TL;DR
La preuve de travail (PoW) et la preuve de participation (PoS) sont les mécanismes de consensus les plus courants. Ils sont adoptés par les principales cryptomonnaies pour sécuriser leur réseau.
La preuve de travail est utilisée dans Bitcoin pour valider les transactions et sécuriser le réseau. Entre autres choses, PoW évite les doubles dépenses. La blockchain est sécurisée par des participants appelés mineurs, qui utilisent la puissance de calcul pour concourir pour le droit de confirmer de nouveaux blocs et de mettre à jour la blockchain. Un mineur qui réussit sera récompensé en BTC par le réseau. Depuis décembre 2021, un mineur peut obtenir une récompense globale de 6,25 BTC plus les frais de transaction en exploitant avec succès un bloc Bitcoin.
La principale différence entre PoW et PoS réside dans la manière dont ils déterminent qui doit valider un bloc de transactions. La preuve d’enjeu est l’alternative la plus populaire à la preuve de travail. Il s’agit d’un mécanisme de consensus qui vise à améliorer certaines des limites du PoW, telles que les problèmes d’évolutivité et de consommation d’énergie. Dans PoS, les participants sont appelés validateurs. Ils n’ont pas besoin d’utiliser du matériel puissant pour rivaliser pour avoir la chance de valider un bloc. Au lieu de cela, ils doivent mettre en jeu (verrouiller) la crypto-monnaie native de la blockchain. Le réseau sélectionne ensuite un gagnant en fonction du montant de crypto mis en jeu, qui sera récompensé d'une proportion des frais de transaction du bloc qu'il valide. Plus il y a de pièces mises en jeu, plus les chances d’être choisi comme validateur sont élevées.
Introduction
Pour garantir la validité des transactions enregistrées sur une blockchain, ces réseaux adoptent différents mécanismes de consensus. La preuve de travail (PoW) est la plus ancienne. Créé par Satoshi Nakamoto, il est considéré par beaucoup comme l’une des alternatives les plus sûres. La preuve de participation (PoS) a été créée plus tard, mais elle est désormais visible dans la plupart des projets altcoin.
Outre Bitcoin, PoW est également utilisé dans d’autres crypto-monnaies majeures comme Ethereum (ETH) et Litecoin (LTC). En revanche, le PoS est utilisé par Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) et d'autres altcoins. Il convient de noter qu’Ethereum prévoit de passer du PoW au PoS en 2022.
Qu'est-ce que la Preuve de Travail (PoW) et comment ça marche ?
La preuve de travail (PoW) est l'algorithme de consensus adopté par le réseau Bitcoin et de nombreuses autres crypto-monnaies pour éviter les doubles dépenses. Il a été introduit par Satoshi Nakamoto dans le livre blanc Bitcoin, publié en 2008.
Essentiellement, PoW détermine comment la blockchain Bitcoin parvient à un consensus distribué. Il est utilisé pour valider les transactions peer-to-peer de manière sans confiance, sans avoir recours à des intermédiaires tiers.
Sur un réseau PoW comme celui de Bitcoin, les transactions sont vérifiées par les mineurs. Ce sont des participants qui utilisent une grande quantité de ressources pour garantir que le réseau continue de fonctionner correctement et en toute sécurité. Entre autres tâches, les mineurs créent et valident des blocs de transactions. Mais pour concourir pour le droit de valider le bloc suivant, ils doivent utiliser du matériel minier hautement spécialisé pour résoudre des énigmes mathématiques complexes.
Le premier mineur qui parvient à trouver une solution valable à ces problèmes mathématiques gagne le droit d’ajouter son bloc à la blockchain et de recevoir ce que nous appelons une récompense de bloc. Les récompenses en bloc sont constituées de crypto-monnaies nouvellement générées ainsi que de frais de transaction. Le montant de crypto dans une récompense de bloc varie selon les différents réseaux. Par exemple, sur la blockchain Bitcoin, un mineur qui réussit peut obtenir 6,25 BTC plus les frais pour chaque récompense de bloc (à partir de décembre 2021). Cependant, le nombre de nouveaux BTC générés par bloc est réduit de 50 % tous les 210 000 blocs (environ tous les quatre ans) grâce à un mécanisme appelé réduction de moitié.
Si vous souhaitez en savoir plus sur le modèle de preuve de travail, consultez cet article Qu'est-ce que la preuve de travail (PoW) ?
Qu’est-ce que la preuve de participation (PoS) et comment ça marche ?
Proof of Stake (PoS) est un algorithme de consensus introduit en 2011 comme alternative à Proof of Work. Il vise à surmonter les limitations d’évolutivité des réseaux PoW. PoS est le deuxième algorithme le plus populaire adopté par les crypto-monnaies comme Binance Coin (BNB), Solana (SOL) et Cardano (ADA).
Alors que PoW et PoS partagent le même objectif : parvenir à un consensus dans la blockchain, PoS a une manière différente de déterminer qui valide un bloc de transactions. Il n’y a pas de mineurs sur les blockchains PoS. Plutôt que de s’appuyer sur des ordinateurs puissants pour rivaliser pour les droits de validation de bloc, les validateurs PoS s’appuient sur leurs avoirs cryptographiques.
Pour pouvoir valider un bloc, les participants doivent verrouiller un certain nombre de pièces dans un contrat intelligent spécifique sur la blockchain. Ce processus est connu sous le nom de jalonnement. Le protocole PoS désignera alors un participant pour valider le bloc suivant. Selon les réseaux, cette sélection peut se faire de manière aléatoire ou en fonction de leurs participations (mise). Le validateur sélectionné peut recevoir des frais de transaction du bloc qu'il a validé en guise de récompense. En règle générale, plus ils bloquent de pièces, plus les chances d'être sélectionné sont élevées.
Veuillez vous référer à la preuve de participation (PoS) expliquée pour plus de détails.
Différences entre la preuve de travail et la preuve d'enjeu
Bien qu’il s’agisse tous deux de mécanismes de consensus garantissant la sécurité du réseau blockchain, il existe certaines différences entre les deux. La principale différence réside bien sûr dans la manière dont PoW et PoS déterminent quel participant valide les nouvelles transactions. Pour une compréhension plus claire, jetons un œil au tableau ci-dessous :
La preuve d’enjeu est-elle meilleure que la preuve de travail ?
Les partisans de Proof of Stake affirment que le PoS présente certains avantages par rapport au PoW, notamment en ce qui concerne l'évolutivité et la vitesse des transactions. On dit également que les pièces PoS sont moins nocives pour l’environnement que les pièces PoW. En revanche, de nombreux partisans du PoW affirment que le PoS, en tant que technologie plus récente, n’a pas encore prouvé son potentiel en termes de sécurité des réseaux. Le fait que les réseaux PoW nécessitent des quantités importantes de ressources (matériel de minage, électricité, etc.) les rend plus coûteux à attaquer. Cela est particulièrement vrai pour Bitcoin, en tant que plus grande blockchain PoW.
Comme mentionné, Ethereum (ETH) devrait passer de PoW à PoS lors de la mise à niveau Ethereum 2.0. ETH 2.0 est une mise à niveau très attendue du réseau Ethereum visant à améliorer ses performances et à résoudre son problème d'évolutivité. Après la mise en œuvre du PoS sur Ethereum, toute personne possédant au moins 32 ETH pourra participer au staking pour devenir validateur et recevoir des récompenses.
Le PoS est-il meilleur que le PoW ? Qu’est-ce qui pousse la deuxième plus grande crypto-monnaie par capitalisation boursière à adopter un nouveau mécanisme de consensus ?
Risque de centralisation
Sur les blockchains Proof of Work, le minage consiste à utiliser la puissance de calcul pour hacher les données du bloc jusqu'à ce qu'une solution valide soit trouvée. Aujourd’hui, pour les principales crypto-monnaies, les solutions deviennent de plus en plus difficiles à trouver et le processus consistant à deviner d’énormes quantités de hachages peut s’avérer coûteux en termes de matériel et d’électricité.
Par conséquent, certains mineurs préfèrent accumuler leurs ressources minières dans des pools miniers pour avoir plus de chances d’obtenir les récompenses de bloc. Certains grands pools miniers investissent des millions de dollars et contrôlent des milliers de matériel minier ASIC pour générer autant de puissance de hachage que possible.
En décembre 2021, les 4 principaux pools miniers contrôlaient ensemble environ 50 % de la puissance de hachage totale du Bitcoin. La domination des pools miniers rend plus difficile pour les passionnés de cryptographie d’exploiter eux-mêmes un bloc.
Mais à quel point l’exploitation minière est-elle décentralisée ? D’un côté, il n’existe toujours pas d’entité unique capable de contrôler les confirmations sur le réseau. Si cela se produisait, une attaque à 51 % serait possible et le réseau perdrait de sa valeur. Certains pourraient faire valoir que même si l’exploitation minière est encore décentralisée, elle n’est plus fortement décentralisée. Certaines zones, producteurs d'équipements miniers et producteurs d'énergie dominent toujours l'exploitation minière et réduisent la décentralisation globale pour les blockchains de preuve de travail.
Le mécanisme de consensus Proof of Stake adopte une approche différente et remplace la puissance minière pour le staking. Ce mécanisme abaisse les barrières à l'entrée pour qu'un individu confirme les transactions, réduisant ainsi l'accent mis sur l'emplacement, l'équipement et d'autres facteurs. Votre mise est simplement déterminée par le nombre de jetons dont vous disposez.
Cependant, la plupart des réseaux PoS nécessitent que vous exécutiez un nœud de validation pour commencer à confirmer les transactions. Cela peut être coûteux à exploiter, mais pas autant que plusieurs plates-formes minières. Les utilisateurs placent ensuite leurs jetons derrière certains validateurs, ce qui nous donne un modèle similaire aux pools miniers. Ainsi, même si le Proof of Stake est plus facile à participer pour un utilisateur moyen, il reste sensible au même problème de centralisation que les pools miniers.
Risques de sécurité
Outre le risque de centralisation, le fait que les quatre principaux pools miniers détiennent la majorité de la puissance de hachage du réseau Bitcoin pourrait potentiellement augmenter le risque d'attaque de 51 %. Une attaque à 51 % fait référence à une attaque potentielle contre la sécurité d’un système blockchain par un acteur ou une organisation malveillante qui parvient à contrôler plus de 50 % de la puissance de hachage totale du réseau. L'attaquant pourrait contourner l'algorithme de consensus de la blockchain et commettre des actes malveillants pour son propre bénéfice, comme doubler les dépenses, rejeter ou modifier les enregistrements de transactions, ou empêcher d'autres personnes d'exploiter. Cependant, il est peu probable que cela se produise sur Bitcoin en raison de la taille de son réseau.
En revanche, si quelqu’un attaquait une blockchain PoS, il devrait posséder plus de 50 % des pièces du réseau. Cela entraînerait une augmentation de la demande sur le marché et du prix des pièces, ce qui pourrait coûter des dizaines de milliards de dollars. Même s’ils commettaient une attaque à 51 %, la valeur de leurs pièces mises en jeu diminuerait considérablement à mesure que le réseau serait compromis. Par conséquent, il est peu probable qu’une attaque à 51 % se produise sur une crypto qui utilise le consensus PoS, surtout s’il s’agit d’une crypto à grande capitalisation boursière.
Inconvénients de la preuve de participation
Beaucoup considèrent le Proof of Stake comme une meilleure alternative au Proof of Work, mais il convient de noter qu’il existe également des lacunes dans l’algorithme PoS. Grâce au mécanisme de distribution des récompenses, les validateurs disposant de plus d'actifs mis en jeu peuvent augmenter leurs chances de valider le bloc suivant. Plus un validateur accumule de pièces, plus il peut miser et gagner de pièces, ce que certains critiquent comme « rendant les riches plus riches ». Ces validateurs « plus riches » peuvent également influencer le vote sur le réseau, car les blockchains PoS accordent souvent des droits de gouvernance aux validateurs.
Une autre préoccupation concerne les risques de sécurité pour les crypto-monnaies à plus petite capitalisation boursière qui adoptent le PoS. Comme mentionné, il est peu probable qu’une attaque de 51 % se produise sur les crypto-monnaies les plus populaires comme l’ETH ou le BNB. Cependant, les actifs numériques plus petits et de moindre valeur sont plus vulnérables aux attaques. Les attaquants pourraient potentiellement acquérir suffisamment de pièces pour obtenir un avantage sur les autres validateurs. Ils pourraient exploiter le système PoS en étant fréquemment choisis pour devenir validateurs. Les récompenses qu'ils ont gagnées peuvent ensuite être utilisées pour miser davantage et augmenter leurs chances d'être choisis au tour suivant.
Pensées finales
La preuve de travail et la preuve de participation ont toutes deux leur place dans l’écosystème cryptographique, et il est difficile de dire avec certitude quel protocole de consensus fonctionne le mieux. PoW pourrait être critiqué pour avoir créé des émissions élevées de carbone lors de l’exploitation minière, mais il s’est révélé être un algorithme sécurisé pour protéger les réseaux blockchain. Néanmoins, à mesure qu’Ethereum passe du PoW au PoS, le système Proof of Stake pourrait être davantage favorisé par les nouveaux projets à l’avenir.
