ORPHAN VS UNCLE BLOCKS: DIFFERENZE CHIAVE
Scopri in che modo i blocchi orfani e zii differiscono e perché questa distinzione è importante nelle reti blockchain come Bitcoin ed Ethereum.
Definizione di blocchi orfani e zio
Nel complesso ambito della tecnologia blockchain, i blocchi "orfani" e "zio" svolgono un ruolo significativo nel modo in cui le reti decentralizzate gestiscono la propagazione dei dati e il consenso. Sebbene i termini siano talvolta usati in modo intercambiabile, si riferiscono a concetti distinti, soprattutto se si considerano protocolli blockchain diversi come Bitcoin ed Ethereum.
Cos'è un blocco orfano?
Un blocco orfano è un blocco valido che è stato minato quasi simultaneamente a un altro blocco ma che alla fine non è stato incluso nella catena più lunga, nota come "catena principale", di una rete blockchain. Può derivare dalla risoluzione simultanea di un blocco da parte di due miner, creando un fork temporaneo. La rete alla fine risolve questo fork accettando un blocco nella catena principale, solitamente quello che diventa la base per i blocchi successivi, e rifiutando l'altro. Il blocco rifiutato diventa orfano.
Caratteristiche importanti dei blocchi orfani includono:
- Sono validi in termini di lavoro computazionale, ma vengono scartati dalla catena principale.
- Non contribuiscono alla cronologia delle transazioni utilizzata dalla rete.
- Non garantiscono ai miner ricompense in blocchi in protocolli come Bitcoin.
Cos'è un Uncle Block?
Un uncle block (chiamato anche blocco "ommer") è un blocco parzialmente valido riconosciuto in alcune reti come Ethereum. Come i blocchi orfani, i blocchi uncle vengono creati quando due blocchi vengono minati quasi simultaneamente, ma solo uno raggiunge la catena principale. Tuttavia, a differenza dei blocchi orfani, i blocchi uncle non vengono ignorati completamente. In Ethereum, i blocchi zio sono referenziati dai blocchi successivi e continuano a essere ricompensati, sebbene a un tasso ridotto.
Le caratteristiche degne di nota dei blocchi zio includono:
- Si tratta di blocchi validi che non sono stati scelti per la catena più lunga, ma sono riconosciuti.
- Ethereum premia i miner dei blocchi zio per incoraggiare la decentralizzazione.
- Contribuiscono in parte alla sicurezza della rete e all'equità nella propagazione dei blocchi.
In sintesi, sebbene sia i blocchi orfani che gli uncle block derivino dalla stessa situazione, ovvero blocchi concorrenti prodotti simultaneamente, il modo in cui vengono trattati dalla rete li distingue. I blocchi orfani vengono scartati, mentre gli uncle block possono comunque svolgere un ruolo nel processo di consenso.
Differenze tecniche nei protocolli blockchain
Per comprendere meglio la distinzione tra blocchi orfani e blocchi zio, dobbiamo esaminare come i vari protocolli blockchain gestiscono la propagazione e il consenso dei blocchi, concentrandoci in particolare su Bitcoin ed Ethereum. I protocolli non solo definiscono cosa costituisce questi blocchi, ma anche come influenzano gli incentivi al mining, la sicurezza e i meccanismi di scalabilità.
Bitcoin e blocchi orfani
Nella blockchain di Bitcoin, quando due miner risolvono un blocco più o meno contemporaneamente, i nodi possono ricevere e propagare temporaneamente diverse versioni della blockchain. Il consenso di Bitcoin determina quale blocco entra a far parte della catena principale utilizzando il consenso di Nakamoto: la catena con la proof-of-work cumulativa più elevata viene riconosciuta come catena valida. Il blocco scartato viene quindi considerato orfano.
Ciò ha diverse implicazioni:
- I miner che producono blocchi orfani perdono le loro ricompense per i blocchi e le commissioni di transazione.
- Questo incentiva un comportamento di mining centralizzato, in cui i miner cercano di trovare e costruire rapidamente la catena più lunga.
- I blocchi orfani non vengono memorizzati nel registro permanente e non vengono utilizzati per la convalida delle transazioni.
Non esiste un meccanismo formale di "zio" in Bitcoin. Il protocollo tratta tutti i blocchi non appartenenti alla catena principale come orfani completi, senza alcun percorso di recupero o ricompensa parziale disponibile.
Ethereum e blocchi "zio"
Ethereum ha introdotto un meccanismo più inclusivo che riconosce i blocchi obsoleti come "zio". Il protocollo GHOST (Greedy Heaviest Observed Subtree) consente a Ethereum di includere indirettamente gli uncle nella sua catena:
- I blocchi possono fare riferimento a blocchi obsoleti precedenti (uncle) per mantenere l'equità della rete.
- Le ricompense per gli uncle (solitamente una frazione della ricompensa per l'intero blocco) vengono distribuite al miner dello uncle e al miner che lo include in un blocco futuro.
- Secondo le regole di Ethereum 1.0, è possibile includere un massimo di due uncle per blocco.
Questo design migliora la resistenza di Ethereum alla centralizzazione e incoraggia la partecipazione assegnando un credito parziale per i tentativi di mining ravvicinati. Permette inoltre tempi di blocco più rapidi (circa 13 secondi rispetto ai 10 minuti di Bitcoin), il che aumenta la probabilità di collisioni tra blocchi senza penalizzare i miner in modo così severo come fa Bitcoin.
Con il passaggio di Ethereum 2.0 alla Proof of Stake, si prevede che la rilevanza degli uncle diminuirà, ma rimangono una caratteristica fondamentale del precedente modello di propagazione dei blocchi di Ethereum.
Implicazioni per la sicurezza della rete e il mining
La gestione dei blocchi orfani e uncle ha effetti profondi sulla sicurezza della rete, sull'efficienza e sulle strategie di mining. Diversi approcci al riconoscimento dei blocchi possono influenzare il comportamento dei miner, la finalità delle transazioni e le dinamiche di decentralizzazione all'interno della rete.
Impatto sull'efficienza del mining
Dal punto di vista dei miner, produrre un blocco che finisce al di fuori della catena principale (orfano o uncle) rappresenta uno spreco di risorse. Poiché il mining è un processo competitivo e ad alta intensità di risorse, il modo in cui una blockchain premia o ignora i blocchi obsoleti influenza le strategie operative:
- I miner di Bitcoin preferiscono costruire su blocchi che sanno essere nella catena principale. I blocchi orfani non offrono alcuna ricompensa, creando una "corsa alla trasmissione" con vincoli di latenza.
- Le ricompense parziali di Ethereum per i blocchi zio riducono questo rischio, rendendo l'ecosistema più favorevole ai miner più piccoli o a quelli situati più lontani dagli hub di rete.
Ciò porta a un'asimmetria in cui Ethereum, tramite gli zio, incoraggia una partecipazione più ampia e un comportamento di mining più equilibrato, riducendo potenzialmente il consolidamento della potenza di hash e promuovendo la decentralizzazione.
Considerazioni sulla sicurezza della rete
La sicurezza nelle reti blockchain è profondamente legata al processo di consenso. La gestione dei blocchi orfani e zii influisce sui seguenti aspetti:
- Definitività: la probabilità che una transazione venga annullata è maggiore in una rete soggetta a blocchi orfani, poiché i fork possono causare una riorganizzazione dei blocchi.
- Struttura degli incentivi: premiare gli zii riduce i vantaggi economici associati all'infrastruttura di mining centralizzata, migliorando l'equità del protocollo.
Quando Bitcoin risolve un blocco orfano, ad esempio, tutte le transazioni in quel blocco orfano vengono potenzialmente restituite al mempool per essere incluse nei blocchi successivi. Ciò può influire sui ritardi delle transazioni e persino causare problemi di doppia spesa in rari casi.
Al contrario, l'inclusione degli zii in Ethereum rafforza una maggiore velocità di trasmissione della rete e conferme più rapide senza compromettere significativamente la sicurezza. Riduce inoltre la pressione di centralizzazione, dando ai nodi a bassa latenza (ad esempio, i singoli miner) un posto nel pool di ricompense.
Adattamenti nelle moderne reti blockchain
I moderni protocolli blockchain si basano su questi principi. Ad esempio:
- Protocolli come Ethereum Classic includono anche blocchi zio, ma possono variare nel modo in cui calcolano le ricompense zio.
- Horizen e Zilliqa hanno introdotto soluzioni alternative come lo sharding e la suddivisione della rete per ridurre il tasso di blocchi orfani.
- Le reti emergenti Proof-of-Stake (PoS) tendono a eludere completamente il concetto di blocchi orfani e zio, allineandosi maggiormente alla finalità attraverso il consenso dei validatori anziché alla competizione nel mining.
In sostanza, sebbene sia i blocchi orfani che gli zio derivino dalla stessa limitazione tecnica – la latenza del tempo di blocco nelle reti distribuite a livello globale – ogni blockchain si adatta in modo unico. La scelta se scartare o incorporare questi blocchi rivela i valori fondamentali della rete: efficienza, equità o priorità alla sicurezza.
Comprendere questi meccanismi non solo rafforza sviluppatori e miner, ma influenza anche le decisioni delle aziende che creano applicazioni su piattaforme blockchain, soprattutto quando si sceglie tra reti come Bitcoin ed Ethereum.
