La guida definitiva alla Proof-of-History (PoH) di Solana: ecco che cos’è e come funziona il meccanismo della famosa blockchain layer 1.
La Proof-of-History, o PoH, è una tecnica innovativa utilizzata in alcuni sistemi blockchain per garantire che i dati storici siano accurati e non possano essere manomessi.
Il primo blocco di Solana è stato creato il 16 marzo 2020, introducendo al mondo i potenziali benefici e le capacità della Proof-of-History, o PoH. Si tratta di una tecnica innovativa che sostiene di aumentare in modo sensibile l’efficienza e la scalabilità delle reti blockchain. Descritta come un “orologio decentralizzato”, il fondatore di Solana Anatoly Yakovenko ha proposto questa tecnologia per la prima volta nel whitepaper della blockchain nel 2017.
In questo articolo, approfondiremo i dettagli della tecnologia PoH di Solana, spiegandone il funzionamento e le caratteristiche principali. Inoltre, discuteremo i suoi vantaggi e svantaggi in una rete blockchain e come si confronta con altri meccanismi di consenso come Proof-of-Work (PoW) e Proof-of-Stake (PoS).
Indice dei contenuti
Proof-of-History (PoH): ecco che cos’è e come funziona
La Proof-of-History, o PoH, è una tecnica innovativa utilizzata nei sistemi blockchain per garantire che i dati storici siano accurati non possano essere manomessi.
Per ottenere questo risultato, si utilizza una funzione di hash per creare un'”impronta digitale” unica di un insieme di dati (come le transazioni passate). I nodi che proteggono la blockchain possono verificarla all’interno del suo blocco. Questi nodi possono confrontare l’impronta digitale con lo stato attuale dei dati della blockchain per confermarne la validità e l’accuratezza.
Poiché la funzione di hash è deterministica, qualsiasi modifica ai dati risulterà in un’impronta digitale diversa. I nodi la rileverebbero quindi come fraudolenta, e scarterebbero il blocco.
La PoH serve quindi a proteggere e decentralizzare la blockchain, impedendo la doppia spesa e garantendo che tutti i nodi mantengano e ospitino copie identiche della blockchain.
Nota: Proof-of-History non è un vero e proprio meccanismo di consenso, ma un modo per migliorare l’efficienza dei sistemi blockchain.
Solana: la prima blockchain a utilizzare la Proof-of-History
Nel marzo 2020, Solana è diventata la prima blockchain a sfruttare la Proof-of-History insieme alla Proof-of-Stake.
In quanto piattaforma blockchain pubblica progettata per alimentare contratti intelligenti e applicazioni decentralizzate (DApp) veloci, accessibili e massicciamente scalabili, Solana sfrutta diverse tecnologie e tecniche innovative per raggiungere questo obiettivo.
Ad esempio, l’architettura di Solana si basa su una variante dell’algoritmo di consenso Byzantine Fault Tolerance (PBFT) noto come “Tower BFT”. Questo permette l’elaborazione parallela delle transazioni e migliora in modo massiccio la scalabilità dividendo la rete in gruppi separati, noti come “torri”. Ciascuna di queste torri può elaborare un sottoinsieme delle transazioni non confermate di Solana.
Per saperne di più su Solana e sul token SOL, consultate il nostro approfondimento.
Inoltre, sfrutta un protocollo di rete noto come Gossip per garantire che le transazioni vengano propagate attraverso la rete Solana in modo rapido ed efficiente, contribuendo a ridurre al minimo la latenza.
Combinando questo sistema con Proof-of-History per elaborare le transazioni in tempo costante, la blockchain Solana è in grado di elaborare circa 65.000 transazioni al secondo (tps). Questo la rende adatta ad applicazioni ad alto rendimento come i giochi su blockchain, i mercati NFT e la DeFi in generale.
Proof of Work vs Proof of Stake vs Proof of History
Tutte le blockchain decentralizzate hanno bisogno che i nodi raggiungano il consenso sullo stato corrente del libro mastro. Il modo in cui realizzano questo obiettivo varia notevolmente tra le blockchain, ma tutte utilizzano una qualche forma di meccanismo di consenso.
Al momento, Proof-of-Work e Proof-of-Stake sono di gran lunga le opzioni più utilizzate, mentre Proof-of-History sta emergendo come soluzione per aumentare l’efficienza dei meccanismi di consenso.
Proof-Of-Work (PoW): ecco che cos’è
Il primo meccanismo di consenso, il Proof-of-Work utilizza una rete di potenti computer noti come miners per mantenere sicure le reti decentralizzate, garantendo al contempo che le transazioni possano essere elaborate e confermate in modo peer-to-peer.
Utilizzato originariamente per proteggere la rete Bitcoin e successivamente adottato da piattaforme più recenti come Ethereum (pre-merge), Dogecoin, Litecoin e Monero, PoW è attualmente il secondo meccanismo di consenso più diffuso.
Il sistema è progettato per rendere sempre più difficile la convalida di nuove transazioni, garantendo che la rete rimanga sicura anche quando il tasso di hash totale aumenta.
Come funziona la PoW?
Il Proof-of-Work (PoW) consente alle reti blockchain di convalidare le transazioni e aggiungere nuovi blocchi alla blockchain. Garantisce che un sistema distribuito possa raggiungere un consenso sullo stato attuale dell’ordine senza fare affidamento su un’autorità centrale.
Negli attuali sistemi PoW i “miners” risolvono complessi puzzle matematici (hash puzzle) per aggiungere nuovi blocchi alla catena. Si basano su una funzione crittografica di hash (di solito SHA-256) che prende un input (o “messaggio”) e restituisce una stringa di caratteri di dimensioni fisse, che viene chiamata “hash”. I miners devono trovare un valore hash specifico (nonce) che corrisponda all’hash target per il blocco corrente.
Il primo miner che risolve il rompicapo riceve una ricompensa: si tratta di una combinazione tra la ricompensa del blocco e tutte le tasse pagate dagli utenti per includere la loro transazione nel blocco. Il sistema è progettato per rendere sempre più difficile la convalida di nuove transazioni, garantendo che la rete rimanga sicura anche quando il tasso di hash totale aumenta.
La difficoltà del puzzle viene regolata (aumentando quando il tasso di hash aumenta o diminuendo quando diminuisce) in modo che i blocchi vengano aggiunti alla blockchain a un ritmo costante. Il tempo di blocco previsto è attualmente di 10 minuti sulla rete Bitcoin e di 2,5 minuti sulla rete Litecoin.
Questo processo è chiamato “mining” e consuma una quantità significativa di potenza di calcolo e di energia. L’obiettivo è quello di dissuadere i malintenzionati dal tentare di prendere il controllo della rete creando più blocchi contemporaneamente.
Vantaggi e svantaggi della Proof-of-Work (PoW)
Al momento attuale, PoW è considerato il sistema di consenso più sicuro, poiché la sicurezza fornita da una grande rete di miners non può ancora essere rivalutata da sistemi concorrenti.
Allo stesso modo, è anche molto più inclusivo rispetto ai meccanismi di consenso concorrenti, poiché praticamente chiunque può unirsi alla rete come miner o ospitare un nodo. Questo fa delle blockchain PoW alcune delle reti più decentralizzate in circolazione.
Ma non è priva di svantaggi. Le grandi reti PoW consumano enormi quantità di elettricità per mantenere la loro sicurezza: la rete Bitcoin da sola consuma una quantità di elettricità pari a quella di una piccola nazione. Di conseguenza, le blockchain PoW hanno anche un’impronta di carbonio sproporzionatamente grande.
Le blockchain PoW sono anche generalmente lente. Questo perché la rete deve attendere che un numero sufficiente di miners partecipi alla rete e convalidi le transazioni, richiedendo un lungo tempo di blocco. Questo lungo tempo di blocco massimizza la sicurezza e la decentralizzazione aumentando la partecipazione dei miners, ma riduce la scalabilità e il throughput.
Queste limitazioni hanno fatto sì che le principali piattaforme blockchain abbandonassero il PoW a favore di sistemi di consenso più efficienti dal punto di vista energetico, come il Proof-of-Stake.
Proof-of-Stake (PoS): ecco che cos’è
Il Proof-of-stake (PoS) è un tipo di meccanismo di consenso utilizzato nella tecnologia blockchain per proteggere e convalidare le transazioni su una rete.
Invece di utilizzare la potenza di calcolo come nel Proof-of-Work, il PoS utilizza la puntata (o la proprietà) della criptovaluta nativa della rete per convalidare le transazioni.
In un sistema PoS, gli individui che possiedono una quantità significativa di criptovaluta nativa della rete (SOL nel caso di Solana) possono “puntare” le loro monete per diventare validatori. Questi validatori sono scelti a caso per convalidare le transazioni e guadagnano una ricompensa per i loro sforzi. Più monete un utente mette in staking, più alta è la possibilità che diventi un validatore.
Oggi la maggior parte delle blockchain utilizza il consenso PoS o una sua derivazione, comprese catene popolari come BNB Chain, NEAR Protocol e Aptos.
Come funziona il PoS?
Il Proof-of-Stake semplifica il processo di convalida delle transazioni e di produzione dei blocchi eliminando completamente il processo di mining e utilizzando invece un algoritmo per selezionare in modo quasi randomico il nodo (noto come validatore) che convaliderà il blocco successivo e lo aggiungerà alla blockchain.
Per entrare a far parte della rete come validatore, gli utenti devono “puntare” alcune delle criptovalute native, e di solito soddisfare severi requisiti hardware. Questo li aggiunge al pool di validatori e permette loro di essere potenzialmente selezionati per elaborare il blocco successivo, guadagnando una ricompensa nel processo.
L’esatto meccanismo utilizzato dalle reti PoS per selezionare il validatore successivo varia da un’implementazione all’altra. Tuttavia la maggior parte utilizza una selezione randomizzata dei blocchi basata sull’entità della posta in gioco dell’utente, in modo tale che un utente che punta ~10% dell’offerta in gioco convaliderà ~10% dei blocchi.
Le reti PoS prevedono ricompense per i validatori che agiscono onestamente (tipicamente monete di nuovo conio + commissioni di transazione) e penalizzazioni per chi agisce in modo disonesto (il famigerato slashing).
Vantaggi e svantaggi del Proof-of-Stake (PoS)
Il PoS è stato ampiamente acclamato come un meccanismo di consenso più efficiente dal punto di vista energetico e, quindi, più rispettoso dell’ambiente. Poiché elimina completamente i miners a favore di nodi validatori più economici, consente ai sistemi blockchain di funzionare con una frazione di energia.
Tuttavia, molte blockchain Proof-of-Stake soffrono anche di un’elevata barriera all’ingresso, in quanto gli utenti devono soddisfare costosi requisiti minimi di partecipazione e hardware. Di solito si va dalle migliaia ai milioni di euro in palio, ad esempio 32 ETH per Ethereum, 9.999+ TRX per TRON e 6.000 XTZ per Tezos.
Alcuni sostengono che questo renda le blockchain Proof-of-Stake plutocratiche e più centralizzate, poiché gli individui meno ricchi sono essenzialmente esclusi dalla gestione di un validatore, limitando il numero totale di potenziali validatori nel pool.
Le blockchain PoS hanno generalmente una latenza più bassa e sono in grado di generare e propagare i blocchi più rapidamente rispetto alle blockchain PoW, il che consente loro di raggiungere un maggiore throughput di transazioni.
Proof-of-History (PoH): come funziona in dettaglio
La Proof-of-History (PoH) è una soluzione di scalabilità che consente di creare e proteggere blockchain compatte con una storia verificabile.
Funziona creando un timestamp per ogni blocco e poi utilizzando la funzione Verifiable Delay Function (VDF) per dimostrare che il timestamp è stato generato in un certo lasso di tempo. Si tratta di un hash del PoH precedente e del blocco corrente. La catena di questi timestamp è nota come timechain e dimostra che i blocchi sono stati aggiunti alla blockchain in un momento specifico.
Il timestamp è un hash del PoH precedente e del blocco corrente. In questo modo si crea una catena di timestamp che può essere utilizzata per dimostrare che un blocco è stato aggiunto alla blockchain in un determinato momento. Il timestamp viene quindi trasmesso alla rete e tutti i nodi sono in grado di verificarlo e memorizzarlo.
La VDF è una funzione crittografica che richiede una grande quantità di lavoro di calcolo, ma è facilmente verificabile. I nodi possono facilmente verificare che i timestamp siano stati generati nel tempo corretto e non siano stati pre-calcolati prima dell’aggiunta del blocco alla blockchain.
Utilizzando la PoH, Solana è in grado di ridurre significativamente la quantità di dati che devono essere memorizzati e verificati. Inoltre il meccanismo consente alla rete di elaborare più transazioni e gestire più utenti.
Proof-of-History (PoH): vantaggi e svantaggi
La tecnica Proof-of-History (PoH) di Solana presenta diversi vantaggi per la rete. Il vantaggio principale è che migliora drasticamente la scalabilità della blockchain. Le transazioni passate possono essere verificate in modo efficiente, riducendo al minimo i requisiti di archiviazione dei dati.
È anche estremamente efficiente dal punto di vista energetico, riducendo l’impronta di carbonio delle blockchain abilitate a PoH.
Lo svantaggio principale è che si affida a una terza parte fidata, il generatore di PoH, per generare gli hash aggiunti nella blockchain. Questo generatore di PoH svolge un ruolo fondamentale per la sicurezza e l’affidabilità della rete. La rete nel suo complesso può risentirne se il generatore di PoH è inaffidabile.
Possibili problemi con la Proof-of-History (PoH)
Sebbene la Proof-of-History possa aiutare a creare sistemi blockchain incredibilmente veloci ed efficienti, ha una serie di limiti.
Il più significativo di questi è la centralizzazione. Il cuore del sistema PoH è costituito dai generatori di PoH, utilizzati per produrre una sequenza di PoH. Poiché esiste un solo generatore di PoH alla volta, questi rappresentano un singolo punto di fallimento. Alcuni ritengono che introducano un grado di centralizzazione inaccettabile.
Inoltre, la generazione di hash di Proof-of-History è computazionalmente intensa, il che rende la gestione di un nodo più complessa e costosa. Secondo la documentazione ufficiale di Solana, i nodi validatori devono soddisfare severi requisiti hardware, con le seguenti specifiche consigliate: CPU a 12 core (24 thread)+, 128GB di RAM e 500GB-1TB+ di storage.
Ciò contribuisce a mantenere la velocità e l’efficienza della rete, ma può porre significative barriere tecniche e finanziarie all’ingresso, limitando la decentralizzazione delle blockchain PoH.
