Qu'est-ce que la Preuve d'enjeu (PoS) ?

Résumé

La Preuve d’enjeu est un mécanisme de consensus populaire et constituant une alternative à la Preuve de travail. Au lieu d'utiliser de la puissance informatique pour valider les transactions, les validateurs doivent staker des fonds. Cela fait considérablement réduire la consommation énergétique nécessaire. La Preuve d'enjeu améliore également la décentralisation, la sécurité et la scalabilité.

Cependant, la Preuve d'enjeu peut être moins accessible pour les nouveaux utilisateurs sans accès à des cryptomonnaies. Une attaque à 51 % peut également être facile à atteindre avec des blockchains à faible capitalisation. Vu que la Preuve d'enjeu est très polyvalente, elle présente un large éventail de variantes pour différentes blockchains et différents cas d'usage.

Introduction

La Preuve d'enjeu est de loin le choix le plus populaire pour les réseaux blockchain aujourd’hui. Cependant, avec autant de variantes, il peut être difficile de comprendre ses concepts de base. De nos jours, il est peu probable que vous la rencontriez dans sa forme originale. Néanmoins, toutes sortes de Preuves d'enjeu partagent les mêmes concepts fondamentaux. Comprendre ces similitudes vous aidera à faire de meilleurs choix concernant les blockchains que vous utilisez et leur fonctionnement.

Que signifie Preuve d'enjeu ?

L'algorithme de consensus de Preuve d'enjeu a été introduit en 2011 sur le forum Bitcointalk. Il a été proposé comme solution aux problèmes de Preuve de travail. Bien qu'ils partagent tous deux le même objectif d'atteindre le consensus sur la blockchain, le processus est assez différent. Plutôt que d’avoir besoin de fournir une Preuve à forte intensité de calcul, les participants prouvent seulement qu’ils ont staké des fonds.

Comment fonctionne la Preuve d'enjeu ?

L’algorithme de Preuve d'enjeu utilise un processus d’élection pseudo-aléatoire pour sélectionner les validateurs d’un groupe de nœuds. Le système utilise une combinaison de facteurs, notamment la durée de staking, un élément de randomisation et la richesse du nœud.

Dans les systèmes de Preuve d'enjeu, les blocs sont « forgés » plutôt que minés. Cependant, il se peut que vous entendiez toujours le terme « miné », qui est toujours utilisé. La plupart des cryptomonnaies à Preuve d'enjeu sont lancées avec une offre en coins « pré-forgés » pour permettre aux nœuds de valider les transactions immédiatement.

Les utilisateurs souhaitant forger des blocs doivent verrouiller une certaine quantité de coins dans le réseau, on parle de stake. La taille du stake détermine les chances qu'un nœud a d'être sélectionné comme validateur pour forger le prochain bloc : plus le stake est important, plus les chances sont importantes. Des méthodes uniques sont ajoutées au processus de sélection pour ne pas trop favoriser les nœuds les plus riches du réseau. Les deux méthodes les plus couramment utilisées sont la Sélection aléatoire des blocs et l'ancienneté du staking.

Sélection aléatoire des blocs

Dans la méthode de Sélection aléatoire des blocs, les validateurs sont sélectionnés en recherchant les nœuds avec la valeur de hachage la plus basse et le stake le plus grand. La taille des stakes étant publique, les autres nœuds peuvent généralement prédire le prochain validateur.

Ancienneté des fonds

La méthode d'ancienneté des fonds consiste à choisir les nœuds en fonction de la durée depuis laquelle leurs coins sont stakés. L'ancienneté des fonds est calculée en multipliant le nombre de jours de staking des fonds par la quantité stakée.

Une fois qu'un nœud a forgé un bloc, l'ancienneté de ses fonds est remise à zéro et celui-ci devra attendre un certain temps avant de pouvoir forger un autre bloc : cette mesure empêche les plus gros nœuds de contrôler la blockchain.

Validation des transactions

Chaque cryptomonnaie utilisant la Preuve d'enjeu possède son propre ensemble de règles de ce qu'elle pense être idéal pour le réseau et ses utilisateurs.

Lorsqu’un nœud est choisi pour forger le bloc suivant, il vérifie si les transactions dans le bloc sont valides. Il signe ensuite le bloc et l'ajoute à la blockchain. Le nœud reçoit les frais de transaction du bloc et, sur certaines blockchains, une récompense de nouveaux coins en guise de récompense.

Si un nœud ne veut plus forger de blocs, son stake ainsi que ses récompenses ne seront débloqués qu'après une certaine période. Cette mesure laisse au réseau le temps de vérifier que le nœud n'a pas ajouté de blocs frauduleux.

Quelles blockchains utilisent la Preuve d’enjeu ?

La plupart des blockchains postérieures à Ethereum utilisent des mécanismes de consensus de Preuve d'enjeu. En règle générale, le mécanisme est adapté pour répondre aux besoins du réseau. Nous couvrirons ces variations plus loin dans l’article. Ethereum lui-même est actuellement en train de passer à la Preuve d’enjeu avec Ethereum 2.0.

Les réseaux blockchain qui utilisent la Preuve d’enjeu ou une forme de celle-ci comprennent les suivants :

1. BNB Chain

2. BNB Smart Chain

3. Solana

4. Avalanche

5. Polkadot

Avantages de la Preuve d’enjeu

La Preuve d'enjeu présente de nombreux avantages évidents par rapport à la Preuve de travail. Pour cette raison, les nouvelles blockchains utilisent presque toujours la Preuve d’enjeu. Ses avantages comprennent :

Adaptabilité

Au fur et à mesure que les besoins des utilisateurs et les blockchains changent, la Preuve d’enjeu peut également changer. Le grand nombre d’adaptations disponibles confirme ceci. Le mécanisme est polyvalent et peut facilement s’adapter à la plupart des cas d’utilisation de la blockchain.

Décentralisation

Plus d’utilisateurs sont encouragés à exécuter des nœuds, car c’est plus abordable. Cette incitation et le processus de randomisation rendent également le réseau plus décentralisé. Bien qu’il existe des pools de staking, il y a beaucoup plus de chances pour un individu de réussir la forge d'un bloc sous Preuve d’enjeu. Dans l’ensemble, cela réduit le besoin de pools de staking.

Rendement énergétique

La Preuve d’enjeu est incroyablement économe en énergie par rapport à la Preuve de travail. Le coût de la participation dépend du coût économique du staking des coins plutôt que du coût de calcul de la résolution de problèmes informatiques. Ce mécanisme entraîne une réduction significative de l'énergie nécessaire pour exécuter le mécanisme de consensus.

Scalabilité

Vu que la Preuve d'enjeu ne s'appuie pas sur des machines physiques pour générer un consensus, elle est plus évolutive. Il n'est pas nécessaire d'avoir d'énormes fermes de minage ni de consommer de grandes quantités d'énergie. L’ajout de plus de validateurs au réseau est moins cher, plus simple et plus accessible.

Sécurité

Le staking sert de motivation financière pour le validateur qui ne traite pas les transactions frauduleuses. Si le réseau détecte une transaction frauduleuse, le nœud perdra l'intégralité de son stake, ainsi que le possibilité de participer au consensus dans le futur. Tant que le stake demeure supérieur à la récompense, le validateur fraudant aura plus à y perdre qu'à y gagner.

Pour pouvoir prendre le contrôle du réseau et ainsi approuver des transactions frauduleuses, un nœud doit avoir un stake majoritaire dans le réseau, on parle d'attaque de 51 %. En fonction de de la valeur de la cryptomonnaie, cela peut être très couteux, car il faudrait contrôler 51 % de l'offre de la cryptomonnaie pour prendre le contrôle du réseau.

Cependant, cela peut aussi être un inconvénient que nous expliquerons ci-dessous.

Inconvénients de la Preuve d'enjeu

Bien que la Preuve d’enjeu présente de nombreux avantages par rapport à la Preuve de travail, elle présente encore quelques inconvénients :

Forks

Avec un mécanisme de Preuve d’enjeu classique, il n’y a aucun moyen de dissuasion pour le minage des deux côtés versions d'un fork. Avec la Preuve de travail, le minage des deux côtés entraînera un gaspillage d'énergie. Avec la Preuve d'enjeu, le coût est beaucoup moins élevé, ce qui signifie que les gens peuvent « parier » pour les deux versions résultant d'un fork.

Accessibilité

Pour commencer à staker, vous aurez besoin de coins de la monnaie native de la blockchain. Pour ce faire, vous devez acheter le token par le biais d'un exchange ou d'une autre méthode. Selon le montant requis, vous aurez peut-être besoin d’un investissement important pour commencer à staker.

Avec la Preuve de travail, vous pouvez acheter de l’équipement de minage bon marché ou même le louer. Avec cela, vous pouvez rejoindre un pool et commencer à valider et à générer des revenus rapidement.

Attaque des 51 %

Bien que la Preuve de travail soit également sujette aux attaques de 51 %, elles peuvent être beaucoup plus facile à mettre en oeuvre avec la Preuve d'enjeu. Si le prix d’un token s’effondre ou si la blockchain présente une faible capitalisation, il peut être théoriquement bon marché d’acheter plus de 50 % des tokens et de contrôler le réseau.

Comparaison de la Preuve de travail et de la Preuve d'enjeu

Lorsque nous comparons les deux mécanismes de consensus, il existe quelques différences fondamentales.

	Preuve de travail (PoW)	Preuve d'enjeu (PoS)
Équipement requis	Équipement de minage	Quantité minimale ou nulle
Consommation énergétique	Élevée	Faible
Tendance évoluant vers	Centralisation	Décentralisation
Méthode de validation	Preuve informatique	Staking de coins

Cependant, il existe une grande variété de mécanismes de Preuve d'enjeu sur les blockchains. De nombreuses différences dépendront du mécanisme exact utilisé.

Autres mécanismes de consensus qui s’appuient sur la Preuve d’enjeu

La Preuve d'enjeu est hautement adaptable. Les développeurs peuvent modifier le mécanisme en fonction des cas d'usage spécifiques d'une blockchain. Voici quelques-uns des plus couramment rencontrés.

Qu'est-ce que la Preuve d'enjeu déléguée (DPoS) ?

La Preuve d’enjeu déléguée permet aux utilisateurs de staker des coins sans devenir un validateur. Dans ce cas, ils les mettent sous la responsabilité d'un validateur pour partager les récompenses de bloc. Plus il y a de fonds stakés derrière un validateur, plus ses chances de sélection sont importantes. Les validateurs peuvent généralement modifier le montant partagé avec les délégataires à titre d’incitation. La réputation d’un validateur est également un facteur important pour les délégataires.

Preuve d'enjeu désignée (NPoS)

La Preuve d'enjeu désignée est un modèle de consensus développé par Polkadot. Elle présente de nombreuses similitudes avec la Preuve d'enjeu déléguée, avec une différence clé. Si un délégant stake derrière un validateur malveillant, il peut également perdre sa mise.

Les délégants peuvent choisir jusqu'à 16 validateurs derrière lesquels staker. Le réseau répartira alors également leur participation derrière les validateurs choisis. Polkadot utilise également plusieurs approches de la théorie des jeux et de la théorie électorale pour déterminer qui forgera un nouveau bloc.

La Preuve d'autorité et d'enjeu (PoSA)

BNB Smart Chain utilise la Preuve d'autorité et d'enjeu pour générer un consensus réseau. Ce mécanisme de consensus combine la Preuve d’autorité et la Preuve d’enjeu, permettant aux validateurs de forger des blocs à tour de rôle.Un groupe de 21 validateurs actifs est éligible pour participer, sélectionnés en fonction du montant de BNB qu’ils stakent ou qui est délégué derrière eux. Cet ensemble est déterminé quotidiennement et la BNB Chain enregistre cette sélection.

Conclusion

La façon dont nous ajoutons des blocs de transactions à un réseau a considérablement changé depuis Bitcoin. Nous n'avons plus besoin de faire appel à la puissance de calcul pour générer un consensus crypto. Le système de Preuve d'enjeu présente de nombreux avantages, et l'expérience a montré qu'il fonctionne. Avec le temp qui passe, il semble que le Bitcoin ne soit bientôt plus qu'un réseau à Preuve de travail parmi quelques uns. Pour l’instant, il semble que la Preuve d'enjeu soit là pour rester.