Introduction

Faisons un exercice d'imagination : pensez à la blockchain comme à un corps humain.

Naturellement, chaque organe fonctionne dans un mécanisme de consensus avec tous les autres, de sorte que l'organisme entier fonctionne en conséquence dans tous les processus de la vie. C'est aussi le cas pour la blockchain ; un protocole est nécessaire. Ce protocole spécifiera comment les utilisateurs interagissent les uns avec les autres dans ce réseau distribué à l'échelle mondiale, c'est-à-dire le processus de sélection des blocs, comment les nœuds du réseau valident les transactions et, surtout, comment le réseau encourage l'intégrité des participants.

Il existe plusieurs types de mécanismes de consensus dans l'espace blockchain qui protègent les réseaux contre les attaques Sybil et assurent la validité des transactions. Dans cet article, nous allons analyser les plus significatives : Proof of Work et Proof of Stake.

POW consiste à résoudre des problèmes mathématiques complexes afin de valider des transactions à l'aide d'ordinateurs puissants (plates-formes de minage). En revanche, le POS utilise des validateurs qui traitent les transactions et sécurisent le réseau en utilisant beaucoup moins de puissance de calcul en raison de différents mécanismes de consensus.

N'ayez pas peur de la longueur de cet article. C'est facile de passer par là. Tout est catégorisé sur tous les points clés que vous devez savoir. Mais si vous voulez toujours en savoir plus après l'avoir lu, nous sommes heureux de répondre à toutes les pensées emmêlées que vous pourriez avoir sur ce sujet.

Installez-vous confortablement sur votre canapé, votre chaise de bureau ou votre siège de métro et profitez-en !

The Merge : Pourquoi est-il important de s'y intéresser ?

Avant de plonger là-dedans, faisons une courte insertion ici pour comprendre le sujet de manière holistique. Parlons de The Merge !

Qu'est-ce que c'est? C'est la récente transition d'Ethereum de Proof of Work à Proof of Stake (15 septembre 2022). Ethereum est la blockchain la plus utilisée et l'une des plus populaires. La fusion était prévue depuis longtemps et a toujours fait partie de leur feuille de route, mais ne s'est concrétisée que cet automne.

Le POW a sécurisé le réseau Ethereum de Genesis (juillet 2015) jusqu'à The Merge (septembre 2022). Une nouvelle ère a commencé. Cette évolution importante implique que les piqueurs deviennent les validateurs de la blockchain. Par conséquent, les mineurs ne sont plus nécessaires. Au lieu de cela, les validateurs ont maintenant la responsabilité de traiter la validité de toutes les transactions et la création de nouveaux blocs.

Les raisons les plus importantes du changement ? La fusion était une décision stratégique conforme à la vision d'Ethereum, pour apporter plus d'évolutivité, de sécurité et de durabilité à sa blockchain. Ainsi, la consommation d'énergie est considérablement réduite (d'une estimation de 99,95 %), est plus respectueuse de l'environnement et a une sécurité accrue.

Une note à retenir

Si l'une des blockchains les plus populaires passe de POW à POS, il est temps d'examiner les deux mécanismes de consensus avec plus d'attention et de comprendre les différences.

Il convient de noter que les deux mécanismes de consensus ont une manière de coordonner les nœuds pour convenir de la validité des transactions et du fonctionnement du réseau.

➙ PREUVE DE TRAVAIL
Comment ça fonctionne

La preuve de travail est un mécanisme de consensus dans lequel la puissance de calcul est utilisée pour vérifier les transactions de crypto-monnaie et sécuriser la blockchain. Ce modèle utilise des mineurs qui mettent en œuvre le processus de minage - l'opération d'essais et d'erreurs pour résoudre une équation cryptographique concernant le bloc candidat.

Les mineurs sont en constante compétition les uns avec les autres pour savoir qui résoudra le problème en premier. Ainsi, pour chaque "casse-tête mathématique", il y a beaucoup de mineurs qui essaient de le résoudre en même temps. Et la seule façon de le faire est de faire une énorme quantité d'essais et de suppositions jusqu'à ce que ce soit fait. Ainsi, un mineur testera différentes valeurs uniques (également appelées nonces) jusqu'à ce qu'il trouve la bonne.

Et vous savez ce qu'ils disent; le gagnant remporte tout ! Celui qui le résout finalement annonce d'abord la bonne nouvelle à l'ensemble du réseau, afin qu'ils vérifient son travail. Après cela, il a le pouvoir d'ajouter un nouveau bloc de transactions et d'obtenir une récompense afférente - comme une crypto-rémunération pour un bon travail !

Techniquement‌, le processus d'extraction ressemble à un hachage en arrière. Le but est de déterminer un nombre inférieur au hash du bloc, afin d'être accepté. Ceci est également appelé le hachage cible. Le problème devient de plus en plus difficile à résoudre, à mesure que la cible diminue.

Les utilisateurs détectent la falsification dans la pratique grâce à des hachages et de longues chaînes de chiffres. Ajouter plus de capacité de calcul au réseau signifie rendre les calculs plus difficiles. Par conséquent, les coûts de création de nouveaux blocs augmentent également. C'est pourquoi les mineurs doivent améliorer l'efficacité de leur processus minier afin de maintenir un équilibre économique positif.

Avantages du PoW

Résistant à 51% des attaques

C'est l'un des mécanismes de consensus de résistance Sybil les plus populaires. Ok, traduisons ça. Un mécanisme de résistance Sybil implique la protection d'un réseau blockchain contre les attaques Sybil, telles que les nœuds de spam ou les attaques à 51%.

Ce mécanisme de consensus a déjà prouvé sa grande capacité de maintenir un réseau décentralisé sécurisé et sécurisé pour les importantes chaînes de blocs PoW. Il a été testé au combat tout au long de l'histoire de la cryptographie. Donc… nous avons un haut niveau de sécurité éprouvé pour PoW.

Des coûts énormes seraient nécessaires pour effectuer une attaque à 51% sur une blockchain PoW établie. En raison de la consommation massive d'énergie, cela coûterait plus cher que les bénéfices. C'est pourquoi il est (presque) impossible pour un mauvais acteur d'adopter un comportement malveillant sur le réseau. Mais le défi est toujours là pour les plus petites blockchains PoW.

Décentralisation

Un autre avantage d'une blockchain PoW est la décentralisation. Les mineurs opèrent à partir d'emplacements répartis dans le monde entier. Néanmoins, on considère qu'en raison des énormes systèmes informatiques puissants, les pools miniers pourraient contrôler l'opération, provoquant une centralisation.

Facile à vérifier la solution

Même s'il est difficile pour les mineurs de résoudre l'équation, il est vraiment facile pour la communauté de vérifier l'exactitude de la solution lorsqu'un mineur la trouve. Fiabilité - VÉRIFIÉ !

Inconvénients du PoW

Consommation d'énergie massive

Il y a longtemps, lorsque les problèmes à résoudre n'étaient pas aussi difficiles qu'aujourd'hui, le processus de minage n'impliquait pas l'utilisation d'ordinateurs puissants. Et bien... ce n'est plus le cas !

Par conséquent, la preuve de travail nécessite désormais l'utilisation d'une quantité importante d'électricité. Il existe même des études qui affirment que seuls les mineurs de Bitcoin consomment autant d'énergie que la Suisse. Cependant, une partie de celle-ci est constituée d'énergies renouvelables.

Quand on y pense, une grande partie de cette énergie est plutôt gaspillée, car un seul mineur résout l'équation, donc tous les autres consomment l'énergie sans gain.

Ces éléments contribuent aux émissions, à la pollution et à d'autres empreintes locales nocives.

Consommation de temps

Le processus d'exploitation minière prend du temps... tout comme les bons résultats dans la vie, n'est-ce pas ? Mais lorsqu'une telle question est en jeu, le processus d'essais et d'erreurs peut prendre trop de temps. Le temps consommé pourrait être l'un des plus gros inconvénients d'une blockchain PoW. Sans parler de la faible vitesse de transaction.

Vulnérable aux attaques physiques

Et il n'y a pas que ça. PoW utilise un excellent équipement spécialisé, qui est parfois énorme, et avec du matériel avancé. Imaginez d'énormes machines. Ils sont impossibles à cacher. Cela peut être un grand inconvénient, car Pow est enraciné dans le monde physique, donc assez vulnérable aux attaques physiques.

Gestion de la chaleur

Comme on peut s'y attendre, ces ordinateurs gigantesques fonctionnent encore et encore, sans interruption. Nul doute que sans un système de refroidissement efficace, tout l'engrenage se briserait en un rien de temps.

Coûts et ressources élevés

Matériel spécifique de qualité, contrôlé. Système de refroidissement, vérifié. Temps perdu, vérifié. Beaucoup d'espace, vérifié. BEAUCOUP d'argent investi, vérifié. Frais coûteux dans le réseau, vérifié. Tout en un, PoW nécessite des ressources considérables.

Limites d'évolutivité

Comme l'évolutivité est l'un des trois principaux composants d'un trilemme de blockchain (décentralisation, sécurité et évolutivité), il est obligatoire de l'examiner avec un regard sérieux. C’est tout un sujet en soi, nous allons donc l’analyser plus en détail dans un autre article. Mais il est important de noter ici qu'une blockchain PoW a du mal à maintenir certaines choses : la petite taille de bloc (1 Mo) qui ne peut pas supporter un nombre élevé de transactions, le temps de transaction lent, etc.

Le résultat?

Même si Bitcoin a été l'une des premières blockchains à utiliser ce mécanisme de consensus, et l'utilise encore aujourd'hui, ce n'est plus durable à long terme. Un système de preuve de travail présente de nombreux inconvénients, de sorte que de nombreuses autres chaînes de blocs fonctionnent sur des mécanismes de consensus alternatifs plus efficaces, tels que la preuve de participation.

➙ PREUVE DE PARTICIPATION

Comment ça fonctionne

La preuve de participation (PoS) n'utilise pas la puissance de l'ordinateur pour résoudre des équations mathématiques. Au lieu de cela, les participants au réseau doivent jalonner l'actif natif du réseau pour parvenir à un consensus distribué. Entièrement virtuellement.

Ok, allons-y étape par étape. La preuve de participation est un mécanisme de consensus pour une blockchain. Beaucoup le voient comme une meilleure alternative au PoW, car il est respectueux de l'environnement et n'utilise pas la puissance énergétique massive du PoW.

Si dans le mécanisme PoW, nous avions des mineurs qui étaient en charge du processus de minage, dans PoS, nous avons des validateurs, de la frappe et du jalonnement.

Afin d'authentifier les transactions et de parvenir à un consensus distribué, et éventuellement de créer un nouveau bloc, les participants au réseau doivent engager une participation. Cela signifie qu'ils doivent bloquer leurs pièces dans l'écosystème sous la forme d'une mise, dans un contrat intelligent. C'est comme les mettre en attente quelque part. Parce qu'ils misent leurs pièces, ils sécurisent le réseau.

La probabilité d'un validateur choisi est déterminée sur la base de diverses combinaisons de sélection aléatoire. Mais le processus n'est pas entièrement aléatoire. Il y a de meilleures chances pour qu'un validateur soit choisi s'il a un plus grand nombre de pièces mises en jeu et pour une durée plus longue (sélection basée sur l'âge des pièces). Plus de chances, plus de puissance dans la création de nouveaux blocs. Et, Bien sûr, des récompenses plus importantes sous la forme de frais de réseau. Cet algorithme de sélection comprend également un processus aléatoire, afin de le rendre équitable pour tous les participants du réseau.

Les validateurs parient sur les meilleurs blocs qu'ils jugent dignes d'être ajoutés à la blockchain. Lorsqu'un nouveau bloc est ajouté, les validateurs reçoivent une récompense proportionnelle à la mise.

Si un validateur approuve une transaction frauduleuse et que les autres nœuds n'approuvent pas le bloc, le validateur perd la totalité du montant jalonné et il est marqué comme un "mauvais" validateur par l'algorithme. Selon la gravité du comportement du validateur, une punition partielle - appelée cinglement - peut lui être appliquée.

Plongeons-nous dans les avantages de ce mécanisme de consensus !

Avantages du PoS

La preuve de participation a été créée et conçue comme une alternative au mécanisme de consensus de la preuve de travail. Il vise à résoudre les principaux problèmes de PoW et à satisfaire le trilemme de la blockchain.

Efficacité énergétique
Comme l'électricité importante utilisée par le mécanisme PoW est au cœur de toutes les discussions à ce sujet et un facteur principal de critique des crypto-monnaies, il est bon de savoir que PoS utilise BEAUCOUP MOINS d'énergie.

Le point de vente n'a pas besoin d'ordinateurs aussi puissants pour fonctionner 24h/24 et 7j/7, il y a donc moins de consommation d'énergie. Pas de concurrence entre les validateurs, donc une charge moindre sur la blockchain.

Décentralisation

Au niveau matériel, le jalonnement est plus décentralisé que l'exploitation minière. Pourquoi? Parce qu'il est très facile de l'exécuter à partir d'un appareil normal (comme votre ordinateur portable ou mobile personnel) qui ne nécessite pas d'équipement matériel puissant. Ainsi, tout le monde dans le monde peut sécuriser le réseau et miser ses pièces plus facilement, ce qui rend le réseau décentralisé.

Sécurité

Parlons d'abord des validateurs. Ils exécutent les nœuds qui sécurisent le réseau. Disons que cela leur ouvre la possibilité d'attaquer le réseau. Mais, il y a un mais… Si un validateur tente d'endommager le réseau, il est très facile pour les autres de le voir et de ne pas donner leur « OK » sur le bloc. Les choses empirent pour le mauvais validateur. Non seulement il perd tous les montants misés, mais il pourrait également être interdit de processus de validation ultérieurs par les autres validateurs honnêtes.

Deuxièmement, il est assez peu pratique, très coûteux et presque impossible d'attaquer le réseau dans un système PoS. L'attaquant n'aurait pas besoin d'avoir 51% de la puissance de traitement comme dans PoW, mais plus de 50% de la crypto-monnaie totale de ce réseau. Vous savez ce que cela signifie ? Qu'il doit acheter plus de la moitié des crypto-monnaies du réseau. C'est tout simplement trop cher. C'est-à-dire s'il reste suffisamment de pièces à acheter. Et même si, disons, le mauvais validateur en arrive à ce point, il ne lui serait d'aucun avantage de dépenser tout l'argent pour rien. Dans le PoS, l'attaquant a toutes les chances d'être attaqué par le réseau.

Évolutivité

Lorsque nous parlons d'évolutivité, nous nous référons à la puissance de traitement, aux performances de la blockchain et à l'efficacité. Ainsi, la preuve de participation a des transactions plus rapides et plus sécurisées avec des frais moins élevés et moins d'énergie utilisée. De plus, les blocs sont approuvés plus rapidement que dans PoW.

Transactions plus rapides

Il existe un moyen plus rapide de valider les transactions dans une blockchain PoS, ce qui augmente considérablement la vitesse des transactions.

Résistant à la censure

Parce que les blockchains PoS sont entièrement numériques, elles n'ont pas besoin d'énormes espaces pour déposer l'équipement minier. Ainsi, il n'a pas un climat réglementaire hostile.

Efficacité des coûts

Pas de matériel coûteux, plus d'argent dans la poche. Tellement oui ! Nous sommes sur la même page ici, n'est-ce pas?

Empreintes écologiques et carbone

Enfin, et ce n'est pas le moins important, la preuve de participation a moins d'effets sur l'environnement et d'empreinte carbone en raison d'une consommation d'énergie moindre.

Inconvénients du PoS
Bien que la preuve de participation présente de nombreux avantages, elle peut également présenter quelques inconvénients. Tout dépend du réseau !

Validateurs avec de grandes participations

Si un validateur détient une part importante des nœuds du réseau, il a de meilleures chances d'être sélectionné plus fréquemment pour vérifier les transactions, ce qui entraîne une influence démesurée et des récompenses plus élevées. Avec le temps, cela pourrait conduire à une centralisation.

Nouvelle technologie
La preuve de participation est comme un adolescent par rapport à la preuve de travail mature. Il est plus jeune, et il a sans doute moins "d'expériences de vie". Il n'a donc pas encore prouvé sa pleine capacité. Il a encore des défauts et est en train de les réparer.

Le problème du "Rien en jeu"

Les créateurs de blocs, donc les validateurs, peuvent ne rien avoir à miser lorsqu'un fork se produit dans la blockchain.

Limites d'accessibilité

Cela ne signifie pas que c'est un système très compliqué, et il est difficile pour quiconque d'y participer. Non. Cela signifie seulement que vous devez posséder des crypto-monnaies natives dans une blockchain. Vous pouvez le faire soit en achetant de la crypto avec fiat, soit en échangeant des pièces avec les pièces nécessaires et compatibles. C'est toujours moins cher que de posséder du matériel spécialisé, n'est-ce pas ?

CONCLUSION

La preuve de travail et la preuve de participation sont l'un des mécanismes de consensus les plus importants utilisé par la plupart des blockchains. Chacun a des avantages et des inconvénients. Mais en tenant compte du fait que le Proof of Stake est plus efficace, plus évolutif et avec moins de consommation d'énergie, nous parions dessus. Ethereum l'a fait aussi. 🙂

Si vous souhaitez vous familiariser avec une autre blockchain Proof of Stake, pensez à MultiversX (ancien réseau Elrond, peut-être que cela vous est encore plus familier). Depuis l'annonce du X Day, nous l'appelons MultiversX). Il fonctionne sur un mécanisme Secure Proof of Stake depuis le lancement du réseau principal (juillet 2020) et c'est une blockchain hautement évolutive, rapide et sécurisée. De plus, il a des émissions de carbone négatives et peut traiter plus de 15 000 transactions par seconde (ils ont même atteint 260 000 TPS lors des tests). N'oubliez pas qu'Ethereum peut effectuer 20 TPS et Bitcoin 7 TPS. Sans oublier que MultiversX dispose d'un nombre considérable de validateurs (3200) qui assurent la sécurité de la blockchain.

POINTS CLÉS À RETENIR

• ► La preuve de travail et la preuve de participation sont les mécanismes de consensus les plus populaires.
• ► PoW consiste à résoudre des problèmes mathématiques complexes afin de valider des transactions. Le processus s'appelle l'exploitation minière.
• ► Dans PoW, les mineurs s'affrontent et un seul d'entre eux gagne et remporte la récompense.
• ► PoW a été à peu près testé au combat tout au long de l'histoire de la cryptographie et a prouvé qu'il est sécurisé.
• ► Le PoW présente quelques inconvénients importants, le plus important étant la consommation massive d'énergie.
• ► La preuve de participation (PoS) a été créée comme mécanisme de consensus alternatif à la preuve de travail.
• ► Outre la partie matérielle nécessaire, le PoS est purement numérique et fonctionne à l'échelle mondiale, dans une approche décentralisée et respectueuse de l'environnement.
• ► Dans PoS, nous avons des validateurs, des frappes et des jalonnements.
• ► PoS utilise des validateurs qui traitent les transactions et sécurisent le réseau.
• ► PoS n'a pas besoin d'ordinateurs puissants et peut fonctionner à partir d'un appareil normal partout dans le monde.

BON À SAVOIR

• ► 6,25 bitcoins. C'est le montant qu'un mineur reçoit actuellement pour extraire un bloc jusqu'en 2024, date à laquelle la prochaine période de réduction de moitié commence. Après cela, la récompense de bloc tombera à 3,125 BTC par bloc.
• ► Les mineurs créent un nouveau bloc bitcoin toutes les ~10 minutes.
• ► La preuve de travail a été créée afin de lutter contre les spams et autres abus de service.
• ► Créé en 1993, "Proof of Work" a obtenu son nom officiel en 1997, mais n'est devenu populaire qu'avec le célèbre papier A Peer-to-Peer Electronic Cash System de Satoshi Nakamoto.
• ► La blockchain Bitcoin utilise la fonction hashcash POW (SHA256) comme noyau de minage, donc des appareils spécialisés (mineurs ASIC) sont utilisés pour miner, en raison de la plus grande difficulté de minage.
• ► En période de marché haussier, les blockchains PoW ont généralement des pics de gaz, ce qui rend les transactions plus coûteuses.
• ► L'attaque Sybil la plus connue pour toutes les blockchains est « l'attaque 51% ».
• ► Le mot « Sybil » vient du pseudonyme d'une femme qui a été soignée pour un trouble dissociatif de l'identité.
• ► Dans la blockchain MultiversX (Elrond), un validateur est choisi au hasard pour créer un nouveau bloc toutes les 6 secondes.
• ► Lorsque tous les participants du réseau s'accordent sur une transaction, ils sont tolérants aux pannes byzantines (BFT). Le concept de BFT vient du problème du général byzantin, un problème de théorie des jeux qui décrit le défi de parvenir à un consensus entre des parties décentralisées, sans compter sur une partie centrale de confiance. Une attaque coordonnée est nécessaire pour remporter la victoire. Ils perdent s'ils n'ont pas une attaque coordonnée et frappent à des moments différents.
• ► Crypto-monnaies PoW : Bitcoin (BTC), Litecoin (LTC), Dogecoin (DOGE)
• ► Cryptomonnaies PoS : Ethereum (ETH 2.0), Elrond (EGLD), Cardano (ADA), Algorand (ALGO), Polkadot (DOT), Solana (SOL).

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