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Il prossimo aggiornamento di Ethereum sarà qualcosa di storico

Tra poche settimane, Ethereum dovrebbe subire il cambiamento più significativo dei suoi sette anni di storia. Finora, la blockchain di Ethereum è stata protetta utilizzando un metodo chiamato “proof-of-work”, che consuma più elettricità dell’intera nazione del Belgio. Il passaggio del prossimo mese a un nuovo metodo chiamato “proof-of-stake” dovrebbe ridurre il consumo energetico di Ethereum di un fattore 1.000.

La posta in gioco è alta. Una transizione fallita potrebbe significare il caos per i numerosi progetti crittografici costruiti su Ethereum. Una transizione graduale sarebbe il culmine di anni di attenta pianificazione da parte degli sviluppatori principali di Ethereum. Nell’ultimo anno, gli sviluppatori hanno ripetutamente posticipato la data di “unione” per concedersi più tempo per prepararsi. Hanno completato una prova generale finale  il 10 agosto, aprendo la strada al passaggio a metà settembre.

La conseguenza più immediata di un’unione di successo sarà mettere senza lavoro i minatori di Ethereum del mondo. Negli ultimi sette anni, migliaia di persone hanno acquistato schede grafiche di fascia alta per aiutare a mantenere la blockchain di Ethereum e per guadagnare etere appena creato nel processo. Il nuovo sistema per l’aggiornamento della blockchain di Ethereum non richiede lo stesso tipo di hardware robusto o l’enorme bolletta elettrica che ne deriva. Quindi il prezzo delle schede grafiche usate potrebbe continuare a scendere mentre i minatori di Ethereum usciranno dal settore.

Ma il passaggio al proof-of-stake è molto più di una semplice misura di risparmio energetico: è un’importante revisione della rete Ethereum. Il fondatore di Ethereum Vitalik Buterin ritiene che la fusione getterà le basi per una serie di aggiornamenti futuri che consentiranno alla rete di gestire un volume molto più ampio di transazioni nei prossimi anni. Ma i critici temono che il nuovo schema possa causare un’eccessiva centralizzazione della rete Ethereum e quindi vulnerabile alle normative del governo.

Dal proof-of-work al proof-of-stake

Ad alto livello di astrazione, ecco come funziona qualsiasi blockchain: qualcuno in rete propone un blocco contenente un elenco di transazioni recenti. Quindi altri partecipanti alla rete verificano che il blocco segua le regole della rete. Se un numero sufficiente di altri partecipanti alla rete accetta il blocco, diventa il blocco successivo “ufficiale” della catena. Finché la maggior parte dei partecipanti alla rete è onesta, gli utenti possono essere certi che le transazioni accettate dalla maggior parte della rete non verranno rimosse o modificate in seguito.

La grande sfida per qualsiasi progetto blockchain è impedire a una parte malintenzionata di creare molti account fantoccio per “riempire le urne”, battere i partecipanti onesti e quindi manomettere le transazioni passate. La grande intuizione del fondatore pseudonimo di Bitcoin Satoshi Nakamoto, quella che ha reso possibile il bitcoin, è stata che questo problema potrebbe essere risolto usando il principio “un hash, un voto”. Sulla rete bitcoin, chiunque abbia più potenza di calcolo, in particolare la capacità di calcolare  gli hash SHA-256 , ha la maggiore influenza su quali blocchi vengono aggiunti alla blockchain. Finché i minatori onesti hanno più potere di hash rispetto ai minatori dannosi, gli utenti possono essere sicuri dell’integrità della blockchain e quindi dell’integrità dei pagamenti effettuati utilizzando la rete bitcoin.

Quando Vitalik Buterin ha lanciato Ethereum nel 2015, ha utilizzato una variante dello schema di Nakamoto. A quel punto, il mining di bitcoin era già dominato da silicio specializzato  ottimizzato per calcolare un numero enorme di hash SHA-256, bloccando i normali bitcoiner fuori dal gioco del mining. Quindi Buterin ha sviluppato un nuovo algoritmo di mining  progettato per essere “hard memory” e quindi difficile da accelerare con hardware personalizzato. Di conseguenza, l’estrazione di Ethereum è ancora in gran parte eseguita utilizzando schede grafiche standard, consentendo agli utenti ordinari di Ethereum di partecipare.

Ma l’economia delle due reti è fondamentalmente simile. Con l’aumento dei valori di bitcoin ed ether, è diventato redditizio per le persone spendere sempre più soldi in hardware minerario e elettricità per generare nuove monete. Sebbene ciò abbia reso le reti più sicure, ha anche significato che entrambe le reti consumano quantità astronomiche di elettricità e quindi generano sempre più emissioni di carbonio.

Le comunità bitcoin ed Ethereum hanno risposto a questo problema in modo molto diverso. Satoshi Nakamoto è scomparso dalla vista del pubblico nel 2011. In sua assenza, la cultura del bitcoin è diventata sempre più conservatrice. Molti bitcoiner si oppongono categoricamente al  cambiamento del sistema di mining di bitcoin, temendo che i cambiamenti possano aprire la porta alla centralizzazione e al controllo finale del governo. Di conseguenza, è improbabile che bitcoin si allontani dal proof-of-work nel prossimo futuro.

Al contrario, la comunità di Ethereum è ancora guidata dal fondatore 28enne Vitalik Buterin, che ha guidato la rete attraverso una serie di aggiornamenti significativi. Buterin ha da tempo riconosciuto gli svantaggi ambientali dell’attività mineraria proof-of-work. Diversi anni fa, ha annunciato l’intenzione di trasferire Ethereum al proof-of-stake, che è stato sperimentato da diverse criptovalute meno conosciute .

Mentre il proof-of-work mining funziona secondo il principio “un hash, un voto”, il proof-of-stake si basa su “una moneta, un voto”. Chiunque voglia partecipare al processo di convalida di Ethereum deve inviare ether come garanzia, un processo noto come “staking”. Più etere qualcuno punta, maggiore è l’influenza che ha su quali blocchi vengono aggiunti alla blockchain di Ethereum.

Ogni 12 secondi, un generatore di numeri pseudocasuali seleziona un sottoinsieme di staker per formare un comitato per decidere il blocco successivo. Uno di loro è preposto a proporre il blocco successivo, mentre gli altri, chiamati validatori, verificano che il nuovo blocco segua tutte le regole della rete Ethereum. Ad esempio, se il blocco contiene una transazione di pagamento, i validatori verificano che l’indirizzo di origine abbia i fondi richiesti, che la transazione abbia le firme digitali corrette e così via. Se due terzi dei validatori approvano un blocco, diventa parte della blockchain ufficiale.

I validatori che seguono fedelmente queste regole guadagnano etere aggiuntivo come ricompensa per i loro sforzi, con l’entità della loro ricompensa proporzionale all’etere che hanno puntato. D’altra parte, se un validatore tenta di imbrogliare, ad esempio convalidando due blocchi diversi e incompatibili per lo stesso “slot” blockchain, dovrà affrontare sanzioni finanziarie. Se un altro validatore pubblica le prove di un tale tentativo di imbroglione, parte del collaterale dell’imbroglione verrà distrutto (“tagliato”, nel gergo di Ethereum) e l’informatore riceverà una ricompensa.

Un passaggio difficile

Sebbene questo schema sia piuttosto semplice in linea di principio, farlo funzionare correttamente è diabolicamente complicato nella pratica, soprattutto perché una volta che il sistema diventa attivo, molte persone lo sondano per individuare le vulnerabilità che possono sfruttare a vantaggio personale.

Ad esempio, è fondamentale che l’algoritmo per l’assegnazione casuale del comitato produca risultati davvero imprevedibili. In caso contrario, una parte malintenzionata potrebbe essere in grado di manipolarlo per ottenere il controllo della maggioranza su alcuni comitati. L’algoritmo di convalida deve anche gestire in modo flessibile il normale turnover dei validatori senza aprire la porta ad attacchi di riempimento delle urne o di negazione del servizio.

Inoltre, il team di Ethereum ha dovuto capire come effettuare il passaggio senza tempi di inattività, un’impresa che alcuni commentatori hanno paragonato alla sostituzione dei motori di un aeroplano mentre è in aria. Gran parte del ritardo negli ultimi due anni è stato dovuto all’evoluzione dei piani su come gestire la transizione. I primi piani prevedevano che il proof-of-stake facesse parte di un più ampio aggiornamento di “Ethereum 2.0” che avrebbe cambiato contemporaneamente altri aspetti del sistema. Ma la comunità ha gradualmente ridimensionato le sue ambizioni, decidendo di implementare prima la prova di partecipazione e di considerare altri miglioramenti in futuro.

Il piano su cui la comunità ha deciso di creare una nuova blockchain proof-of-stake chiamata “Beacon Chain” che inizialmente avrebbe operato indipendentemente dalla blockchain di Ethereum esistente. La Beacon Chain è stata lanciata a dicembre 2020. Negli ultimi 18 mesi, migliaia di persone e organizzazioni hanno puntato su ether e sono diventate validatori della nuova rete. Ma non hanno avuto molto da fare poiché la Beacon Chain non ha utenti. Tra poche settimane le due reti verranno fuse insieme. A quel punto, la rete Ethereum esistente verrà ribattezzata “livello di esecuzione” della nuova rete Ethereum unita, mentre la catena Beacon diventerà il suo “livello di consenso”, assumendo il ruolo attualmente svolto dai minatori proof-of-work.

La data di transizione esatta non è nota; la fusione avverrà quando la rete raggiunge una “difficoltà totale terminale” preimpostata, una misura della quantità aggregata di calcoli eseguiti dai minatori. Stime recenti suggeriscono che accadrà tra il 15 settembre e il 19 settembre circa, ma la data esatta dipende da quanta potenza di calcolo i minatori porteranno nel prossimo mese.

La paura dello zio Sam

La scorsa settimana, il Dipartimento del Tesoro ha annunciato che avrebbe sanzionato Tornado Cash, un “servizio di mixaggio” di Ethereum che consente alle persone di scambiare ether con estranei anonimi online. Mentre i sostenitori descrivono Tornado Cash come un modo per proteggere la privacy finanziaria, il governo degli Stati Uniti lo considera uno strumento per il riciclaggio di denaro. Le sanzioni significano che ora è un crimine federale utilizzare o interagire con il servizio Tornado Cash.

I sostenitori della criptovaluta sostengono che il Dipartimento del Tesoro ha esagerato perché Tornado Cash non è una persona o un’organizzazione. Piuttosto, è un po’ di codice che viene eseguito automaticamente dalla blockchain di Ethereum. Una volta che gli autori di Tornado Cash lo hanno pubblicato sulla blockchain, hanno perso la capacità di cambiare il modo in cui funziona o di spegnerlo. I sostenitori si chiedono se il Dipartimento del Tesoro abbia l’autorità di sanzionare un pezzo di software che non è sotto la proprietà o il controllo di nessuno.

Una domanda chiave qui è se i minatori e i validatori di Ethereum sono interessati dalle sanzioni. Sopra, ho detto che Tornado Cash viene “eseguito automaticamente dalla blockchain di Ethereum”, ma non è del tutto accurato. Il codice viene eseguito dai minatori di Ethereum. Individualmente, i minatori potrebbero non avere la capacità di cambiare il comportamento di Tornado Cash, ma i loro sforzi collettivi fanno funzionare la rete Ethereum, e quindi Tornado Cash. Il Dipartimento del Tesoro potrebbe perseguire i minatori di Ethereum che eseguono il codice Tornado Cash come parte del processo di mining?

Finora, il governo ha adottato in gran parte un approccio pratico nei confronti dei minatori di bitcoin ed Ethereum. Questa è in gran parte una questione di praticità: una repressione probabilmente spingerebbe l’estrazione di ether al di fuori degli Stati Uniti senza cambiare radicalmente il modo in cui opera la rete.

Il passaggio dai minatori proof-of-work ai validatori proof-of-stake potrebbe cambiare le cose in un paio di modi importanti. I validatori devono puntare ingenti somme di ether: il minimo è 32 ether o più di $ 50.000. Questo requisito può significare che i tipi di persone e organizzazioni che diventeranno validatori in futuro saranno diversi dai tipi di persone e organizzazioni che sono diventati minatori in passato. In particolare, gli scambi di bitcoin come Coinbase detengono milioni di dollari in etere e finora sono stati i principali partecipanti alla catena Beacon. Si tratta di grandi aziende con forti legami con gli Stati Uniti. Non possono permettersi di prendere in giro il governo degli Stati Uniti.

In secondo luogo, il nuovo sistema proof-of-stake non rende facile per un gruppo di entità abbandonare improvvisamente il processo di convalida come possono fare i minatori. Se più parti si ritirano contemporaneamente, la rete potrebbe interpretarlo come un attacco di negazione del servizio e imporre sanzioni pecuniarie ai validatori che diventano AWOL.

Tutto ciò significa che il nuovo gruppo di validatori di Ethereum potrebbe rivelarsi più vulnerabile alla coercizione del governo rispetto ai vecchi minatori di Ethereum. Non è difficile immaginare che il governo degli Stati Uniti aspetti fino a poco dopo la fusione e poi si avvicini a un gruppo di validatori con sede negli Stati Uniti chiedendo che tutti si rifiutino di convalidare le transazioni che coinvolgono indirizzi Tornado Cash.

Se una massa critica di validatori si adegua, potrebbe effettivamente impedire a Tornado Cash di operare e creare un precedente che il governo degli Stati Uniti può bloccare il funzionamento degli smart contract di Ethereum che non gli piacciono. Ciò creerebbe una sorta di crisi costituzionale per Ethereum perché l’indipendenza dalla regolamentazione del governo è stata a lungo considerata una caratteristica fondamentale di reti come bitcoin ed Ethereum.

Per essere chiari, non sappiamo se il governo federale proverà qualcosa del genere o come andrebbero le cose se lo facesse. Il CEO di Coinbase Brian Armstrong ha dichiarato che avrebbe chiuso il servizio di staking di Coinbase piuttosto che soddisfare le richieste di bloccare indirizzi Ethereum specifici. Ma il punto più importante è che il passaggio al proof-of-stake è molto più di un ritocco tecnico per migliorare l’efficienza energetica. È un cambiamento fondamentale nell’organizzazione di Ethereum, che potrebbe portare a grandi e inaspettati cambiamenti di potere all’interno dell’ecosistema di Ethereum.

Ed è proprio per questo che i bitcoiner hanno resistito a fare grandi cambiamenti alla propria rete. La comunità bitcoin ha una vena ideologica più forte rispetto alla comunità di Ethereum. Più di ogni altra cosa, i leader di bitcoin si preoccupano di preservare l’indipendenza della rete dai governi. E alcuni vedono il rischio che il passaggio di Ethereum al proof-of-stake possa minare tale autonomia.

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