchain. 

Sia i consumatori che le aziende stanno esaminando sempre più attentamente l’impronta ambientale delle tecnologie con cui interagiscono. Ciò, a sua volta, minaccia il futuro della blockchain a meno che il settore non trovi un modo per diventare più sostenibile.

La necessità di meccanismi di consenso alternativi

Il consumo energetico astronomico del Proof-of-Work (PoW) è diventato un ostacolo importante per l’adozione diffusa della blockchain. Poiché le preoccupazioni ambientali sono al centro dell’attenzione, la necessità di meccanismi di consenso alternativi sta diventando sempre più critica. 

Questi meccanismi mirano a raggiungere gli stessi obiettivi principali del PoW, ovvero proteggere la rete e convalidare le transazioni, ma con un impatto ambientale significativamente inferiore.

Il meccanismo di consenso alternativo ideale offrirebbe un cambiamento di paradigma verso l’efficienza energetica. Ma perché?

L’obiettivo principale è ridurre drasticamente la quantità di energia necessaria per mantenere la rete blockchain. Ciò si traduce in una minore impronta di carbonio e in un futuro più sostenibile per la tecnologia blockchain.

I meccanismi PoW ad alta intensità energetica creano una barriera all’ingresso per individui e organizzazioni con accesso limitato alle risorse. Meccanismi più efficienti dal punto di vista energetico aprirebbero le porte a una più ampia partecipazione e decentralizzazione.

Tuttavia, la sfida sta nel trovare un nuovo sistema che mantenga i punti di forza fondamentali della blockchain:

• Il nuovo meccanismo deve garantire l’integrità e la sicurezza della rete blockchain, impedendo ad attori malintenzionati di manomettere i dati delle transazioni.
• Un principio fondamentale della blockchain è la sua natura decentralizzata. Il nuovo meccanismo dovrebbe continuare a funzionare senza un’autorità centrale che controlli la rete.

La buona notizia è che ci sono soluzioni promettenti all’orizzonte. La prossima sezione esplorerà alcuni dei meccanismi di consenso di prossima generazione che aprono la strada a un futuro più sostenibile per la blockchain.

I meccanismi di consenso di nuova generazione per la sostenibilità

Con i limiti della Proof-of-Work (PoW) che diventano sempre più evidenti, sta emergendo una nuova generazione di meccanismi di consenso che danno priorità alla sostenibilità. Questi meccanismi offrono un faro di speranza per un futuro più verde per la tecnologia blockchain. Parliamo di alcuni dei contendenti più promettenti:

Proof of Stake (PoS)

La Proof of Stake (PoS) è all’avanguardia nella corsa verso meccanismi di consenso sostenibili. A differenza del processo di mining ad alta intensità energetica di PoW, PoS si basa sulle partecipazioni in criptovaluta per convalidare le transazioni e proteggere la rete. Ecco come funziona:

Validatori con “Skin in the Game”

Gli utenti che detengono una certa quantità di criptovaluta nativa della blockchain diventano idonei a essere validatori. Questi validatori sono responsabili della verifica delle transazioni e dell’aggiunta di nuovi blocchi alla catena.

Selezione casuale per la creazione di blocchi

I validatori non risolvono costantemente enigmi complessi; vengono invece scelti casualmente per proporre il blocco successivo in base alla loro puntata (la quantità di criptovaluta che detengono).

Sicurezza attraverso lo staking

I validatori hanno un interesse acquisito nel mantenere l’integrità della rete. Se tentano di aggiungere blocchi fraudolenti, la loro puntata viene ridotta (parzialmente o completamente rimossa). Questo disincentivo finanziario scoraggia comportamenti dannosi.

Vantaggi del punto di servizio

Rispetto alle massicce richieste energetiche di PoW, PoS richiede una potenza di calcolo significativamente inferiore, con un conseguente impatto ambientale molto inferiore.

PoS può potenzialmente gestire un volume maggiore di transazioni al secondo rispetto a PoW.

Considerazioni sulla sicurezza nel PoS:

• Sebbene il PoS offra una maggiore sicurezza rispetto ad alcune alternative, non è del tutto immune agli attacchi. Sono ancora in fase di sviluppo meccanismi per affrontare potenziali vulnerabilità.
• I grandi stakeholder con partecipazioni significative potrebbero avere una maggiore influenza sulla rete, sollevando preoccupazioni sulla centralizzazione.

Proof-of-Stake delegata (DPoS)

È una variante della Proof of Stake in cui gli utenti non convalidano direttamente le transazioni. Invece, eleggono un gruppo fisso di delegati per gestire tale responsabilità. Ciò può portare a velocità di transazione più elevate e a una governance potenzialmente più efficiente, ma solleva preoccupazioni sulla centralizzazione del potere tra i delegati prescelti. 

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Validatori eletti

Invece di validatori scelti casualmente, i possessori di token eleggono un numero fisso di delegati per convalidare le transazioni. Ciò può potenzialmente migliorare l’efficienza e il processo decisionale all’interno della rete.

Vantaggi del DPoS

• DPoS può ottenere un’elaborazione delle transazioni più rapida rispetto al PoS tradizionale grazie al pool di validatori preselezionato.
• I delegati eletti possono offrire un processo decisionale più snello per gli aggiornamenti e le proposte della rete.

Potenziali svantaggi del DPoS

• Il concetto di delegati eletti solleva preoccupazioni circa la potenziale centralizzazione del potere all’interno di un gruppo limitato.
• La sicurezza e l’integrità della rete dipendono fortemente dall’affidabilità dei delegati eletti.

Altri meccanismi emergenti per un futuro sostenibile

Oltre a PoS e DPoS, si sta esplorando una vasta gamma di meccanismi di consenso alternativi:

Prova di autorità (PoA)

Questo approccio si basa su entità affidabili e preidentificate per convalidare le transazioni. È particolarmente adatto per blockchain autorizzate in cui i partecipanti sono conosciuti e controllati. Pur essendo efficiente dal punto di vista energetico, la PoA sacrifica in una certa misura la decentralizzazione.

Variazioni della tolleranza agli errori bizantini (BFT).

Questi meccanismi offrono elevate velocità di elaborazione delle transazioni e tolleranza agli errori. Tuttavia, possono essere più complessi da implementare e potrebbero non essere scalabili per le blockchain pubbliche.

Riassumendo

La corsa per il meccanismo di consenso più sostenibile e sicuro è in corso. Con il progresso della ricerca e dello sviluppo, possiamo aspettarci ulteriori innovazioni che apriranno la strada a un futuro veramente sostenibile per la tecnologia blockchain.