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 protéger et garantir le fonctionnement de leur réseau.

Bitcoin utilise Proof of Work pour valider les transactions et sécuriser le réseau. En plus d'autres fonctions, 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. Lorsqu'un mineur confirme avec succès un nouveau bloc, il reçoit des récompenses BTC du réseau. Depuis décembre 2021, en exploitant avec succès un bloc Bitcoin, un mineur peut obtenir une récompense de bloc de 6,25 BTC plus les frais de transaction.

La principale différence entre PoW et PoS réside dans la manière dont ils déterminent qui peut 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 la consommation d'énergie élevée. Dans PoS, les participants sont appelés validateurs. Ils n’ont pas besoin d’utiliser du matériel à haute puissance de calcul pour rivaliser pour avoir la chance de valider un bloc. Au lieu de cela, ils doivent miser sur des crypto-monnaies natives de la blockchain. Le réseau sélectionne ensuite un gagnant en fonction du montant des crypto-monnaies mises en jeu. L'utilisateur sélectionné comme validateur recevra une partie des frais de transaction pour le bloc qu'il valide. Plus il y a de pièces mises en jeu, plus grandes sont les chances d’être choisi comme validateur.

Introduction

Pour garantir la validité des transactions enregistrées sur une blockchain, les réseaux adoptent différents mécanismes de consensus. La preuve de travail (PoW) est le mécanisme le plus ancien. 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 aujourd'hui utilisée dans la plupart des projets altcoin.

En plus du Bitcoin, d’autres crypto-monnaies majeures utilisent également le PoW, comme l’Ethereum (ETH) et le Litecoin (LTC). PoS est utilisé par Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) et d'autres altcoins. Il est important de rappeler qu’Ethereum compte faire évoluer son mécanisme de PoW vers 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 présenté par Satoshi Nakamoto dans le livre blanc Bitcoin, publié en 2008.

Fondamentalement, PoW détermine comment la blockchain Bitcoin parvient à un consensus distribué. Il est utilisé pour valider des transactions peer-to-peer sans confiance sans avoir recours à des intermédiaires tiers.

Dans un réseau PoW comme Bitcoin, les transactions sont vérifiées par les mineurs. Il s'agit d'acteurs 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 utilisent du matériel minier hautement spécialisé pour résoudre des problèmes 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 des crypto-monnaies de récompense en bloc varie selon chaque réseau. Par exemple, sur la blockchain Bitcoin, un mineur qui réussit reçoit en récompense globale 6,25 BTC plus les frais de transaction (en 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 Proof of Work, consultez l'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. Son objectif est de résoudre les problèmes de scalabilité des réseaux PoW. PoS est le deuxième algorithme le plus populaire, adopté par les crypto-monnaies telles que Binance Coin (BNB), Solana (SOL) et Cardano (ADA).

PoW et PoS ont le même objectif : parvenir à un consensus sur la blockchain, mais PoS utilise une manière différente pour déterminer qui valide un bloc de transactions. Il n’y a pas de mineurs sur les blockchains PoS. Au lieu de s’appuyer sur des ordinateurs puissants pour rivaliser pour les droits de validation de bloc, les validateurs PoS s’appuient sur leurs avoirs en cryptomonnaies.

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 être effectuée de manière aléatoire ou en fonction de la valeur des mises (stake holdings). Le validateur sélectionné peut recevoir les frais de transaction du bloc qu'il a validé en récompense. En règle générale, plus il y a de pièces bloquées en jeu, plus grandes sont les chances d'être sélectionné.

Consultez l’article Preuve de participation (PoS) pour plus de détails. 

Différences entre Preuve de travail et Preuve d'enjeu

Les deux sont des mécanismes de consensus qui garantissent la sécurité et le fonctionnement du réseau blockchain, mais il existe des différences entre eux. La principale différence réside bien entendu dans la manière dont PoW et PoS déterminent quel participant valide les nouvelles transactions. Pour mieux comprendre, 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 termes d'évolutivité et de rapidité des transactions. Ils affirment également que le mécanisme PoS est moins nocif pour l’environnement que le mécanisme PoW. D’un autre côté, 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 une quantité importante de ressources (matériel de minage, électricité, etc.) rend l’exécution d’attaques coûteuse et difficile. Cela est particulièrement vrai pour Bitcoin, qui est la plus grande blockchain PoW.

Comme mentionné, Ethereum (ETH) a l'intention de changer son système PoW en PoS avec la mise à jour Ethereum 2.0. ETH 2.0 est une mise à niveau très attendue du réseau Ethereum qui devrait améliorer ses performances et résoudre les problèmes d'évolutivité. Après avoir mis en œuvre le 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 a poussé la deuxième plus grande cryptomonnaie par capitalisation boursière à décider d’adopter un nouveau mécanisme de consensus ?

Risque de centralisation

Dans 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. Pour les principales crypto-monnaies actuelles, les solutions de minage sont de plus en plus difficiles et le processus permettant d'obtenir de grandes quantités de hachages peut être très coûteux en termes de matériel et d'électricité.

Par conséquent, certains mineurs préfèrent accumuler leurs ressources dans des pools miniers pour augmenter les chances d’obtenir des récompenses en 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.

Actuellement, en décembre 2021, les 4 plus grands pools miniers contrôlent environ 50 % de la puissance de hachage totale de Bitcoin. La domination des pools miniers rend très difficile l’exploitation minière pour les passionnés de cryptographie individuels. 

Mais dans quelle mesure l’exploitation minière est-elle décentralisée ? D'une part, il n'existe toujours pas d'entité unique capable de contrôler les confirmations sur le réseau. Si cela devait se produire, une attaque à 51 % serait possible et le réseau perdrait de sa valeur. Certains soutiennent que même si l’exploitation minière est encore décentralisée, elle ne présente plus un degré élevé de décentralisation. Certains domaines comme les producteurs d’équipements miniers et les producteurs d’énergie dominent toujours le secteur minier et réduisent la décentralisation globale des blockchains de preuve de travail.

Le mécanisme de consensus Proof of Stake adopte une approche différente et remplace la puissance minière par le processus de jalonnement. Ce mécanisme abaisse les barrières à l'entrée et permet à tout individu de confirmer 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 lanciez un nœud de validation pour commencer à confirmer les transactions. Cela peut être un processus coûteux, mais pas aussi coûteux que l’entretien de plusieurs plates-formes minières. Les utilisateurs proposent ensuite leurs tokens mis en jeu à certains validateurs, dans un modèle similaire aux pools miniers. Par conséquent, bien que la preuve de participation facilite la participation des utilisateurs individuels, elle reste sensible au même problème de centralisation que les pools miniers.

Risques de sécurité

Outre le risque de centralisation, le fait que les quatre plus grands pools de minage 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 devient capable de contrôler plus de 50 % de la puissance de hachage totale du réseau. Dans ce cas, l'attaquant pourrait modifier l'algorithme de consensus de la blockchain et bénéficier d'une double dépense, en rejetant ou en modifiant les enregistrements de transactions, voire en bloquant le processus de minage d'autres mineurs. Cependant, il est peu probable que cela se produise avec Bitcoin en raison de la taille de son réseau.

En revanche, lors d’une attaque contre une blockchain PoS, il faudrait posséder plus de 50 % des pièces du réseau. Cela entraînerait une augmentation de la demande du marché et du prix de la monnaie, ce qui pourrait coûter des milliards de dollars. Même si une attaque de 51 % se produisait, la valeur des pièces mises en jeu chuterait considérablement à mesure que le réseau serait compromis. Par conséquent, il est peu probable qu’une attaque de 51 % se produise sur une crypto-monnaie qui utilise le consensus PoS, surtout s’il s’agit d’une pièce à grande capitalisation boursière.

Aspects négatifs de la preuve de participation

Beaucoup considèrent le Proof of Stake comme la meilleure alternative au Proof of Work, mais il est important de noter qu’il existe également des lacunes dans l’algorithme PoS. En raison du mécanisme de distribution des récompenses, les validateurs disposant de plus d’actifs mis en jeu ont plus de chances de valider le bloc suivant. Plus un validateur accumule de pièces, plus il peut miser et recevoir des récompenses. Beaucoup le critiquent en disant que ce système « rend 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 mécanisme PoS. Comme mentionné, il est peu probable qu’une attaque de 51 % se produise avec des crypto-monnaies plus populaires comme l’ETH ou le BNB. Cependant, les actifs numériques de moindre valeur sont plus vulnérables aux attaques. Les pirates peuvent acquérir suffisamment de pièces pour obtenir un avantage sur les autres validateurs. En conséquence, ils peuvent abuser du système PoS, étant souvent choisis comme validateurs. Les récompenses obtenues peuvent être utilisées dans le processus de staking, augmentant ainsi les chances d'être à nouveau choisi au tour suivant.

Considérations finales

La preuve de travail et la preuve de participation sont des mécanismes consolidés dans l’écosystème crypto. Il est difficile de dire lequel des protocoles consensuels fonctionne le mieux. PoW peut être critiqué pour avoir créé des émissions élevées de carbone lors de l’exploitation minière, mais il s’est avéré être un algorithme efficace pour assurer la sécurité des réseaux blockchain. Cependant, avec la mise à niveau d'Ethereum de PoW vers PoS, la preuve de participation pourrait devenir le mécanisme le plus utilisé pour les nouveaux projets à l'avenir.