Blockchain, gli algoritmi del consenso: che cosa sono e a cosa servono - Agenda Digitale

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In un sistema informatico distribuito il problema maggiormente studiato è quello del mantenimento della coerenza tra i nodi che lo costituiscono. Implementare un sistema come Facebook su un singolo calcolatore è, evidentemente, impossibile per via di problematiche legate a prestazioni consenso bitcoin capacità consenso bitcoin memorizzazione. In Bitcoin ed Ethereum, invece, tale stato è rappresentato dalla storia delle transazioni.

È entrata in vigore la Ley Bitcoin, approvata a giugno, che dà alla criptovaluta lo status di moneta legale: i cittadini possono usarla per pagare le tasse e fare acquisti, i negozianti sono tenuti ad accettare bitcoin come forma di pagamento ma possono convertirli immediatamente in dollari.

Pertanto, i nodi che 2021btc a usd alla rete Bitcoin non fanno altro che eseguire una complicata coreografia per mantenere la coerenza della storia delle transazioni. Chiarito quindi il contesto in cui consenso bitcoin muoviamo, proviamo ora ad analizzare tre algoritmi di consenso pradigmatici, usati oggi in contesti Blockchain.

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  • In chiusura Introduzione Un algoritmo di consenso è un meccanismo che permette a utenti o dispositivi di coordinarsi in un contesto distribuito.

Come ogni altro algoritmo di consenso, anche il Nakamoto Consensus è un algoritmo che si basa su un meccanismo di voto. In pratica, i nodi della rete sono chiamati a votare circa la storia delle transazioni, affermando il proprio consenso su una specifica sequenza.

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La sequenza che ha ricevuto più voti sarà quindi quella vincente e rappresenterà lo stato del sistema per tutti i nodi onesti della rete. E altrettanto faranno tutti i leader che verranno eletti successivamente con il meccanismo del Proof-of-Work.

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Ogni blocco precedente riceverà quindi un voto in gergo Bitcoin, una conferma ogni qual volta un leader aggancerà un nuovo blocco alla catena di cui fa parte.

A questo punto sarebbe da chiedersi: quando terminano le votazioni e una particolare sequenza viene dichiarata vincente?

Algoritmi di consenso e criptovalute

La risposta è sorprendete: mai. Come si supera questa situazione? Per questo, nel mondo Bitcoin, esiste una regola empirica che suggerisce di attendere sei conferme i.

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La differenza sostanziale consiste, appunto, nel fatto che nel Nakamoto Consensus la finalità delle transazioni non si raggiunge mai. Poiché il processo ha un numero finito di passi, esso si conclude in un tempo finito, oppure non si conclude affatto ad esempio perché il leader è disonesto e, dopo un timeout, si procede a selezionare un nuovo leader e a ripetere il processo.

Introduzione

Gli iniziali algoritmi BFT erano estremamente inefficienti in termini di quantità di informazioni scambiate tra i nodi. Tutta la ricerca di questi decenni si è quindi rivolta a rendere più efficienti questi algoritmi. Tale algoritmo consenso bitcoin ad esempio disponibile, insieme ad altri, nel framework Hyperledger di IBM. È interessante osservare come il pBFT sia stato inventato 7 anni prima del paper di Nakamoto, quando i due campi applicativi consenso bitcoin sistemi distribuiti e della moneta elettronica erano ancora molto distanti.

Oggi, una variante molto efficiente del BFT è utilizzata in Libra, il sistema di pagamento studiato da Facebook. Sebbene lo schema implementato sia lo stesso descritto sopra, il LibraBFT utilizza particolari primitive crittografiche come le Verifiable Random Function per renderlo estremamente efficiente.

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Avalanche Infine, Avalanche, una nuova classe di algoritmi di consenso radicalmente diversi da Nakamoto Consensus e BFT e che oggi viene proposto nella omonima cryptovaluta.

In pratica Avalanche è un algoritmo di consenso non basato su leader.

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Ogni nodo della consenso bitcoin, infatti, interroga un campione scelto a caso di altri nodi della rete e, in base alle risposte che ottiene, determina autonomamente quale sia la sequenza corretta di transazioni, senza bisogno che un leader la indichi ex-ante. Tali interrogazioni vengono effettuate continuamente e le regole applicate dai consenso bitcoin consentendo ai nodi onesti della rete di convergere, entro un tempo relativamente breve qualche secondosulla stessa storia delle transazioni, sebbene la finalità, come nel Nakamoto Consensus, non si raggiunga mai.