Qu’est-ce que la preuve d’enjeu (PoS) ? Nouveau guide du premier ministre 2024

Par rapport aux bases de données standard avec autorité centrale, blockchain est un réseau décentralisé peer-to-peer auquel tout le monde peut participer. Les systèmes de blockchain classiques reposent sur la cryptographie et forment une chaîne séquentielle de blocs de données écrits l’un après l’autre. Ils possèdent certaines propriétés fondamentales, qui dépendent de la manière dont ils sont inscrits dans la blockchain.

Pour que le système fonctionne correctement et compte tenu du fait que les nœuds de la blockchain sont indépendants les uns des autres, chaque nœud doit adhérer à des règles spécifiques (mais uniformes) pour valider les transactions de la blockchain et écrire des blocs dans la chaîne. Cet ensemble de règles est connu sous le nom d’algorithme de consensus de la blockchain.

Dans cet article, nous étudierons l’algorithme de consensus Proof of Stake (PoS), ses avantages et ses inconvénients, et la manière dont il diffère d’un autre algorithme de consensus tout aussi populaire, connu sous le nom de Proof of Work (preuve de travail). Enfin, vous découvrirez quelques projets de blockchain basés sur l’algorithme PoS.

Qu’est-ce que l’algorithme de consensus PoS et comment fonctionne-t-il ?

La preuve d’enjeu (PoS) est un algorithme utilisé pour valider la propriété d’une monnaie numérique au sein d’une réserve totale d’actions. L’algorithme de consensus PoS est le deuxième algorithme le plus populaire mis en œuvre dans les crypto-monnaies. L’algorithme Proof of Stake a été proposé sur le forum Bitcointalk en 2011, et la crypto-monnaie PeerCoin a mis en œuvre le protocole pour la première fois en 2012.

L’algorithme nécessite des participants au réseau – des propriétaires de crypto-monnaies. Ils rejoignent des groupes et délèguent leurs droits d’extraction de jetons à un participant qui forme un pool de participants pour tous les délégués. Ces nœuds du réseau sont appelés « validateurs ».

Le système Proof of Stake a été créé comme une alternative au système Proof of Work, dans le but de surmonter ses inconvénients tels que la consommation massive d’énergie informatique. Ce mécanisme réduit le travail de calcul nécessaire pour valider les transactions et protéger les blocs du grand livre distribué. La méthode PoS remplace essentiellement la puissance de calcul par un enjeu, le réseau déterminant la capacité de minage d’un individu. Les propriétaires mettent en jeu leurs jetons pour obtenir la capacité de valider de nouveaux blocs et devenir des « validateurs ».

Les validateurs effectuent le processus de validation des transactions, garantissant l’exactitude des transactions au sein des blocs. Si l’opération est correcte, ils ajoutent le bloc à la blockchain et reçoivent des récompenses pour leur contribution. Toutefois, si les validateurs proposent d’ajouter un bloc avec des données intentionnellement incorrectes, ils perdront des actifs mis en jeu à titre de pénalité.

Dans l’algorithme PoS, toutes les pièces peuvent être générées à l’avance, puis distribuées aux membres du réseau. Il existe plusieurs implémentations des mécanismes de consensus de la blockchain PoS, dont voici la liste Systèmes PoS :

Preuve d’enjeu déléguée (DPoS)

Cet algorithme diffère du système de consensus classique du grand livre distribué PoS principalement dans une tentative de surmonter le principal inconvénient de l’algorithme, à savoir le risque de centralisation. Dans le DPoS, le droit d’approuver les transactions en crypto-monnaie est délégué par les détenteurs de jetons aux validateurs, qui sont élus par les détenteurs.

Tout membre du réseau qui possède un certain montant de crypto-monnaie peut devenir un validateur. Néanmoins, à tout moment, les votes pour ce validateur peuvent être retirés pour soutenir un autre validateur. Cependant, le DPoS présente également des inconvénients. En particulier, le risque est celui d’une faible participation des participants au réseau, après quoi le DPoS se transforme en PoS, et la collusion des représentants n’est pas à exclure.

Preuve d’enjeu louée (LPoS)

Ce type de PoS implique des actions de preuve de propriété louées. Il s’agit d’un groupe de participants au réseau qui louent leurs parts à des participants disposant d’une grande quantité de crypto-monnaie, formant ainsi un nœud. Grâce à la crypto-monnaie louée, les participants au réseau ont la possibilité de gagner leur part de crypto-monnaie en exploitant les nœuds ; sinon, les chances de recevoir des récompenses sont faibles en raison du petit nombre de participants au réseau sur l’ensemble du marché d’une crypto-monnaie donnée.

Le processus d’extraction de crypto-monnaies basé sur le consensus PoS est appelé forgeage. Il implique la création d’un nœud principal fonctionnant sur un ordinateur dédié qui est généralement toujours connecté à Internet. L’ordinateur dédié exécute un portefeuille de crypto-monnaies contenant la plus petite quantité de crypto-monnaies. Il n’est rentable pour les nœuds principaux que d’utiliser des crypto-monnaies dont la valeur de popularité est négligeable. Si leur valeur augmente, vous pouvez devenir un grand propriétaire et exploiter votre nœud maître.

• Proof of Stake est un protocole permettant d’ajouter de nouveaux blocs et de valider les transactions.
• Le PoS est plus respectueux de l’environnement et plus rapide, mais il tend à être centralisé – quiconque possède une quantité critique de jetons peut contrôler le réseau.
• Les systèmes PoS ont été créés comme une alternative à la preuve de travail, dans le but de surmonter ses inconvénients tels que la consommation massive d’énergie.

Points clés

Avantages et inconvénients de l’algorithme de preuve d’enjeu (PoS)

Au fur et à mesure que les technologies cryptographiques se développent, de plus en plus d’algorithmes de consensus différents apparaissent, chacun d’entre eux devant être meilleur que le précédent pour stimuler le développement des réseaux de blockchain. La preuve d’enjeu (Proof of Stake), l’un des mécanismes de consensus les plus populaires à l’heure actuelle, présente des avantages et des inconvénients.

Avantages de l’algorithme Proof of Stake (PoS)

Cet algorithme de consensus présente de nombreux avantages impressionnants.

1. Respect de l’environnement

La durabilité de la technologie cryptographique est une question brûlante, car les processus d’extraction de nouvelles monnaies et le maintien d’autres processus importants du système de la blockchain (y compris divers algorithmes de consensus, dont le PoS) consomment beaucoup d’énergie. Contrairement à d’autres types d’algorithmes, le PoS est un algorithme économe en énergie qui ne nécessite pas une consommation élevée en raison de l’optimisation des modèles mathématiques sur lesquels le mécanisme de consensus fonctionne. Cela permet de réduire la consommation d’énergie et de réduire considérablement l’impact environnemental du processus d’exploitation minière.

2. Niveau de sécurité élevé

Une attaque à 51 % est une attaque contre un réseau de blockchain. Elle se caractérise par le fait qu’une personne, un groupe ou une organisation prend le contrôle de la majorité du taux de hachage (puissance de hachage) du réseau. Dans ce cas, l’attaquant aurait le pouvoir de réorganiser ou de supprimer des transactions. Par exemple, la suppression de transactions permet à l’attaquant de dépenser deux fois des crypto-monnaies. L’attaquant peut également empêcher les confirmations de transactions ou l’exploitation minière par d’autres mineurs, ce qui peut entraîner des défaillances du réseau.

Dans le cas de l’algorithme PoS, pour réaliser une « attaque de 51 % », il faudrait posséder plus de la moitié de toutes les pièces en circulation d’une crypto-monnaie, ce qui représente une somme d’argent considérable. Même si un attaquant parvenait à réunir une telle somme, l’attaque deviendrait économiquement déraisonnable.

3. Faibles commissions

Les frais de commission deviennent souvent un obstacle pour les mineurs. Dans une certaine mesure, l’exploitation minière à l’aide de systèmes PoS est le meilleur choix pour de nombreux experts en matière d’exploitation de nouveaux blocs dans un réseau de registres distribués. Le système valide les transactions rapidement, les frais de commission sont faibles et il est facile à utiliser, ce qui permet d’obtenir des rendements élevés lors de l’extraction de nouveaux blocs dans le réseau de la blockchain. Par rapport au système de consensus par preuve de travail (PoW), le PoS offre des coûts très faibles pour l’extraction de nouveaux blocs, qui dépend toujours du réseau de la blockchain.

Inconvénients de l’algorithme Proof of Stake (PoS)

Parlons maintenant des inconvénients de cet algorithme de consensus.

1. Niveau élevé de centralisation

Ces fonds sont généralement détenus par quelques personnes. Par exemple, il est difficile de choisir un prix pour une ICO qui attirera le plus grand nombre d’acheteurs tout en veillant à ce qu’une grande quantité de fonds ne tombe pas entre les mains d’une seule personne. Au fur et à mesure que la monnaie s’accumule, les nœuds acquièrent une grande puissance de traitement dans le réseau. Les grands propriétaires peuvent voter pour décider du développement futur du réseau (comme dans NEO, etc.). Cela a un impact négatif sur la crédibilité de ce mécanisme de consensus pour de nombreux mineurs.

2. Le problème du « rien en jeu

La preuve du travail des participants est garantie par les lois physiques. S’ils sont coupables, ils ne peuvent pas « casser » l’équipement et récupérer l’électricité. Il s’agit d’une pénalité substantielle : ils gaspillent de l’électricité et ne gagnent pas d’argent. Dans le cas de la preuve d’enjeu, la pénalité n’existe qu’à l’intérieur du système : les joueurs contraires à l’éthique perdent les dépôts qu’ils ont gelés. Une fois que les utilisateurs se retirent, ils sont à l’abri. C’est le « rien en jeu » – la menace de créer une fourchette de devises en retirant ses fonds.

3. Limitation

Pour participer au réseau en tant que validateur, vous devez acheter une crypto-monnaie, pour laquelle vous devez dépenser de la monnaie fiduciaire – c’est-à-dire que vous devez investir dans cette entreprise d’une manière ou d’une autre. Parfois, les exigences du réseau peuvent être élevées et tout le monde ne peut pas se le permettre. D’autre part, plus le ratio de validateurs est élevé, plus il y a de chances qu’ils soient sélectionnés pour vérifier un bloc de transaction. Cependant, il y a toujours un risque : certains blocs ne sont pas vérifiés par une seule personne, mais, par exemple, par un groupe de personnes simultanément. Les meilleurs validateurs achètent délibérément des jetons et les consolident pour gagner le plus d’argent possible.

Différences entre PoS et PoW ?

La preuve de travail est un consensus qui nécessite la résolution de problèmes mathématiques complexes. Ainsi, les mineurs sont obligés d’utiliser

un équipement très puissant, consommant beaucoup d’énergie. Le fonctionnement de la preuve d’enjeu est différent. L’exploitation minière se fait en mettant en jeu une certaine quantité de monnaie du portefeuille. Plus ils en ont, plus ils ont de chances de devenir des validateurs de transactions, d’ajouter des blocs au réseau et d’obtenir des récompenses. Mais il existe d’autres différences entre les deux mécanismes de consensus.

Caractéristiques du consensus PoW

La tâche principale des mineurs consiste à résoudre des problèmes mathématiques complexes afin de générer de nouvelles valeurs de hachage pour les blocs à connecter. Ces blocs sont formés sur la base de la valeur de hachage du bloc précédent, ce qui permet de vérifier l’ensemble de la chaîne. Celui qui résout le problème le plus rapidement reçoit une récompense sous forme de crypto-monnaie.

Les chaînes de blocs basées sur ce consensus présentent de sérieuses vulnérabilités. Si des mineurs ayant un taux de hachage supérieur à 50 % du taux de hachage total du réseau apparaissent dans le grand livre distribué, ils peuvent contrôler la blockchain. Il s’agit de l’attaque des 51 % évoquée plus haut.

Lorsqu’ils utilisent la « preuve de travail » consensuelle, les mineurs perçoivent des revenus en ajoutant de nouveaux blocs. Ils paient également une partie de la commission prélevée lorsque les utilisateurs effectuent des transactions sur la plateforme.

Caractéristiques du consensus PoS

Lors de l’utilisation de la « preuve de propriété », les nœuds du réseau agissent en tant que validateurs. La mise en jeu d’argent sur leurs comptes est un gage et une garantie de l’existence de validateurs dans le réseau et de l’exactitude de leurs nœuds.

Tout d’abord, les nœuds qui possèdent le plus de pièces peuvent attacher un bloc et vérifier les transactions. Avant de parvenir à un consensus entre les blocs, la monnaie dans le portefeuille de l’utilisateur est gelée. L’ensemble du processus est automatique. Les validateurs sont rémunérés pour cette activité.

Deuxièmement, dans le consensus PoS, le risque d’une « attaque à 51 % » existe toujours. Toutefois, pour cela, le nœud « voyou » doit posséder au moins 51 % de toutes les pièces en circulation. En d’autres termes, cela n’a aucun sens. Si quelqu’un veut acheter autant de jetons, il augmentera le taux. Si le montant est réinitialisé, il s’effondrera.

Troisièmement, le système récompense les transactions vérifiées dans le cadre du consensus PoS, qui sont payées par le réseau. La vérification est plus rapide et le réseau fonctionne plus efficacement que son homologue « preuve de travail ».

Blockchains connues utilisant le mécanisme de consensus Proof of Stake

La plupart des blockchains postérieures à Ethereum utilisent le mécanisme de consensus Proof of Stake. En règle générale, chaque mécanisme est modifié en fonction des besoins du réseau. Nous y reviendrons plus en détail ci-dessous. Ethereum lui-même est passé au consensus par preuve d’enjeu avec la mise à jour Ethereum 2.0.

Ethereum

Ethereum est une plateforme polyvalente de contrats intelligents utilisée pour exécuter des applications décentralisées. Sa valeur principale n’est pas son Ether (ETH) natif, mais l’opportunité offerte par la machine virtuelle EVM.

Auparavant, l’Ether fonctionnait selon l’algorithme PoW, qui nécessitait de résoudre en permanence des problèmes mathématiques complexes. Pour ce faire, les mineurs créaient d’immenses fermes dotées de puissants équipements informatiques, consommant des mégawatts d’électricité. Avec le passage au PoS, seul l’argent doit être stocké dans un portefeuille Ethereum connecté à Internet pour valider les transactions. Les fermes minières ne sont plus nécessaires, ce qui permet d’économiser une consommation d’énergie équivalente à celle d’un pays entier.

Polkadot

Polkadot est un protocole de réseau basé sur l’algorithme de consensus PoS qui permet de transférer n’importe quelle donnée entre les blockchains (et pas seulement des jetons). Cela signifie que le réseau est un véritable environnement d’application multi-chaînes où des choses comme l’enregistrement inter-chaînes et le calcul inter-chaînes sont possibles. Simplifions : dans le réseau Ethereum, l’allocation d’enregistrement ne se produit qu’entre les utilisateurs d’un réseau donné (chaîne). En revanche, dans Polkadot, les informations sont stockées sur des appareils fonctionnant sur tous les réseaux intégrés dans le protocole.

Avalanche

Avalanche (AVAX) est une plateforme innovante de contrats intelligents créée par Ava Labs. Il s’agit d’une blockchain à usage général qui donne la priorité à la décentralisation, à la sécurité et à l’évolutivité tout en réduisant les coûts et en offrant des transactions rapides.

Le réseau Avalanche se compose de trois blockchains indépendantes : X Chain, C Chain et P Chain. Chaque chaîne a un objectif distinct, ce qui est différent des méthodes utilisées par Bitcoin (BTC) et Ethereum (ETH), où tous les nœuds vérifient toutes les transactions. La séparation de ces tâches de calcul offre à Avalanche un débit plus élevé sans sacrifier la décentralisation.

Solana

Solana est un système de crypto-monnaie innovant conçu pour soutenir des applications décentralisées évolutives (DApps). L’une des principales caractéristiques de Solana est son système de consensus par preuve d’enjeu (PoS) soutenu par Tower Consensus. Il s’agit d’une variante du système Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), qui permet aux réseaux distribués de parvenir à un consensus même en présence de nœuds malveillants.

Tower Consensus réduit la puissance de calcul nécessaire à la validation des transactions en utilisant cette horloge synchrone, puisqu’il n’a plus besoin de calculer les horodatages des transactions précédentes. Cela permet à Solana d’atteindre un débit supérieur à celui de la plupart de ses concurrents.

Cardano

Cardano est une plateforme de registre distribué à source ouverte, décentralisée et évolutive, basée sur la preuve d’enjeu (Proof of Stake). Il s’agit de l’une des blockchains les plus stables, les plus fiables et les plus mathématiquement vérifiées de notre époque, qui fonctionne depuis plus de cinq ans sans interruption. La création de Cardano visait à accomplir des tâches similaires, telles que le lancement de contrats intelligents et la création de DApps. En particulier, le développement et l’utilisation du protocole Proof of Stake (PoS) ont permis à Cardano de se développer.

Cardano à un niveau supérieur, en offrant un débit et une vitesse de transaction élevés, en mettant les DApps à la disposition de tous les participants et en résolvant les problèmes d’interopérabilité avec le reste de la blockchain.

Chaîne intelligente de Binance (BSC)

Binance Smart Chain (BSC) est un réseau blockchain de contrats intelligents lancé par la principale bourse mondiale de crypto-monnaies Binance. Il a été officiellement lancé en septembre 2020 dans le but de fournir des services de finance décentralisée (DeFi) performants et peu coûteux, ainsi qu’une plateforme de développement d’applications.

BSC est un réseau blockchain parallèle à Binance Chain, adoptant le mécanisme de consensus Proof of Stake (PoS). Par rapport à Binance Chain, BSC a un débit de transaction plus élevé et des frais de transaction plus faibles, tout en offrant une fonctionnalité de contrat intelligent, permettant aux développeurs de créer diverses applications décentralisées (DApps) et des actifs numériques.

Polygone

Polygon est un réseau de mise à l’échelle Ethereum visant à résoudre les problèmes d’évolutivité, d’interopérabilité et d’expérience utilisateur sur le réseau Ethereum. Il était initialement connu sous le nom de Matic Network avant d’être rebaptisé Polygon.

Polygon fournit une solution efficace pour atteindre des vitesses de transaction plus rapides, des frais de transaction plus faibles et une meilleure expérience utilisateur en adoptant diverses technologies et structures en couches.

Base

Base blockchain est une plateforme qui fournit des solutions efficaces, sûres et transparentes pour l’échange d’actifs numériques, offrant aux utilisateurs un environnement d’échange décentralisé grâce à la technologie blockchain et garantissant l’efficacité, la sécurité et la transparence des transactions.

Bottom Line

Le développement de la technologie des registres distribués a créé un écosystème entier composé de tendances cryptographiques interconnectées, chacune évoluant à un rythme étonnant. Les algorithmes de consensus PoS et PoW sont parmi les algorithmes les plus populaires aujourd’hui, aidant à systématiser le processus d’exploitation minière et apporteront certainement des contributions significatives à la création et au développement de nouveaux systèmes de consensus plus avancés à l’avenir, amenant la technologie numérique à un tout autre niveau.