Polkadot è una rete Proof-of-Stake (NPoS), progettata con i ruoli dei validatori e dei designatori per massimizzare la sicurezza delle chain.

Molti progetti blockchain lanciati negli ultimi anni sostituiscono la componente altamente inefficiente Proof-of-Work (PoW) del protocollo di consenso di Nakamoto con il metodo Proof-of-Stake (PoS), in cui i validatori partecipano alla produzione di blocchi con una frequenza proporzionale alle loro disponibilità di token, in contrasto con la loro potenza di calcolo.

polkadot proof of stake

Sebbene un sistema PoS puro consenta a qualsiasi titolare di token di partecipare direttamente, la maggior parte dei progetti propone un certo livello di operazione centralizzata, per cui il numero di validatori con pieni diritti di partecipazione è limitato. Gli argomenti per questa scelta progettuale sono questi:

  • L’aumento dei costi operativi e della complessità della comunicazione alla fine supera l’aumento dei benefici del decentramento man mano che il numero di validatori cresce
  • Mentre molti possessori di token potrebbero voler contribuire al mantenimento del sistema, il numero di candidati con le conoscenze e le attrezzature necessarie per garantire un’elevata qualità del servizio è limitato
  • Si osserva tipicamente nelle reti (sia PoW che PoS-based) con un gran numero di validatori che questi ultimi tendono comunque a formare dei pool, al fine di diminuire la varianza dei loro ricavi e il profitto dalle economie di scala.

Formazione pool on-chain

Pertanto, piuttosto che lasciare che i pool si formino off-chain, è più conveniente che il sistema formalizzi e faciliti la formazione di pool on-chain e consenta agli utenti di votare con la loro partecipazione per eleggere validatori che li rappresentino e agire per loro conto.

Le reti che seguono questo approccio includono Polkadot, Cardano, EOS, Tezos e Cosmos, tra molte altre. Sebbene simili nello spirito, gli approcci in queste reti variano in termini di scelte progettuali. Come la struttura degli incentivi, il numero di validatori eletti e la regola elettorale utilizzata per selezionarli.

Il metodo di consenso di Polkadot: Nominated Proof-of-Stake (NPoS)

Polkadot introduce una variante di PoS chiamata Nominated Proof-of-Stake, con scelte di progettazione basate su principi primi e che hanno sicurezza, equa rappresentazione e soddisfazione degli utenti ed efficienza come obiettivi guida.

Col sistema NPoS, gli utenti sono liberi di diventare candidati validatori o nominatori. I nominatori approvano i candidati di cui si fidano e li supportano con i loro tokenn, e una volta ogni era viene eletto un comitato di validatori in base alle preferenze degli attuali nominatori. In Polkadot, il numero di validatori eletti è nell’ordine di centinaia e potrebbe essere migliaia in futuro all’aumentare del numero di parachain.

Sia i validatori che i nominatori bloccano i loro token come garanzia e ricevono premi di staking su base proporzionale. Ma possono anche essere tagliati e perdere la loro garanzia nel caso in cui un validatore supportato mostri un comportamento negligente o contraddittorio. I candidati partecipano quindi indirettamente al protocollo di consenso con un incentivo economico a prestare molta attenzione all’evoluzione del gruppo di candidati e assicurarsi che solo i più capaci e affidabili tra loro vengano eletti.

I ruoli nel sietma NPoS di Polkadot

Validatori

I validatori proteggono la catena mettendo in stake il token nativo (DOT). Se eletti nel set attivo, convalidano le prove dei collaudatori sulle parachain, partecipano al consenso con altri convalidatori e producono blocchi sulla chain di collegamento. In cambio, ricevono ricompense per lo staking.

Nominators

I nominatori contribuiscono anche alla sicurezza della rete mettendo in staking i loro DOT per sostenere validatori affidabili. Aiutandoli così a entrare nel set di validatori attivi. In cambio, i nominatori sono generalmente ricompensati con una parte delle ricompense di staking da quel validatore.

Collators

I collators raccolgono transazioni sulle parachain e producono prove per i validatori sulla RelayChain. Possono anche inviare e ricevere messaggi da altri parachain utilizzando il passaggio di messaggi a catena incrociata.

Fishermen

I pescatori controllano la rete e segnalano comportamenti scorretti ai validatori. Qualsiasi nodo completo di parachain può svolgere il ruolo di pescatore.

Ma andiamo a vedere le funzionalità e le potenzialità dell’ecosistema.

Scalabilità

Le blockchain isolate possono elaborare solo una quantità limitata di traffico. Essendo una rete multichain frammentata, Polkadot può elaborare molte transazioni su più chain in parallelo, eliminando i colli di bottiglia che si verificavano sulle reti legacy che elaboravano le transazioni una per una. Questa potenza di elaborazione parallela migliora notevolmente la scalabilità e crea le condizioni giuste per una maggiore adozione e crescita futura.

Si prevede che ciascuna chain di collegamento sarà in grado di proteggere circa 100 parachain e 10.000 parathread. La rete ha il potenziale per ampliarsi ulteriormente in futuro utilizzando un modello chiamato “Neded Relay Chains”.

Velocità

Una volta completate tutte le ottimizzazioni delle parachain e dei dati in esecuzione in parallelo, si prevede che il sistema sarà in grado di elaborare circa 1 milione di transazioni al secondo.

Poiché le parachain verranno aggiunte gradualmente nel tempo alla Polkadot RelayChain e le ottimizzazioni delle parachain sono ancora nella fase di ricerca e sviluppo, è probabile che ci vorranno alcuni anni dopo il primo lancio dei parachain per aumentare fino a 1 milione di transazioni al secondo. Il modello nidificato Relay Chains ha il potenziale per portare la velocità di transazione di Polkadot ancora oltre.

Costo

Per le applicazioni ad alto traffico e ad alto rendimento con un gran numero di utenti, l’implementazione su Polkadot risulta essere più economica rispetto alla costruzione di una blockchain da solista o della costruzione su una piattaforma di smart contract esistente.

Come nasce una parachain su Polkadot

Per creare una parachain, le squadre devono affittare uno slot parachain bloccando una quantità di DOT per la durata del loro noleggio. Poiché l’intero importo verrà restituito al team al termine del contratto di locazione, il costo dell’affitto di uno slot parachain è meglio descritto come il costo opportunità di non avere accesso ai DOT per la durata del contratto di locazione. Altri costi minori includono la necessità di eseguire i nodi di raccolta sulla parachain.

Il fatto che i team delle parachain non siano tenuti a eseguire il bootstrap della propria rete di validazione è importante. Rappresenta anche un notevole risparmio sui costi rispetto all’avvio di una blockchain da solista o all’implementazione su una rete senza sicurezza condivisa. Per le applicazioni più piccole che non richiedono una connettività continua a Polkadot, l’implementazione come parathread abbasserà la barriera all’ingresso rispetto al noleggio di uno slot parachain.

Polkadot offre ai team la libertà e la flessibilità di progettare la propria blockchain di livello 1 da zero. Non sono obbligati a trasferire le tariffe del gas ai propri utenti finali. Rendendo quindi le applicazioni Polkadot potenzialmente più economiche e di facile utilizzo anche per gli utenti.