Come Bitcoin impiega l'energia

Alzi la mano chi non ha mai avuto problemi a capire il problema dei generali bizantini. Leon spiega questo difficile concetto, legato a doppio filo alla PoW, con le leggi di natura: la biologia. Leon Wankum | Arman The Parman Blog

Come Bitcoin impiega l'energia
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Autore: Leon A. Wankum | Pubblicazione originale: 16/09/2022 | Tradotto da: 31febbraio | Milano Trustless | Link: How Bitcoin Uses Energy

Spesso si sente dire o si legge nelle notizie che "Bitcoin spreca" energia. Mi rattrista vedere come una tecnologia così bella e potente come questa venga così fraintesa. In questo articolo spiegherò perché Bitcoin utilizza l'energia per chiarire alcune idee sbagliate.

Bitcoin non è governato da un'autorità centrale. Pertanto, deve esistere un insieme di regole tra gli utenti per regolare la comunicazione e proteggere la rete (creazione del consenso). La rete Bitcoin è protetta dall'algoritmo di consenso Proof-of-Work, che utilizza energia - il perché di questo funzionamento sarà chiaro nel prosieguo della lettura.

I tradizionali sistemi bancari centralizzati, come la Federal Reserve, sono al contrario governati da consigli di amministrazione e agenzie governative che controllano l'offerta e la distribuzione di denaro, il che li rende suscettibili di manipolazione.

Proof-of-work

Il problema della creazione del consenso nei sistemi informatici è noto come "problema dei generali bizantini", che affronta il seguente dilemma: immaginate un gruppo di generali bizantini fuori da una città che stanno per attaccare. Possono vincere la battaglia solo se tutti i generali attaccano contemporaneamente, e per farlo devono comunicare quando attaccare. Ci deve essere un messaggero (una terza parte fidata) che trasmetta l'informazione dell'attacco agli altri generali. Il problema è che ci si deve fidare che il messaggero trasporti il messaggio senza alterazioni (dolose o accidentali). È la fiducia nel messaggero che deve essere risolta, perché dobbiamo accettare che alcune persone sono inaffidabili.

Il problema dei generali bizantini. Fonte


Satoshi Nakamoto ha risolto il problema dei generali di Bisanzio introducendo la blockchain di Bitcoin, attraverso la Proof-of-Work per la convalida della cronologia delle transazioni. La blockchain è il registro della rete Bitcoin che memorizza la storia delle transazioni confermate. I miner prendono le transazioni da inserire nel blocco successivo della blockchain. L'atto di minare un blocco consiste nel cercare (con la forza bruta) una combinazione di dati senza senso (da includere nel blocco), per risolvere una difficile sfida matematica imposta dal protocollo Bitcoin. Se il problema viene risolto, il blocco (transazioni + dati senza senso) diventa valido e viene aggiunto in cima alla blockchain. Quando un miner ha successo, per i suoi sforzi riceve una ricompensa sotto forma di bitcoin di nuovo conio e di commissioni di transazione.

La blockchain di Bitcoin. Blocchi 751703-751700 sulla destra. A sinistra, è possibile vedere il blocco 751704 non confermato. In media, un nuovo blocco viene aggiunto alla blockchain ogni 10 minuti. Fonte: mempool.space


Tutti i generali accettano come vero solo il "messaggio" con la maggior quantità di lavoro. Ciò significa che se un miner ha confermato con successo un blocco di transazioni valido, tutti possono presumere che gli altri generali agiranno sullo stesso messaggio (accettandolo come vero). Ciò consente a tutti i generali di raggiungere un consenso senza fare affidamento su un messaggero (terza parte fidata). È così che la rete Bitcoin può funzionare senza un'autorità centrale o una fiducia. La regola di fidarsi del messaggio con il maggior numero di lavori non può essere cambiata ed è incorporata nel protocollo Bitcoin.

La catena proof-of-work è la soluzione al problema della sincronizzazione e della conoscenza della visione condivisa a livello globale senza doversi fidare di nessuno. Satoshi Nakamoto; 9 novembre 2008.


Bitcoin utilizza l'elettricità per sostenere la sua funzione di sicurezza.

Come spiegato da Arman The Parman, questo sforzo informaticoNON È energia sprecata. È un meccanismo di difesa; serve a difendere la blockchain Bitcoin dalle modifiche, a rendere il libro mastro immutabile senza bisogno di affidarsi a un'autorità centrale.
I miner spendono questa energia per ottenere una ricompensa in bitcoin. Qualsiasi attaccante (ad esempio qualcuno che voglia manomettere la blockchain) deve competere spendendo più energia dell'intera potenza di mining mondiale messa insieme, e potenzialmente non ricevere alcuna ricompensa in caso di fallimento. Più energia spendono i miner, più è costoso attaccare Bitcoin. Questo equilibrio teorico è uno dei motivi per cui la rete Bitcoin funziona.

In sintesi, la Proof-of-Work è una delle principali invenzioni utilizzate da Bitcoin. Garantisce due cose importanti:

  1. La capacità di raggiungere il consenso in una rete di computer decentralizzata senza fiducia o necessità di coordinamento da parte di un soggetto centrale.
  2. Che la cronologia delle transazioni non possa essere manomessa (praticamente impossibile).

Il principio dell'handicap

L'algoritmo di consenso Proof-of-work funziona secondo i processi osservati nel mondo animale. La biologia ci offre il quadro più adatto per comprenderlo. In biologia esiste un'idea chiamata Principio dell'Handicap che risolve i conflitti tra gruppi sociali e regola il comportamento. Il principio dell'Handicap è risultato evolutivo per consentire agli animali di dimostrare l'"onestà" o l'"affidabilità" del loro richiamo. Ad esempio: molti animali hanno piume rigogliose non perché siano necessarie per la sopravvivenza, ma perché sono "segnalatori" e permettono di ottenere il consenso in un gruppo, importante per la sopravvivenza. La proof-of-work non deve quindi essere vista come un sistema misterioso o dispendioso, ma come qualcosa di funzionale e naturale, potenzialmente utile per la progettazione di qualsiasi protocollo di comunicazione". (Krawisz, D. [2013] "The Proof-of-Work Concept").

La rete Bitcoin funziona secondo le leggi della natura. A mia conoscenza qualsiasi meccanismo di consenso alternativo come la Proof-of-Stake non ha applicazioni equivalenti in natura o in biologia (Demeeser, T.).

Bitcoin e la Prima Legge della Termodinamica

La narrazione dei media mainstream è che Bitcoin "consuma" troppa energia. Si tratta di un attacco linguistico a Bitcoin. Presuppone che Bitcoin sia distruttivo. Non è così. Contrariamente a quanto si crede, l'energia non si consuma, ma si usa. La prima legge della termodinamica (lo studio di un gruppo di grandezze fisiche, come la temperatura, l'energia e l'entropia, fondamentali per la fisica e le altre scienze naturali), nota anche come legge di conservazione dell'energia, afferma che l'energia non può essere né creata né distrutta, ma può passare da una forma all'altra. Ad esempio i bambini mangiano cibo per crescere. I miner utilizzano gli elettroni per produrre bitcoin. In effetti, incanalano l'energia disponibile in una forma più alta e più utile, ovvero bitcoin.

L'uso di energia di per sé non è negativo se lo scopo lo giustifica e se la produzione di energia è rispettosa dell'ambiente. Questo è il caso di Bitcoin. L'uso di energia rinnovabile nel mining è sproporzionato rispetto ad altri settori, in quanto l'elettricità da fonte rinnovabile fornisce energia a basso costo per i miner, che a loro volta contribuiscono a innovare il mercato energetico rinnovabile. Inoltre, ci sono molti effetti collaterali positivi del mining di Bitcoin, come l'efficienza della rete e la monetizzazione dei consumi energetici, come ho mostrato nel mio ultimo articolo.

Nel prossimo futuro, grazie agli incentivi finanziari, il mining di Bitcoin diventerà parte integrante dei nostri mercati energetici e fungerà da stabilizzatore della rete. Per la prima volta nella storia abbiamo un acquirente globale di elettricità: i miner di Bitcoin. I proprietari di asset energetici globali hanno ora la possibilità di vendere a due acquirenti di energia: la rete o il mercato energetico dei Bitcoin, e per questo motivo l'energia sarà probabilmente prezzata in bitcoin a un certo punto. In teoria qualsiasi energia disponibile potrebbe essere convertita in bitcoin. Collegando l'energia ai bitcoin, è possibile fissare correttamente il prezzo del mercato energtico.

Conclusione

Considerando che la rete Bitcoin potrebbe teoricamente immagazzinare tutta la ricchezza mondiale (nel 2021 la ricchezza globale ha raggiunto la cifra record di 530.000 miliardi di dollari), potrebbe essere il modo più efficiente che l'uomo abbia mai trovato per immagazzinare valore. Una volta compreso questo, diventa chiaro che l'uso di energia da parte dell'eco sistema Bitcoin non è né eccessivo né dispendioso.

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Risorse:
Vorrei ringraziare Arman The Parman per il suo tempo e le sue generose intuizioni. Mi ha aiutato moltissimo a mettere insieme questo articolo.

What is Sound Money? Sound Money Explained
Byzantine generals problem — Wikipedia Article
Andreas M. Antonopoulos — Consensus Algorithms, Blockchain Technology and Bitcoin UCL
Arman the Parman — “A Not Too Technical Overview of This Bitcoin Thing”
Krawisz “The Proof-of-Work Concept
”Tuur Demeester – Critique of Buterin’s “A Proof of Stake Design Philosophy”

Value for Value exchange (you can tip Milano Trustless for translations via Bitcoin Lightning): 31febbraio@getalby.com