Parallelismo con le 5 componenti del consenso

Rispetto al consenso di Nakamoto implementato nel contesto Bitcoin, è possibile trovare un parallelismo con le 5 componenti del consenso nelle blockchain:

1. La generazione di blocchi richiede una Proof-of-Work mediante la risoluzione di un puzzle crittografico con un determinato grado di difficoltà tale da mantenere un intervallo di generazione e un grado di protezione adatti
2. Il gossiping viene impiegato per la distribuzione dei blocchi/transazioni appena ricevuti o localmente generati
3. Un blocco/transazione deve essere validato prima di essere inviato in broadcast agli altri o collegato alla coda di una catena locale; La validità si realizza evitando la double-spending o controllando la PoW allegata al blocco
4. La catena più lunga rappresenta il raggiungimento del consenso in caso di disaccordo (che ha causato la fork)
5. Chi ha generato un blocco accettato con successo può ottenere un reward; Sottomettere una nuova transazione ha un costo monetario

Tolleranza ai Guasti

• Consenso Distribuito Classico: La tolleranza ai guasti è espressa in termini di numero di nodi non corretti che il sistema può tollerare
• Consenso di Nakamoto: La tolleranza ai guasti è caratterizzata in termini di percentuale di potenza di hashing totale controllata da un avversario

Condizioni per la Sicurezza Nakamoto

• La rete deve sincronizzarsi più velocemente del tasso di generazione dei blocchi.
• Una maggioranza onesta di potenza di calcolo deve garantire la crescita della catena principale, che alla fine supererà qualsiasi ramo malizioso

Superamento del Limite del 33% BFT

• Nei protocolli BFT classici, se più di 1/3 dei nodi è malizioso, il consenso fallisce, portando i nodi onesti a decidere valori contrastanti
• Nakamoto:
  • Il consenso di Nakamoto elude questo vincolo fondamentale adottando una finalità probabilistica
  • Le decisioni contrastanti (fork) sono temporaneamente consentite, con la garanzia che verranno eliminate in futuro dallo sforzo continuo della maggioranza onesta

Limitazioni e Attacchi

• Basso throughput: L'intervallo di 10 minuti e la dimensione limitata del blocco sono necessari per una propagazione adeguata; Modificarli aumenterebbe le fork, minando la sicurezza
• Alto consumo energetico: La PoW consuma enormi quantità di energia
• Eclipse Attack: Un attaccante può isolare un nodo vittima dalla rete, impedendogli di vedere la catena principale e di contribuire ad essa