Auteur : Contributeur décrété, Richard Red
Le mécanisme de consensus de la blockchain est utilisé pour garantir l’accord entre les participants sur l’état actuel de la blockchain. Le mécanisme de consensus détermine quels nœuds peuvent ajouter de nouveaux blocs de transactions, et l'un de ses principaux objectifs est de garantir que la blockchain ne soit pas réécrite.
Consensus sur la preuve de travail (POW)
Les blockchains avec consensus de preuve de travail (comme Bitcoin) ne peuvent être créées que par des mineurs, qui déploient du matériel et trouvent comment résoudre efficacement un problème mathématique spécifique. Chaque fois qu'un mineur réalise une supposition valide, le réseau blockchain peut accepter le bloc qu'il a construit. Alors que les mineurs peuvent choisir l’une ou l’autre chaîne sur laquelle effectuer des calculs, le réseau n’accepte comme légitime que la chaîne avec le plus de preuves de travail (c’est-à-dire le plus de hachages ou de calculs). Cela signifie que les mineurs sont incités à exploiter la chaîne la plus longue et lorsqu'ils découvrent un nouveau bloc valide, ils essaient de trouver une solution sur la façon de construire sur le nouveau bloc.
La difficulté de réécrire la blockchain réside dans son rôle de registre d’enregistrement des transactions financières. Lorsqu'une transaction qui envoie des fonds vers un portefeuille apparaît dans un bloc et que d'autres blocs (confirmés) ont été construits au-dessus de ce bloc, il ne sera pas possible de réécrire le bloc (transaction).
Si une entité contrôle suffisamment de puissance de hachage pour attaquer la « vraie chaîne », elle peut réécrire (ou reconstruire) la blockchain en reconstruisant les « anciens » blocs pour remplacer les derniers blocs. Voici une brève description de ce type d’attaque, également appelée attaque à 51 % :
L'attaquant dépose d'abord des fonds sur la bourse, la transaction est enregistrée dans le bloc X, puis l'attaquant commence à construire lui-même une autre chaîne parallèle (sans diffuser le bloc sur le réseau). Lorsque le nombre requis de confirmations pour la transaction de dépôt est atteint, l'attaquant convertira les jetons dans d'autres devises et les retirera de l'échange. Lorsque la transaction de retrait est terminée, l'attaquant libère une chaîne parallèle construite indépendamment, et si cette blockchain a plus de PoW (blocs) que la chaîne d'origine, le réseau l'acceptera comme une chaîne légitime, tandis que la blockchain d'origine ((contenant le transaction de recharge) deviendra une version historique et disparaîtra. L’attaquant est alors libre d’utiliser à nouveau les jetons.
Étant donné que les mineurs sont les seules entités capables d’ajouter des blocs directement à la blockchain dans les crypto-monnaies de type PoW, cela leur confère un rôle important dans la gouvernance. Si les règles de consensus doivent être modifiées dans le réseau blockchain, elles doivent être supportées par la majorité des exemples de calcul de hachage. Un « soft fork » nécessite qu'un nombre suffisant de mineurs ré-identifient les nouvelles règles de consensus afin que les utilisateurs puissent effectuer des transactions et s'attendre à ce que leurs transactions soient traitées correctement et que les données de transaction soient regroupées en blocs. Un « hard fork » divisera le réseau blockchain d'origine en deux parties, et la plupart des mineurs accepteront que « la chaîne PoW est la bonne chaîne », et les mineurs auront le droit de décider quelle chaîne est considérée comme légitime.
Consensus de preuve de participation (POS)
Le consensus de preuve de participation est une autre méthode permettant de décider quels mineurs peuvent ajouter de nouveaux blocs et vérifier l’état actuel de la blockchain. Résoudre le problème grâce à la preuve de participation, plutôt qu'à la concurrence entre les mineurs, détermine le prochain producteur de blocs grâce à un mécanisme basé sur le nombre de jetons (ou « mise ») dans le portefeuille. Le processus de consensus repose sur le principe selon lequel ceux qui ont le plus d’intérêts prendront des décisions responsables et raisonnables pour l’ensemble du réseau.
Le consensus sur la preuve de participation élimine le besoin d'activités minières à forte intensité énergétique, mais l'absence de dépenses énergétiques significatives crée un autre problème, parfois appelé « non-pertinence ». Prenons l'exemple des fourchettes, le faux POS (« forgeage » est souvent utilisé à la place de « forgeage »). "mining") seront exploités séparément sur les deux chaînes, car le coût de création d'une autre chaîne est très faible, ils peuvent donc réaliser des bénéfices sur les deux chaînes en même temps. C'est un problème pour les réseaux blockchain, car le but du mécanisme de consensus est de reconnaître uniquement qu'il existe une chaîne légitime et de reconnaître uniquement le statut de la chaîne légitime.
La preuve de participation présente d'autres problèmes avec la distribution des jetons. Les mineurs PoW ont des coûts élevés (matériel, électricité) et doivent généralement vendre une grande partie des jetons qu'ils exploitent pour faire face à ces coûts. Par conséquent, de nombreuses pièces extraites peuvent être achetées sur le marché et ne sont pas thésaurisées par les mineurs. Le coût de la contrefaçon des preuves de participation est très faible et ils n'ont pas besoin de vendre les jetons qu'ils obtiennent pour maintenir les opérations du réseau. Les grands actionnaires qui participent à la preuve de participation ont tendance à augmenter leur part de jetons en circulation car ils collectent de grandes quantités de récompenses et de frais de transaction auprès des utilisateurs du réseau. Cela a été comparé au féodalisme, où le réseau est détenu et contrôlé par de grands détenteurs de jetons, et les utilisateurs sont tenus de leur payer des frais pour leur utilisation. Dans les points de vente, certaines restrictions sont généralement définies afin que les utilisateurs ordinaires ne puissent pas participer directement au consensus de preuve de participation.
PoW/PoS hybrides
L’objectif d’un système hybride de preuve de travail et de preuve d’enjeu est de combiner les forces des deux et d’équilibrer les faiblesses de chacun. Decred est l'une des rares crypto-monnaies à utiliser un mélange de mécanismes de consensus PoW et PoS et à les intégrer pour produire un mécanisme de consensus multifactoriel et hybride.
Dans un certain sens, les « pièces Masternode » sont également des mécanismes hybrides dans la mesure où elles disposent d'un composant de preuve de travail reconnaissable qui joue un rôle similaire à celui du Bitcoin, avec le rôle supplémentaire d'un nœud spécial. Ces nœuds spéciaux détiennent également généralement une certaine quantité de jetons en garantie pour prouver qu'ils sont dignes de confiance et qu'ils sont dans le meilleur intérêt du réseau, à l'instar d'un mécanisme de preuve de participation. Dash est le jeton de masternode original et appelle ce modèle Preuve de Service. Cet article se concentre sur les composants avec preuve de participation hybride, il ne discutera donc pas de la gamme de jetons prenant en compte les jetons de masternode ou la preuve de service.
Le composant PoW de Decred est similaire à d'autres projets basés sur PoW et utilise la fonction de hachage Blake-256. Le composant PoS de Decred et la manière dont il construit une blockchain sont assez uniques et méritent des explications plus détaillées.
Pour participer à la preuve de participation de Decred, les détenteurs doivent verrouiller leur DCR et acheter des « billets ». Le prix des billets individuels est fixé par un mécanisme de type marché, le système visant à obtenir un certain nombre de billets (40 960) : si le nombre cible est dépassé, le prix augmente, si le nombre n'est pas atteint, le prix diminue. Lorsqu'un utilisateur achète un ticket, le DCR qu'il utilise est verrouillé (c'est-à-dire qu'il ne peut pas le dépenser) et la période de verrouillage dure jusqu'à ce que son ticket soit voté par un appel de fonction pseudo-aléatoire, ou jusqu'à son expiration dans environ 142 jours. Cela crée un coût d’opportunité pour le mécanisme PoS, un moyen de garantir que les électeurs PoS aient une chance équitable de participer au jeu et agissent dans le meilleur intérêt du réseau.
Les participants au PoS (également appelés électeurs ou parties prenantes) peuvent jouer trois rôles différents : refuser de voter, voter sur les modifications des règles de consensus et voter sur la gouvernance au niveau du projet en utilisant le système de notation Politeia. Le premier rôle, « refuser de voter », est le moyen le plus direct pour les électeurs du PoS de participer au maintien du consensus.
Votez en bloc
Lorsque les mineurs PoW trouvent un bloc valide, ils le diffusent sur le réseau, et pour que le bloc soit considéré comme valide, le bloc doit contenir au moins 3 des 5 votes sélectionnés au hasard. Les électeurs PoS sont tenus de garder leur portefeuille ouvert et doivent confirmer leur présence (ou se faire représenter par un fournisseur de services de vote) lorsque leurs votes sont appelés. Lorsqu'un certain ticket POS est appelé pour voter et répondre, son propriétaire recevra la récompense.
Lorsque les tickets sont appelés, ils votent sur les transactions régulières du bloc précédent, choisissant de les accepter ou de les rejeter. Les nœuds du réseau ne considéreront pas un nouveau bloc comme valide tant qu'il n'aura pas reçu au moins 3 votes. Si une majorité des tickets refusent de voter pour la transaction du bloc précédent, ils seront renvoyés dans le mempool. Ces transactions régulières incluent des récompenses pour les mineurs PoW, mais pas pour les électeurs PoS.
Par conséquent, les électeurs du PoS ont le droit de priver les mineurs de leurs récompenses sans affecter leurs propres bénéfices. Cela limite le pouvoir des mineurs PoW et les empêche de falsifier les règles de consensus du réseau, qui doivent être votées par les parties prenantes. En fait, lorsqu'un comportement malveillant ou inefficace est détecté, les électeurs du PoS peuvent « opposer leur veto » à ces comportements malveillants des mineurs en utilisant des votes. De cette manière, les mineurs PoW malveillants sont empêchés de falsifier les transactions et d'obtenir des récompenses illégales.
Cette couche de vérification PoS peut améliorer considérablement la sécurité du réseau et protéger contre la plupart des attaques. La méthode courante utilisée dans la plupart des attaques à double dépense consiste à écraser la blockchain en remplaçant la chaîne existante par du minage privé et furtif, puis à la publier quelque temps plus tard et à invalider les transactions dans « l'ancienne » chaîne (c'est-à-dire qu'ils peuvent effectuer un double paiement). ). Étant donné que les blocs Decred nécessitent une entrée de tickets sélectionnés au hasard pour être considérés comme valides et que les blocs ne peuvent pas être construits par les mineurs PoW jusqu'à ce que cette entrée soit reçue, il est impossible pour les mineurs PoW d'exploiter en secret à moins qu'ils ne contrôlent également la plupart des tickets (voir l'article ci-dessous). .
La conception d’un mécanisme hybride PoW/PoS peut augmenter considérablement le coût des attaques réseau, car les attaquants doivent contourner deux systèmes indépendants en même temps. Surtout si le composant PoS est configuré pour acquérir les tickets uniquement lentement. Seul un nombre limité de billets peut être acheté par bloc, et l'achat d'un grand nombre de billets entraînera une forte augmentation du prix. De plus, une fois les billets achetés, les fonds utilisés pour les acheter sont bloqués, ce qui bloque les fonds de l'attaquant pour l'attaque et les expose au risque de dévaluation.
Le fait que des parties prenantes sélectionnées au hasard votent sur chaque bloc signifie que la blockchain doit être partagée avec les nœuds où tous les participants exploitent, renforçant ainsi la sécurité du réseau. Le mécanisme hybride de Decred est conçu pour fournir aux parties prenantes un pouvoir au-delà des mineurs PoW.
Vote de modification par consensus
Decred a décidé dès le début de faire des parties prenantes du PoS la force décisionnelle dominante dans la gouvernance de la blockchain. La modification ou l'écriture de règles de consensus nécessite un processus de mise à niveau d'approbation, par lequel les règles de consensus du réseau ne peuvent être modifiées qu'après un vote. Et des changements ne peuvent être apportés que si au moins 75 % des voix sont d’accord. Le processus commence si un certain pourcentage de mineurs (95 %) et d’électeurs (75 %) exécutent une mise à niveau du logiciel et apportent des modifications potentielles aux règles. Si la proposition d'amendement obtient plus de 75 % de soutien après la période de vote de 4 semaines, elle est acceptée, sinon elle est rejetée, et si le nombre de voix est insuffisant, le vote recommence. Si la proposition est acceptée, les modifications du mécanisme de consensus seront activées après un mois.
Gestion de projet : Politeia
Les récompenses de bloc de Decred sont divisées en récompenses des mineurs PoW (60 %), des récompenses des électeurs PoS (30 %) et du Trésor (10 %), qui est utilisé pour financer les contributeurs de logiciels open source qui développent le projet. Les détenteurs de billets ont le droit de voter sur la manière dont cette partie des fonds doit être utilisée, sur les fonctionnalités à ajouter et de prendre des décisions via la plateforme Politeia.
Réflexions récapitulatives
Étant donné que les électeurs du PoS reçoivent 30 % des récompenses de bloc, ils ne peuvent pas maintenir leur part relative de la circulation du DCR simplement en détenant les participations existantes. La majeure partie du nouveau DCR est obtenue par l'exploitation minière auprès des mineurs PoW, atténuant ainsi leur problème de « non-pertinence » dans le système PoS et jouant également leur rôle dans la protection du réseau. Les mineurs doivent vendre la plupart des récompenses qu’ils reçoivent pour maintenir leurs coûts d’exploitation, cette approche garantit donc un approvisionnement raisonnable en DCR sur le marché.
La blockchain Decred présente un modèle architectural unique et est l'un des exemples les plus connus de systèmes hybrides PoW/PoS. Comme pour les changements significatifs dans le mécanisme de consensus PoS au sein du groupe, les futurs projets déployés via le mécanisme hybride PoW/PoS sont également uniques et ne suivront pas nécessairement le cadre Decred existant.
