Résumé
La preuve de travail (PoW) et la preuve de participation (PoS) sont les deux mécanismes de consensus les plus courants, et les crypto-monnaies traditionnelles les utilisent pour assurer leur propre sécurité réseau.
Bitcoin utilise une preuve de travail pour vérifier les transactions et assurer la sécurité du réseau. De plus, une preuve de travail peut éviter les problèmes de double dépense. La sécurité de la blockchain est assurée par des participants appelés « mineurs » qui se font concurrence en utilisant la puissance de calcul pour obtenir le droit de confirmer de nouveaux blocs et de mettre à jour la blockchain. Les mineurs qui réussissent sont récompensés par le réseau en Bitcoins. À partir de décembre 2021, les mineurs recevront une récompense de bloc de 6,25 Bitcoins pour chaque bloc Bitcoin extrait avec succès, plus les frais de transaction.
La principale différence entre la preuve de travail et la preuve de participation réside dans la manière dont les validateurs de transactions en bloc sont sélectionnés. La preuve d'enjeu est l'alternative la plus populaire à la preuve de travail et constitue un mécanisme de consensus conçu pour améliorer les limites de la preuve de travail, telles que les problèmes d'évolutivité et de consommation d'énergie. Les participants à la preuve de participation, appelés « validateurs », n'ont pas besoin d'utiliser des dispositifs matériels puissants pour concourir pour l'opportunité de vérifier les blocs, mais simplement mettre en jeu (verrouiller) la crypto-monnaie native de la blockchain. Le réseau sélectionne ensuite un gagnant en fonction du montant de crypto-monnaie mis en jeu et récompense le gagnant avec un pourcentage des frais de transaction des blocs qu'il vérifie. Plus il y a de jetons mis en jeu, plus grandes sont les chances de devenir validateur.
Introduction
Assurer l’échange d’enregistrements dans la blockchain. est efficace. Parmi ceux-ci, le mécanisme de preuve de travail (PoW) est apparu le plus tôt. Ce mécanisme a été créé par Satoshi Nakamoto et est reconnu comme l'une des alternatives les plus sécurisées. La preuve de participation (PoS) a suivi et est désormais particulièrement courante parmi les projets altcoin.
Outre le Bitcoin, la preuve de travail est également utilisée dans les principales crypto-monnaies telles que l'Ethereum (ETH) et le Litecoin (LTC). En revanche, la preuve de participation est utilisée pour Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA) et d'autres altcoins. Il convient de noter qu’Ethereum passera de la preuve de travail à la preuve de participation en 2022.
Qu'est-ce que la Preuve de Travail (PoW) et comment ça marche ?
La preuve de travail (PoW) est un algorithme de consensus utilisé par le réseau Bitcoin et de nombreuses autres crypto-monnaies pour éviter le problème de double dépense. Satoshi Nakamoto a proposé ce concept dans le livre blanc Bitcoin publié en 2008.
La preuve de travail détermine essentiellement la manière dont la blockchain Bitcoin parvient à un consensus distribué. Il vérifie les transactions peer-to-peer de manière sans confiance, sans l'intervention d'intermédiaires tiers.
Dans un réseau de preuve de travail comme Bitcoin, les transactions sont vérifiées par les mineurs. Ils participent au réseau et utilisent des ressources importantes pour assurer le fonctionnement continu et normal du réseau. Les mineurs sont également responsables de tâches telles que la création et la vérification des transactions en bloc. Pour obtenir le droit de vérifier le bloc suivant, les mineurs utilisent du matériel minier hautement spécialisé pour résoudre des énigmes mathématiques complexes.
Le premier mineur qui réussit à résoudre ces problèmes mathématiques obtient le droit d’ajouter le bloc à la blockchain et gagne ce que l’on appelle la récompense de bloc. Les récompenses en bloc sont composées de cryptomonnaies et de frais de transaction nouvellement générés. En fonction des conditions du réseau, le montant de crypto-monnaie dans la récompense de bloc variera également. Par exemple, un mineur qui réussit à extraire un bloc de la blockchain Bitcoin recevra une récompense de 6,25 Bitcoins et des frais de transaction pour chaque bloc (à partir de décembre 2021). Cependant, grâce au mécanisme de réduction de moitié, tous les 210 000 blocs (environ quatre ans), le nombre de nouveaux Bitcoins générés par bloc sera réduit de 50 %.
Pour en savoir plus sur le modèle de preuve de travail, veuillez lire « 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 lancé en 2011. Il s'agit d'une alternative à la preuve de travail et vise à résoudre les limites d'évolutivité de la preuve de travail. La preuve de participation est le deuxième algorithme le plus populaire, utilisé par les crypto-monnaies telles que Binance Coin (BNB), Solana (SOL) et Cardano (ADA).
Alors que Proof-of-Work et Proof-of-Stake ont le même objectif : parvenir à un consensus dans la blockchain, Proof-of-Stake utilise des méthodes différentes pour déterminer les validateurs des transactions en bloc. Il n’y a pas de mineurs dans une blockchain de preuve de participation. Les validateurs de preuve de participation se disputent les droits de validation de bloc en fonction de leurs avoirs individuels en crypto-monnaie, plutôt que de s'appuyer sur les performances de l'ordinateur.
Les participants peuvent obtenir des droits de vérification de bloc en verrouillant un certain nombre de jetons dans un contrat intelligent blockchain spécifique. Ce processus est appelé « jalonnement ». Le protocole de preuve de participation attribuera ensuite des validateurs pour valider le bloc suivant. Selon le réseau, le processus de sélection sera aléatoire ou déterminé par les participations (montant de la mise). Les validateurs sélectionnés sont récompensés par des frais de transaction sur les blocs qu'ils valident. De manière générale, plus il y a de jetons mis en jeu, plus grandes sont les chances d'être sélectionné comme validateur.
Pour plus de détails, veuillez lire « Explication détaillée de la preuve de participation (PoS) ».
La différence entre la preuve de travail (PoW) et la preuve de participation (PoS)
Bien qu’ils appartiennent tous deux au mécanisme de consensus qui assure la sécurité du réseau blockchain, il existe certaines différences entre les deux. Évidemment, la principale différence entre Proof of Work et Proof of Stake réside dans la manière choisie pour vérifier les nouveaux participants à la transaction. Pour vous aider à mieux comprendre, regardons le tableau suivant :
La preuve d’enjeu est-elle meilleure que la preuve de travail ?
Les partisans de la preuve de participation estiment que la preuve de participation présente des avantages par rapport à la preuve de travail, notamment en termes d'évolutivité et de vitesse de transaction. Certains soutiennent que les jetons de preuve de participation sont moins nocifs pour l’environnement que les preuves de travail. En revanche, de nombreux partisans de la preuve de travail estiment que la preuve de participation, en tant que technologie plus récente, n’a pas encore été déterminée quant à son potentiel en matière de sécurité des réseaux. Le réseau de preuve de travail nécessite la prise en charge d'un grand nombre de ressources telles que le matériel minier et l'électricité. En conséquence, le coût de l'attaque sera plus élevé. Cela est particulièrement vrai pour Bitcoin, la plus grande blockchain de preuve de travail.
Comme mentionné précédemment, Ethereum (ETH) passera de la preuve de travail à la preuve de participation lors de la mise à niveau vers Ethereum 2.0. Ethereum 2.0 est la mise à niveau tant attendue du réseau Ethereum, conçue pour améliorer les performances du réseau et résoudre les problèmes d'évolutivité. Une fois qu'Ethereum a implémenté la preuve de participation, tous les utilisateurs détenant 32 pièces Ether peuvent participer au staking pour devenir validateur et recevoir des récompenses.
La preuve d’enjeu est-elle meilleure que la preuve de travail ? Quelle est la raison pour laquelle la deuxième plus grande cryptomonnaie par capitalisation boursière a adopté ce nouveau mécanisme de consensus ?
Risque de centralisation
L'exploitation minière dans une blockchain de preuve de travail nécessite d'utiliser la puissance de calcul pour examiner à plusieurs reprises les données des blocs jusqu'à ce qu'une solution efficace soit trouvée. Trouver des solutions est de plus en plus difficile pour les crypto-monnaies traditionnelles actuelles. Le processus de calcul exhaustif des hachages nécessite du matériel et de l’électricité coûteux.
Par conséquent, certains mineurs préfèrent concentrer leurs ressources minières dans des pools miniers pour augmenter leurs chances de recevoir des récompenses en bloc. Certains grands pools miniers investissent des millions de dollars et contrôlent des dizaines de milliers de matériel minier de circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC) afin de générer autant de puissance de hachage que possible.
En décembre 2021, les 4 principaux pools miniers contrôlaient collectivement près de 50 % de la puissance de hachage totale de Bitcoin. Lorsque les pools de minage sont monopolisés, il est extrêmement difficile pour les passionnés de crypto-monnaie d’exploiter eux-mêmes des blocs.
Alors, dans quelle mesure l’exploitation minière est-elle décentralisée ? D’une part, aucune entité n’a un contrôle total sur la validation du réseau. Si cela se produit, une attaque à 51 % pourrait se produire et le réseau perdrait de la valeur. Certains diront que même si l’exploitation minière est toujours décentralisée, elle ne l’est plus au même degré. Dans un sens, les équipements miniers et les producteurs d’énergie contrôlent toujours l’élément vital de l’exploitation minière, réduisant ainsi le degré global de décentralisation de la blockchain à l’épreuve de la charge de travail.
Le mécanisme de consensus de preuve de participation utilise une approche différente, remplaçant la puissance minière par le jalonnement. Ce mécanisme réduit les barrières à l'entrée pour les individus souhaitant confirmer les transactions, réduisant ainsi la dépendance à l'emplacement, à l'appareil et à d'autres facteurs. Le jalonnement est simplement déterminé par le nombre de jetons détenus.
Cependant, la plupart des réseaux de preuve de participation nécessitent des nœuds de validation pour commencer à valider les transactions. Cela peut être coûteux à exploiter, mais cela ne vaut pas le coût de plusieurs machines minières. Les utilisateurs confient les jetons à des vérificateurs spécifiques, formant un modèle similaire à un pool minier. Par conséquent, même s’il est plus facile pour les utilisateurs ordinaires de participer à une preuve de participation, cela reste sensible aux problèmes de centralisation tels que les pools miniers.
Risque de sécurité
Outre le risque de centralisation, les quatre principaux pools miniers contrôlent l’essentiel de la puissance de hachage du réseau Bitcoin, ce qui augmente le risque d’attaque de 51 %. Une attaque à 51 % signifie qu'un individu ou une organisation malveillante peut lancer une attaque de sécurité sur le système blockchain après avoir contrôlé plus de 50 % de la puissance de hachage totale de l'ensemble du réseau. Les attaquants contrôleront entièrement l'algorithme de consensus de la blockchain et effectueront des actions malveillantes à des fins personnelles, telles que provoquer des problèmes de double dépense, rejeter ou modifier les enregistrements de transactions, ou empêcher d'autres personnes d'exploiter. Cependant, étant donné la taille du réseau Bitcoin, les chances qu’une telle attaque se produise sont extrêmement minces.
En comparaison, si quelqu’un attaque une blockchain de preuve de participation, il devra posséder plus de 50 % des jetons du réseau. Cela entraînerait une augmentation de la demande du marché et des prix symboliques, et coûterait des dizaines de milliards de dollars. Même si une attaque à 51 % est menée avec succès, la valeur des jetons mis en jeu par l'attaquant chutera en raison de la compromission du réseau. Par conséquent, les crypto-monnaies qui utilisent un consensus de preuve de participation, surtout si elles ont une grande capitalisation boursière, sont presque immunisées contre les attaques à 51 %.
Inconvénients de la preuve de participation
Beaucoup de gens pensent que le Proof of Stake est l’alternative optimale au Proof of Work, mais il convient de noter que l’algorithme Proof of Stake présente également des défauts. Affecté par le mécanisme de distribution des récompenses, plus un validateur mise sur des actifs, plus il a de chances d'avoir la possibilité de vérifier le bloc suivant. Plus un validateur accumule de jetons, plus il peut miser et gagner de jetons, c'est pourquoi beaucoup de gens accusent cela de « les riches qui deviennent riches ». Étant donné que les blockchains de preuve de participation attribuent généralement des droits de gouvernance aux validateurs, ces validateurs « plus riches » influencent également le pouvoir de vote du réseau.
Une autre préoccupation concerne les risques de sécurité auxquels sont confrontées les crypto-monnaies à plus petite capitalisation boursière utilisant la preuve de participation. Comme mentionné ci-dessus, les crypto-monnaies plus populaires telles que Ethereum ou Binance Coin sont presque immunisées contre les attaques à 51 %. Cependant, les actifs numériques plus petits et de valeurs inférieures sont plus vulnérables aux attaques. Un attaquant qui acquiert suffisamment de jetons peut prendre le dessus sur la concurrence des autres validateurs. Tant qu’ils sont fréquemment sélectionnés comme validateurs, ils peuvent profiter du système de preuve de participation. Ils mettent ensuite à nouveau en jeu leurs récompenses gagnées pour augmenter leurs chances d'être sélectionnés au tour suivant.
Résumer
La preuve de travail et la preuve de participation ont toutes deux leur place dans l’écosystème des cryptomonnaies, et il peut être difficile de déterminer quel protocole de consensus est le plus efficace. En raison des émissions élevées de carbone lors du processus d'extraction, la preuve de la charge de travail a été critiquée, mais il s'agit toujours d'un algorithme de sécurité reconnu pour protéger les réseaux blockchain. Néanmoins, à mesure qu’Ethereum passe de la preuve de travail à la preuve de participation, le système de preuve de participation gagnera du terrain avec davantage de nouveaux projets à l’avenir.