TL;DR (RESUME)
La preuve d'enjeu est un mécanisme de consensus alternatif populaire à la preuve de travail. Au lieu d’avoir besoin de puissance de calcul pour valider les transactions, les validateurs doivent miser des pièces. Ce fait réduit considérablement la consommation d’énergie nécessaire. Proof of Stake améliore également la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité.
Cependant, il peut être plus difficile d’accéder à Proof of Stake si vous n’avez pas accès à la cryptomonnaie. Il peut également être facile de réaliser une attaque de 51 % sur des blockchains à faible capitalisation boursière. Étant donné que Proof of Stake est très polyvalent, il présente un large éventail de variations pour différentes blockchains et cas d'utilisation.
Introduction
Actuellement, la preuve de participation est de loin l’option la plus populaire pour les réseaux blockchain. Mais avec autant de variations, il peut être difficile d’en comprendre les concepts fondamentaux. Aujourd’hui, il est peu probable que vous le trouviez sous sa forme originale. Cependant, tous les types de Proof of Stake partagent les mêmes concepts de base clés. Comprendre ces similitudes vous aidera à prendre de meilleures décisions concernant les blockchains que vous utilisez et leur mode de fonctionnement.
Que signifie la Preuve de Participation ?
L’algorithme de consensus Proof of Stake a été présenté en 2011, sur le forum Bitcointalk. Il a été proposé comme solution aux problèmes de preuve de travail. Bien que les deux partagent le même objectif : parvenir à un consensus sur la blockchain, le processus qu’ils suivent est assez différent. Au lieu d’avoir à prouver qu’ils disposent de ressources informatiques étendues, les participants prouvent simplement qu’ils ont misé des pièces.
Comment fonctionne la preuve de participation ?
L'algorithme Proof of Stake utilise un processus d'élection pseudo-aléatoire pour sélectionner les validateurs parmi un groupe de nœuds. Le système utilise une combinaison de facteurs, tels que l’âge du jalonnement, un élément aléatoire et la richesse des nœuds.
Dans les systèmes Proof of Stake, les blocs sont « forgés » plutôt que minés. Cependant, le terme « exploitation minière » peut encore être utilisé occasionnellement. La plupart des crypto-monnaies Proof of Stake sont lancées avec une réserve de pièces « pré-forgées » pour permettre aux nœuds de démarrer immédiatement.
Les utilisateurs participant au processus de forgeage doivent bloquer une certaine quantité de pièces sur le réseau comme mise. La taille de la mise détermine la probabilité qu'un nœud soit sélectionné comme prochain validateur : plus la mise est élevée, plus la probabilité est élevée. Des méthodes uniques sont ajoutées au processus de sélection pour éviter de privilégier uniquement les nœuds les plus riches du réseau. Les deux méthodes les plus couramment utilisées sont la sélection aléatoire des blocs et la sélection de l’âge des pièces.
Sélection de blocs aléatoires
Dans la méthode de sélection de blocs aléatoires, les validateurs sont sélectionnés en recherchant les nœuds présentant une combinaison de la valeur de hachage la plus basse et de l'enjeu le plus élevé. Étant donné que la taille de la mise est publique, le prochain faussaire peut généralement être prédit par d'autres nœuds.
Sélection de l'âge des pièces
La méthode de sélection des pièces d’âge choisit les nœuds en fonction de la durée pendant laquelle ils jalonnent leurs jetons. L’âge des pièces est calculé en multipliant le nombre de jours pendant lesquels les pièces ont été mises en jeu par le nombre de pièces mises en jeu.
Lorsqu'un nœud a forgé un bloc, l'âge de ses pièces est remis à zéro, et le nœud doit attendre un certain temps avant de pouvoir forger un autre bloc, cela empêche les nœuds avec des enjeux importants de dominer la blockchain.
Valider les transactions
Chaque crypto-monnaie qui utilise l'algorithme Proof of Stake possède son propre ensemble de règles et de méthodes, combinées dans ce qu'elle considère comme la meilleure option pour le réseau et ses utilisateurs.
Lorsqu'un nœud est choisi pour forger le bloc suivant, il vérifiera si les transactions du bloc sont valides. Vous signerez ensuite le bloc et l’ajouterez à la blockchain. En récompense, le nœud reçoit les frais de transaction en bloc et, dans certaines blockchains, une récompense en pièces.
Si un nœud souhaite cesser d'être un faussaire, sa mise et les récompenses gagnées seront libérées après un certain temps, donnant au réseau le temps de vérifier que le nœud n'a pas ajouté de blocs frauduleux à la blockchain.
Quelles blockchains utilisent la Proof of Stake ?
La plupart des blockchains après Ethereum utilisent des mécanismes de consensus Proof of Stake. Normalement, chacun est modifié pour s'adapter aux besoins du réseau. Nous discuterons de ces variations plus loin dans l’article. Même Ethereum passe à Proof of Stake avec Ethereum 2.0.
Voici quelques-uns des réseaux blockchain qui utilisent la preuve de participation ou une variante de celle-ci :
1. Chaîne BNB
2. Chaîne intelligente BNB
3. Solana
4. Avalanche
5. Pois
Avantages de la preuve de participation
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 Proof of Stake. Voici quelques-uns de ses avantages :
Adaptabilité
À mesure que les besoins des utilisateurs et les blockchains changent, la preuve de participation peut également évoluer. Cela est évident quand on regarde le grand nombre d’adaptations disponibles. Le mécanisme est polyvalent et peut être facilement adapté à la plupart des cas d’utilisation de la blockchain.
Décentralisation
Un plus grand nombre 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 jalonnement, la probabilité qu’un individu réussisse à forger un bloc sous Proof of Stake est beaucoup plus élevée. Dans l’ensemble, cela réduit le besoin de pools de jalonnement.
Efficacité énergétique
La preuve d’enjeu est beaucoup plus économe en énergie que la preuve de travail. Le coût de participation dépend du coût économique du jalonnement des pièces, plutôt que du coût informatique de la résolution des énigmes. Ce mécanisme conduit à une réduction significative de l’énergie nécessaire à l’exécution du mécanisme de consensus.
Évolutivité
Étant donné 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 de disposer de grandes fermes minières ni de stocker des réserves d’énergie. Ajouter plus de validateurs au réseau est moins cher, plus simple et plus accessible.
Sécurité
Le jalonnement fonctionne comme un élément de motivation financière pour empêcher le validateur de traiter des transactions frauduleuses. Si le réseau détecte une transaction frauduleuse, le validateur perdra une partie de sa mise et son droit de participer à l'avenir. Tant que la mise est supérieure à la récompense, le validateur perdra plus de pièces qu’il n’en gagnerait grâce à des activités frauduleuses.
Pour obtenir un contrôle efficace du réseau et approuver les transactions frauduleuses, un nœud devrait posséder une participation majoritaire dans le réseau, également appelée attaque de 51 %. Selon la valeur d’une cryptomonnaie, il peut être pratiquement impossible d’acquérir le contrôle du réseau, puisqu’il faudrait acquérir 51 % de l’offre en circulation.
Cependant, cela peut aussi être un inconvénient, que nous expliquerons ci-dessous.
Inconvénients de la preuve de participation
Bien que le Proof of Stake présente de nombreux avantages par rapport au Proof of Work, il présente également quelques faiblesses :
Fourche
Dans un mécanisme standard de preuve de participation, rien n’empêche l’exploitation minière des deux côtés d’un fork. Avec la preuve de travail, l’exploitation minière des deux côtés entraînerait un gaspillage d’énergie. Avec Proof of Stake, le coût est beaucoup plus faible, ce qui signifie que les gens peuvent « parier » des deux côtés d’une fourchette.
Accessibilité
Pour commencer le jalonnement, vous avez besoin d’un stock de jetons blockchain natifs. Cela vous oblige à acheter le jeton via un échange ou une autre méthode. En fonction du montant nécessaire, vous devrez peut-être réaliser un investissement important pour commencer à jalonner efficacement.
Dans le cas du Proof of Work, vous pouvez acheter du matériel minier bon marché ou même le louer. Avec de telles équipes, vous pouvez rejoindre un pool et commencer à valider et à réaliser des bénéfices rapidement.
51 % d'attaque
Bien que Proof of Work soit également sujet à 51 % d'attaques, celles-ci peuvent être beaucoup plus faciles avec Proof of Stake. Si le prix d’un token s’effondre ou si la blockchain a une faible capitalisation boursière, il peut théoriquement être bon marché d’acheter plus de 50 % des tokens et de contrôler le réseau.
Preuve de travail contre preuve d'enjeu
Lorsque nous comparons les deux mécanismes de consensus, nous constatons qu’il existe des différences fondamentales.
Il existe cependant une grande variété de mécanismes de Proof of Stake sur différentes blockchains. De nombreuses différences dépendent du mécanisme exact utilisé.
Autres mécanismes de consensus basés sur la preuve d'enjeu
La preuve de participation est très adaptable. Les développeurs peuvent modifier le mécanisme exact pour l'adapter aux cas d'utilisation spécifiques d'une blockchain. Nous présentons ci-dessous quelques-uns des plus courants.
Preuve d'enjeu déléguée (DPoS)
La preuve de participation déléguée permet aux utilisateurs de miser des pièces sans devenir des validateurs. Dans ce cas, ils mettent en jeu un validateur pour partager les récompenses de bloc. Plus les délégants misent sur un validateur potentiel, plus la probabilité de sélection est élevée. Généralement, les validateurs peuvent modifier le montant partagé avec les délégants à titre incitatif. La réputation d’un validateur est également un facteur important pour les délégants.
Preuve d'enjeu nominative (NPoS)
Nominate Proof of Stake est un modèle consensuel développé par Polkadot. Il partage de nombreuses similitudes avec la Delegated Proof of Stake, mais aussi une différence clé. Si un proposant (délégué) mise pour un validateur malveillant, il peut également perdre sa mise.
Les proposants peuvent choisir de miser jusqu'à 16 validateurs. Le réseau procédera ensuite à la répartition équitable de sa participation en faveur des validateurs choisis. Polkadot utilise également diverses approches de la théorie des jeux et de la théorie des choix pour déterminer qui forgera un nouveau bloc.
Preuve d'autorité mise en jeu (PoSA)
BNB Smart Chain utilise la preuve d'autorité jalonnée pour générer un consensus sur le réseau. Ce mécanisme de consensus combine Proof of Authority et Proof of Stake, permettant aux validateurs de forger des blocs à tour de rôle. Un groupe de 21 validateurs actifs sont éligibles pour participer, sélectionnés en fonction du montant de BNB qu'ils ont misé ou qui leur a été délégué. Cet ensemble est déterminé quotidiennement et BNB Chain stocke la sélection.
Conclusion
La façon dont nous ajoutons des blocs de transactions à un réseau a considérablement changé depuis Bitcoin. Il n’est plus nécessaire de s’appuyer sur la puissance de calcul pour générer un consensus cryptographique. Le système Proof of Stake présente de nombreux avantages, et l’histoire a prouvé qu’il fonctionne. Au fil du temps, Bitcoin deviendra l’un des rares réseaux de preuve de travail restant. Pour l’instant, il semble que Proof of Stake soit là pour rester.
