Con la crescente popolarità del Proof of Stake, stimolata dall’iniziativa The Merge di Ethereum, si è acceso un acceso dibattito sulla resilienza del mecanismo di consenso Proof of Work nei progetti di criptovalute emergenti.
In questo contesto, emerge il progetto Kaspa, con l’obiettivo di riaffermare la solidità del Proof of Work (PoW), offrendo una nuova prospettiva. Esploriamo questa prospettiva e le sue innovazioni.
Cos’è Kaspa (KAS)?
Kaspa è una criptovaluta, simile a Bitcoin, progettata per affrontare le sfide di scalabilità e prestazioni incontrate da molte blockchain PoW esistenti come Bitcoin, Monero, ZCash, Dash, ecc.
Si basa su meccanismi che combinano i vantaggi delle blockchain lineari con le innovazioni del Directed Acyclic Graph (DAG), una struttura non lineare che apre nuove strade per la scalabilità.
Kaspa introduce un modello ibrido denominato BlockDAG, che fonde i concetti tradizionali delle blockchain con i vantaggi del DAG. Questo approccio promette una soluzione scalabile in grado di risolvere il classico trilemma delle blockchain, rimanendo nell’ambito del PoW.
Il Consenso Nakamoto
Il consenso Nakamoto, così chiamato in onore del pseudonimo del creatore di Bitcoin, Satoshi Nakamoto, è un meccanismo di consenso usato nelle blockchain per raggiungere un accordo sullo stato del registro distribuito senza il bisogno di una autorità centrale.
Richiede un’energia significativa (mining) per risolvere problemi crittografici e includere le transazioni nei blocchi, conferendo così un valore implicito ai bitcoin appena creati. I blocchi sono selezionati privilegiando la catena più lunga in caso di divergenza, mantenendo la rarità con un limite di 21 milioni di unità.
Questo meccanismo, pur essendo intensivo in termini di risorse, ha contribuito al successo iniziale di Bitcoin ed è ancora difeso e utilizzato in nuovi progetti. Kaspa adotta questo meccanismo apportando alcune modifiche per migliorarne la scalabilità.
Il BlockDAG
La blockchain lineare, fondamentale per molte infrastrutture di criptovalute, si distingue per la sua sequenza continua e ordinata di blocchi collegati. Questa architettura è la più conosciuta e diffusa attualmente.
Il DAG offre molteplici percorsi possibili, consentendo la parallelizzazione delle transazioni, il che migliora la capacità della rete di gestire un elevato numero di transazioni rispetto alle blockchain che trattano i blocchi in modo sequenziale.
Le nuove transazioni si collegano a più transazioni precedenti, e un algoritmo privilegia quelle con più conferme. La conferma di una transazione avviene quando una nuova transazione si collega ad essa.
Tuttavia, in questi tipi di reti, possono verificarsi conflitti quando più transazioni vengono confermate simultaneamente o in caso di picchi di latenza nella rete. Approfondiremo questo problema più avanti nell’articolo.
Il BlockDAG di Kaspa: GhostDAG
Qui entra in gioco il modello ibrido BlockDAG di Kaspa. Integrando i vantaggi della blockchain e del DAG, Kaspa propone un’architettura innovativa che combina tracciabilità e scalabilità. Questo modello consente a Kaspa di mantenere la coerenza della catena pur offrendo la parallelizzazione delle transazioni, riducendo così i problemi di congestione che possono verificarsi nei sistemi strettamente lineari.
Elemento cruciale del BlockDAG di Kaspa è l’uso del DAG per la validazione delle transazioni. A differenza delle blockchain lineari, dove le transazioni sono raggruppate in blocchi e aggiunte alla catena in modo sequenziale, le transazioni nel DAG di Kaspa possono essere validate non appena emesse.
Questo approccio accelera il processo di conferma delle transazioni, contribuendo a migliorare la velocità complessiva della rete.
Il protocollo di consenso GhostDAG è al centro di questa architettura. È un’evoluzione del protocollo Ghost (Greedy Heaviest Observed Subtree) che risolve i problemi di sicurezza ed efficienza dei sistemi di consenso tradizionali. GhostDAG seleziona il ramo più pesante del grafico, garantendo la sicurezza della blockchain e promuovendo la scalabilità grazie alla struttura del DAG.
Bitcoin vs. Kaspa, le differenze
Mentre Bitcoin ha gettato le basi del consenso, Kaspa, l’apprendista stregone, tenta di superare i limiti integrando meccanismi che permettono una selezione della catena più flessibile, un uso più efficiente delle risorse e una riduzione significativa dei blocchi orfani.
Selezione della Catena Principale
Bitcoin si basa sul principio del consenso Nakamoto, dove la blockchain più lunga è considerata la catena principale. Questo approccio mira a sicurezza della rete, incentivando i minatori a lavorare sulla catena più lunga, in quanto rappresenta la maggior parte della potenza computazionale. Tuttavia, questo metodo può talvolta portare a fork (biforcazioni).
Nel contesto del GhostDAG di Kaspa, la selezione della catena principale assume una dinamica più flessibile. Invece di favorire semplicemente la catena più lunga, il GhostDAG privilegia il ramo con il maggior peso cumulativo delle transazioni. Questo approccio garantisce una sicurezza maggiore e una distribuzione equilibrata della potenza di calcolo. Così, il GhostDAG adatta la selezione della catena principale per soddisfare le esigenze degli ecosistemi digitali moderni.
Rami e Sotto-Rami nel GhostDAG
A differenza di Bitcoin, che si concentra su una catena principale lineare, il GhostDAG introduce il concetto di rami e sotto-rami. Nel GhostDAG, ogni transazione può creare un nuovo ramo, e sotto-rami possono essere formati da transazioni non conflittuali. Questa struttura consente una maggiore parallelizzazione delle transazioni e offre una resilienza accresciuta contro attacchi potenziali.
Questa caratteristica è essenziale per migliorare la scalabilità della rete, riducendo i colli di bottiglia e permettendo alle transazioni di propagarsi su diversi rami. A differenza di Bitcoin, dove le transazioni sono in coda nei blocchi, il GhostDAG consente un utilizzo più efficiente delle risorse di rete e garantisce che le transazioni possano essere confermate più rapidamente.
Riduzione dei Blocchi Orfani
Un problema comune a molte blockchain è quello dei blocchi orfani. Nel consenso Bitcoin, quando due minatori risolvono un blocco simile contemporaneamente, uno di essi diventa un blocco “orfano”, escluso dalla catena principale.
Questi blocchi orfani rappresentano uno spreco di risorse, calcolo e tempo.
Attraverso l’utilizzo del DAG (e il suo sistema di parallelizzazione delle transazioni), Kaspa permette ai blocchi di coesistere senza essere scartati, evitando così lo spreco di risorse. Questo rafforza ulteriormente la robustezza di una rete PoW.
Protocollo DAGKnight
Come abbiamo visto, il protocollo GhostDAG di Kaspa è molto efficiente, ma rimane vulnerabile a rallentamenti della comunicazione di rete. Per affrontare questo problema, che può portare a un attacco del 51%, il team sta lavorando su una nuova versione del DAG chiamata DAGKnight.
Un rallentamento della comunicazione di rete, conosciuto come latenza, si verifica quando c’è un aumento improvviso del tempo necessario per il trasferimento dei dati tra i nodi e la loro conferma sulla blockchain. Tali fluttuazioni possono creare ritardi nella conferma delle transazioni, prolungando il tempo necessario per la convergenza della rete.
Questo ritardo, causato dalla salute della rete, presenta una vulnerabilità critica. In contesti di attacchi del 51%, i picchi di latenza riducono la soglia necessaria per gli attori malevoli per prendere il controllo della maggioranza dei nodi della rete. Con un aumento dell’inattività, gli aggressori hanno bisogno di controllare una percentuale minore di nodi in un dato momento per esercitare la loro influenza e manipolare le transazioni e i dati della blockchain.
Riducendo il tempo necessario per confermare i blocchi, il DAGKnight aumenta efficacemente il livello di sicurezza contro gli attacchi del 51%. Il suo adattamento dinamico dei tempi di conferma in base alle condizioni della rete in tempo reale permette al protocollo di adattarsi e reagire rapidamente ai picchi di latenza.
Il Meccanismo di Pruning
Nel campo delle blockchain, la gestione efficiente delle risorse e dello spazio di archiviazione è fondamentale per mantenere reti veloci e resilienti. Qui entra in gioco il concetto di nodi di pruning (potatura) e archiviazione, meccanismi ingegnosi volti a ottimizzare la dimensione del registro blockchain preservando l’integrità dei dati.
Il pruning è una tecnica che consente di ridurre la dimensione del registro blockchain eliminando i dati storici non più necessari per la validazione delle transazioni future. In pratica, ciò significa che i nodi di pruning mantengono solo i dati essenziali per validare le transazioni recenti, eliminando le informazioni obsolete.
Questo meccanismo è particolarmente vantaggioso per migliorare l’efficienza dello spazio di archiviazione e della banda passante. I nodi di pruning possono continuare a partecipare alla rete come validatori, ma con un’impronta più leggera. Ciò favorisce una distribuzione migliore delle risorse e facilita la partecipazione degli utenti con capacità di archiviazione limitate.
Il Team e la Comunità di Kaspa
Il progetto Kaspa nasce grazie a un team diversificato e appassionato di sviluppatori, ingegneri e visionari nel campo della blockchain.
Tra i principali contributori, Yonatan Sompolinsky si distingue come fondatore di Kaspa, oltre ad essere un crittografo, matematico e post-dottorando nel team di ricerca sulla Maximal Extractable Value (MEV) presso Harvard.
Altri contributori degni di nota includono Aviv Zohar, co-autore del protocollo Ghost, e ricercatori e sviluppatori di sistemi distribuiti come Michael Sutton, Shai Wyborski, Ori Newman, Mike Zak e Elichai Turkel.
Le Proposte di Miglioramento di Kaspa (KIP)
Come i BIP per Bitcoin e gli EIP per Ethereum, Kaspa permette alla sua comunità di proporre miglioramenti al protocollo. Con i KIP, la comunità di Kaspa propone, discute e implementa miglioramenti alla rete.
In questa prospettiva partecipativa, ogni membro attivo della comunità ha la possibilità di proporre miglioramenti per perfezionare la struttura di Kaspa. Queste proposte, soggette alla necessità di essere concrete e realizzabili, possono essere sottoposte a finanziamenti che corrispondano al potenziale contributo dei detentori e miner della criptovaluta KAS.
Al centro di questo approccio, le risorse finanziarie sono gestite in un portafoglio multi-firma specifico, affidato a vari responsabili della tesoreria.
Utilità della Criptovaluta Kaspa (KAS)
Kaspa (KAS), ispirandosi al modello di Bitcoin (BTC), si è affermato come un progetto fortemente radicato nella comunità, operando senza l’intervento di un’autorità centrale. Questa caratteristica si riflette nel suo lancio equo, che evita favoritismi verso particolari gruppi e rifiuta qualsiasi pre-mining o sistema di allocazione di token.
Ad oggi, settembre 2023, la rete ha minato 21 miliardi di KAS, rappresentando circa il 75% del totale, in un limite massimo di 28,7 miliardi di KAS.
La traiettoria di emissione di KAS è iniziata con una fase iniziale durante i primi sei mesi dal lancio del mainnet, caratterizzata da una significativa inflazione. Successivamente, la struttura incentrante ha lasciato spazio ai “halvings cromatici”, una strategia di riduzione annuale dell’emissione, accompagnata da una diminuzione progressiva mensile.
Questo processo di emissione di KAS è previsto fino ad aprile 2038, coprendo un periodo di oltre 15 anni dopo il mining del blocco Genesis.
Conclusione
Il progetto Kaspa propone un approccio innovativo per affrontare le sfide del Proof of Work, combinando i vantaggi delle blockchain lineari con le innovazioni del DAG. I loro modelli ibridi BlockDAG, GhostDAG e DAGKnight appaiono promettenti per migliorare la scalabilità e la sicurezza della loro rete.
L’utilizzo dell’algoritmo kHeavy Hash per il mining, il meccanismo di pruning e la partecipazione attiva della comunità attraverso i KIPs dimostrano l’impegno di Kaspa nello sviluppo di una blockchain seria e democratica. Il team sta anche lavorando all’integrazione di smart contracts, un’innovazione che potrebbe portare grandi progressi al progetto.
Infine, ponendo l’accento sulla parallelizzazione delle transazioni, l’efficienza energetica e la distribuzione equa della potenza computazionale, Kaspa presenta un progetto interessante che potrebbe servire da esempio per il futuro delle blockchain basate su PoW.