An analysis of Proof-of-X blockchain consensus protocols

Blockchain è una tecnologia introdotta nel 1991, che ha recentemente acquisito importanza in seguito all'implementazione nel 2009 del sistema Bitcoin, avvenuta a cura di Satoshi Nakamoto. Questa tecnologia consiste in un database distribuito costituito da una catena di blocchi di transazioni, accessibile in lettura e scrittura ai nodi partecipanti alla rete. Il principale problema in una blockchain risiede nella definizione dei criteri con cui aggiungere nuovi blocchi al database. Tali criteri sono regolamentati dal protocollo di consenso distribuito della blockchain. Il protocollo di consenso rappresenta il cuore della blockchain e deve garantire la sicurezza e la tolleranza ai guasti del sistema. Sistemi diversi adottano strategie per il consenso differenti, realizzate mediante altrettanti algoritmi. Il protocollo di consenso più diffuso è denominato Proof-of-Work e, nonostante le buone prestazioni in termini di sicurezza, con l'espandersi della rete, risente di un drastico calo dell'efficienza. Per ovviare alle criticità di questa strategia, nel tempo sono state proposte numerose alternative. In questo elaborato vengono analizzati i protocolli Proof-of-Stake, Delegated Proof-of-Stake e Proof-of-Authority. Viene dapprima descritto il funzionamento di ciascuno, insieme ad alcune considerazioni relative ai rispettivi punti di forza e alle potenziali vulnerabilità. Infine, viene mostrata una loro valutazione ed un confronto in termini di consistenza, disponibilità e prestazioni.