Proof-of-Work et Proof-of-Stake... tout comprendre aux consensus des blockchains

Dans l’article Tout comprendre à la Blockchain en 5 questions, nous vous expliquions qu’une fois plusieurs transactions validées, un « Bloc » était créé.

Le Proof Of Work (Preuve de travail) et le Proof Of Stake (Preuve d’enjeu) sont les principaux mécanismes de consensus qui permettent la sécurisation d’un réseau et encouragent un groupe décentralisé de participants à coopérer pour le bien collectif de ce réseau. On pourrait présenter le consensus comme le « règlement intérieur » de la blockchain qui doit être suivi à la lettre pour qu’un bloc soit créé. 

Dès lors qu’il respecte les règles du consensus, n’importe qui dans le monde peut participer à la sécurisation du réseau peu importe où il se trouve, ce qui permet une décentralisation totale et personne n’a donc de contrôle direct sur les Blockchains de crypto-monnaies tel que Bitcoin, Monero, LTC, etc.

Ces consensus permettent de créer un système robuste sans tiers de confiance tout en rémunérant de façon égalitaire chaque membre participant à la sécurisation du réseau.

LE PROOF-OF-WORK ou PREUVE DE TRAVAIL

Le mécanisme de consensus Proof-of-Work incite les mineurs du réseau à utiliser leur puissance de calcul pour accomplir une tâche spécifique.

C’est au début des années 90 que ce consensus a été proposé en tant que système de prévention des courriers indésirables. Il était demandé aux utilisateurs de résoudre un problème cryptographique avant de pouvoir envoyer un e-mail.

Puis, en janvier 2009, l’auteur du livre blanc de Bitcoin, connu sous le pseudonyme de Satoshi Nakamoto, lance le protocole Bitcoin.

Ce système de monnaie électronique pair-à-pair intègre une nouvelle version du mécanisme PoW, elle repose sur une compétition cryptographique. Les utilisateurs rivalisent pour obtenir le droit de proposer de nouvelles entrées dans le registre en utilisant la puissance de leur ordinateur.

Les mineurs de Bitcoin utilisent un algorithme de hachage cryptographique pour générer aléatoirement des hachages de 64 caractères. Ils tentent de produire un hachage qui commence par un certain nombre de zéros, tel que défini par l’algorithme de difficulté. Le mineur qui parvient à obtenir ce hachage gagne le droit de proposer un nouveau bloc de transactions à la blockchain.

Si le réseau valide le bloc, le mineur reçoit une récompense, sinon, le bloc est rejeté et ses efforts sont perdus.

Beaucoup de machines différentes existent pour sécuriser les différents réseaux, comme par exemple les ASIC (Application-Specific Integrated Circuits) qui permettent le minage de Bitcoin, et donc la sécurisation du réseau.

D’autres cryptomonnaies sont concernées par le Proof-of-Work mais certaines ont fait le choix d’évoluer avec le temps pour passer en Proof-of-Stake et réduire leur consommation d’énergie…

LE PROOF-OF-STAKE ou PREUVE D’ENJEU

Contrairement au PoW, le Proof-of-Stake utilise une autre manière d’inciter les utilisateurs du réseau à se comporter honnêtement.

En effet, quelques années après le lancement de Bitcoin, en 2012 plus exactement, deux développeurs nommés Scott Nadal et Sunny King créent le mécanisme de consensus PoS pour proposer une alternative à la consommation énergique du PoW.

Comment ? Avec le Proof-of-Stake, les participants au réseau verrouillent les tokens natifs d’un protocole pour valider de nouveaux blocs de transactions. En échange, ils reçoivent des récompenses de staking, souvent sous forme d’intérêts sur les cryptoactifs stakés (verrouillés).

Plusieurs blockchains PoS de premier plan, telles qu’Ethereum, Cardano, ou encore Polkadot, utilisent des algorithmes spécifiques pour sélectionner les utilisateurs (stakers) qui forgeront de nouveaux blocs.

Bien que ceux avec le plus de tokens stakés aient généralement plus de chances de valider un bloc, une part de randomisation est intégrée pour garantir l’équité, offrant ainsi à tous les participants une chance de gagner des récompenses.

Dans la plupart des blockchains PoS, les validateurs sont désignés pour vérifier les blocs de transactions et reçoivent des récompenses, souvent sous forme d’intérêts annuels.

Les utilisateurs qui ne disposent pas des moyens techniques ou financiers pour devenir validateurs peuvent regrouper leurs fonds avec d’autres investisseurs dans un pool de staking. Des opérateurs qualifiés gèrent ces pools, et les récompenses sont ensuite réparties entre les investisseurs et les opérateurs.

CONCLUSIONS

Ces deux mécanismes de consensus ont tous deux avantages et inconvénients. Contrairement au Proof of Work, qui est très énergivore en raison de l’augmentation constante de la difficulté de minage, le Proof of Stake consomme beaucoup moins d’énergie.

Cependant, les implications en matière de sécurité diffèrent entre les algorithmes.

Le Proof-of-Work l’emporte grâce à la nécessité de contrôler au moins 51% de la puissance du réseau pour une attaque, ce qui est extrêmement difficile à réaliser.

En revanche, avec le Proof-of-Stake, une entité malveillante qui détient 51% des jetons devient presque invincible, laissant peu de solutions non destructrices pour contrer cette menace.

Il existe également un problème de centralisation au travers des deux algorithmes :

• PoW : À mesure que la difficulté des problèmes mathématiques augmente, d’énormes pools de minage émergent et finissent par détenir une grande partie du réseau.
• PoS : Pour forger de nouveaux blocs, il faut verrouiller un minimum de jetons. Si ce seuil est trop élevé, seuls ceux qui peuvent se le permettre ou les grosses pools pourront construire des blocs.

L’algorithme Proof-of-Stake, plus récent, corrige certaines limites du Proof-of-Work. Il se distingue par une meilleure scalabilité, permettant au réseau de s’adapter efficacement à une forte demande.

Cet algorithme offre des transactions beaucoup plus rapides et moins coûteuses, répondant aux besoins d’un réseau en expansion.