les idées principales
La preuve de travail (PoW) est un mécanisme consensuel conçu pour éviter les doubles dépenses dans les systèmes de paiement numérique.
La preuve de travail (PoW) est un élément clé du processus de minage, qui implique l'ajout de nouveaux blocs de transaction à la blockchain et la création de nouvelles unités de crypto-monnaie.
Bitcoin et de nombreuses autres crypto-monnaies utilisent la preuve de travail (PoW) comme moyen de sécuriser leur réseau et leurs données blockchain.
l'introduction
En bref, la preuve de travail (PoW) est un mécanisme conçu pour éviter les doubles dépenses dans les systèmes de paiement numérique. Bitcoin et de nombreuses autres crypto-monnaies utilisent la preuve de travail (PoW) comme moyen de sécuriser leur réseau blockchain et ses données. Ces mécanismes sont souvent appelés algorithmes de consensus ou mécanismes de consensus, car ils impliquent que plusieurs parties parviennent à un consensus sans avoir à se faire confiance.
La preuve de travail a été le premier algorithme de consensus à apparaître et reste l'un des plus importants avec la preuve de participation (PoS), telle qu'elle a été introduite par Satoshi Nakamoto dans son manuel technique Bitcoin en 2008, mais la technologie elle-même a été inventée bien avant. cette date.
L'algorithme HashCash d'Adam Back est l'un des premiers exemples d'algorithme de preuve de travail (PoW) pré-crypto-monnaie, dans lequel le destinataire pouvait limiter le spam en exigeant une petite quantité de calcul de la part de l'expéditeur avant d'envoyer un e-mail. mais le coût est plus élevé pour ceux qui envoient des e-mails en masse.
Qu’est-ce que la double dépense ?
Une double dépense se produit lorsque le même argent est dépensé plus d’une fois. Ce terme est souvent utilisé exclusivement dans le contexte de la monnaie numérique – après tout, il serait difficile de dépenser deux fois le même argent physique.
Lorsque vous payez une tasse de café, vous donnez l'argent au caissier, qui le met dans le tiroir-caisse, vous ne pouvez donc pas aller dans un autre café au bord de la route et payer le même billet pour obtenir une tasse de café. café. Mais dans les systèmes de monnaie numérique, il existe une possibilité de le faire.
Vous avez probablement copié un fichier sur votre ordinateur avant d'utiliser les commandes copier-coller, et il est facile d'envoyer le même fichier par courrier électronique à des dizaines de personnes. Puisque l’argent numérique n’est que des données, vous devrez empêcher les gens de dépenser deux fois, c’est-à-dire de copier et de dépenser les mêmes unités à différents endroits, et un système de paiement numérique qui ne parvient pas à empêcher les doubles dépenses s’effondrera rapidement.
Pour des informations plus détaillées sur les doubles dépenses, vous pouvez lire l’explication des doubles dépenses.
Pourquoi la preuve de travail (PoW) est-elle importante ?
Si vous avez lu notre article sur la technologie blockchain, vous saurez que les utilisateurs de monnaies numériques diffusent constamment des transactions sur le réseau, cependant, ces transactions ne sont pas considérées comme valides immédiatement, seulement après avoir été confirmées et ajoutées sur la blockchain.
La blockchain Bitcoin, par exemple, agit comme une base de données publique (enregistrement public) des transactions que chaque utilisateur peut consulter. Imaginez-le comme ceci : vous et trois de vos amis avez un carnet pour suivre vos transactions Bitcoin, et chaque fois que l'un de vous souhaite transférer de la valeur, vous l'écrivez comme ceci :
Alice paie à Bob 5 BTC, Bob paie à Carol 2 BTC, etc.
Cependant, chaque fois que vous effectuez une transaction, vous devez faire référence à la transaction indiquant d'où proviennent les fonds. Ainsi, si Bob payait Carol 2 BTC, l'entrée serait en réalité :
Bob paie à Carol 2 BTC de la transaction précédemment effectuée avec Alice.
Nous avons donc un moyen de suivre la source des unités BTC, donc si Bob essaie d'effectuer une autre transaction en utilisant les mêmes 2 BTC qu'il a envoyés à Carol, tout le monde le saura immédiatement, et le groupe ne permettra pas que cette transaction soit ajoutée à le carnet car ce montant a déjà été dépensé.
Cela peut bien fonctionner dans de petits groupes où tout le monde se connaît, car ils se mettent d'accord sur les amis qui doivent ajouter des transactions au carnet. Mais qu’en serait-il avec un groupe de 10 000 abonnés ? Le truc du journal ne fonctionnera pas, car personne ne fait confiance à des étrangers pour le faire.
C'est là que le mécanisme Proof of Work (PoW) entre en jeu. Il garantit que les utilisateurs ne dépensent pas d'argent qu'ils n'ont pas le droit de dépenser. En utilisant la théorie des jeux avec la cryptographie, l'algorithme Proof of Work (PoW) permet à n'importe qui de dépenser de l'argent. mettre à jour la blockchain selon les règles du système.
Comment fonctionne la preuve de travail (PoW) ?
Imaginez que notre bloc-notes de l'exemple ci-dessus soit une blockchain, mais nous n'ajoutons pas les transactions une par une – nous les rassemblons toutes en même temps en blocs, annonçons les transactions au réseau, puis les utilisateurs créant les blocs les fusionnent en un candidat. bloc, et les transactions ne seront valides qu'une fois converties. Le bloc nommé est converti en bloc confirmé, ce qui signifie qu'il a été ajouté à la blockchain.
Le processus d’audit des transactions et d’ajout de nouveaux blocs est appelé minage. Il s’agit d’un processus coûteux et difficile, mais également gratifiant. Les récompenses en bloc sont attribuées à partir des frais de transaction payés par les utilisateurs et des nouveaux bitcoins générés par le protocole.
Le mécanisme de preuve de travail (PoW) exige que le mineur (l'utilisateur qui crée le bloc) utilise certaines de ses propres ressources, telles que l'électricité et la puissance de calcul, afin de hacher les données du bloc candidat jusqu'à ce qu'une solution au puzzle soit trouvée.
Le hachage des données de bloc consiste à les faire passer par une fonction de hachage afin de générer la valeur de hachage du bloc. Le hachage du bloc agit comme une « empreinte digitale » : il représente l'identité de vos données d'entrée et chaque bloc a une valeur de hachage unique.
En d'autres termes, le mineur doit vérifier et collecter les transactions en attente, les organiser dans un bloc candidat et transmettre les données du bloc via la fonction de hachage pour générer une valeur de hachage correcte. S'il peut trouver une valeur de hachage correcte pour le bloc candidat, il le diffuse sur le réseau, ajoutant le bloc à la blockchain et collecte les récompenses minières.
Lorsque le mineur diffuse le bloc et le hachage désignés sur le réseau, les autres participants du réseau répètent le hachage pour vérifier que le résultat est bien valide.
Bien qu'il faille d'innombrables tentatives de hachage pour trouver une valeur de hachage correcte, il est facile pour quiconque de vérifier que la valeur de hachage générée est correcte, il lui suffit de fournir la même entrée (données de bloc) via la fonction de hachage et de vérifier la correspondance. .
Pour un répertoire de travail, vous devez fournir des données dont les hachages répondent à des conditions spécifiques. Mais vous ne savez pas comment faire. La seule option qui vous reste est de transmettre vos données via une fonction de hachage et de vérifier qu'elles correspondent aux conditions. Si elles ne correspondent pas, vous devrez modifier vos données proportionnellement pour obtenir une valeur de hachage différente. Changer une lettre dans vos données obtiendra un résultat différent, il n'y a donc aucun moyen de prédire le résultat.
Par conséquent, si vous souhaitez créer un bloc, vous jouez à un jeu de devinettes. En règle générale, vous prendrez toutes les informations sur les transactions que vous souhaitez ajouter ainsi que d'autres données importantes, puis les hacherez ensemble, mais depuis. l'ensemble de données ne changera pas, vous devrez ajouter une variable, sinon vous obtiendrez la même valeur de hachage que la sortie. Nous appelons ces informations variables le code privé, qui est un nombre que vous modifierez à chaque tentative, pour obtenir une valeur de hachage différente à chaque fois.
En bref, le minage est le processus de collecte de données blockchain et de hachage avec le code privé jusqu'à ce que vous trouviez une valeur de hachage spécifique. Si vous trouvez une valeur de hachage qui répond aux conditions spécifiées dans le protocole, vous obtiendrez le droit de diffuser le nouveau bloc sur le réseau. À ce stade, les autres participants du réseau mettent à jour leurs blockchains pour ajouter le nouveau bloc.
Pour les principales crypto-monnaies, les conditions sont actuellement incroyablement difficiles à remplir. Plus le taux de hachage sur le réseau est élevé, plus il est difficile de trouver une valeur de hachage correcte. Ceci est fait pour garantir que les blocs ne sont pas trouvés rapidement.
Comme vous pouvez l’imaginer, deviner un grand nombre de valeurs de hachage peut coûter très cher à votre ordinateur. Car vous gaspillerez des cycles de calcul et de l’électricité. Mais le protocole vous récompensera avec une monnaie numérique si vous trouvez une valeur de hachage correcte.
Nous allons résumer ce que nous savons jusqu'à présent :
Le minage est difficile et coûteux, mais il assure la sécurité du réseau.
Les mineurs qui réussissent à produire un bloc sain reçoivent des récompenses sous forme de crypto-monnaies nouvellement émises et de frais de transaction.
Générer une valeur de hachage correcte prend du temps, mais les autres utilisateurs peuvent facilement vérifier sa validité en répétant le processus de hachage.
Ça a l'air bien jusqu'à présent. Mais que se passe-t-il si vous voulez tricher ? Qu'est-ce qui vous empêchera de regrouper un ensemble de transactions frauduleuses dans un bloc et de produire une valeur de hachage valide ?
Voici le rôle du chiffrement à clé publique. Nous n'aborderons pas ce sujet en détail dans cet article, mais vous pouvez vous référer à Qu'est-ce que le chiffrement à clé publique ? Pour un aperçu complet. En bref, il existe d’excellentes astuces cryptographiques qui permettent à tout utilisateur de vérifier si une personne a le droit ou non de transférer l’argent qu’elle essaie de dépenser.
Lorsque vous créez une transaction, vous la signez, et n'importe qui sur le réseau peut comparer votre signature avec votre clé publique, vérifier qu'elles correspondent, et vérifiera également votre capacité à dépenser votre argent et s'assurera que votre entrée totale est supérieure à votre production totale (c’est-à-dire que vous ne dépensez pas plus que ce que vous avez).
Le réseau rejettera automatiquement tout bloc contenant une transaction invalide. Essayer de tricher vous coûtera cher. Vous gaspillerez vos ressources sans obtenir de récompense.
Voici l'attrait de la preuve de travail (PoW) : elle rend la fraude coûteuse et le fait d'agir avec intégrité est rentable. Tout mineur consciencieux recherche un retour sur investissement, c’est pourquoi il est censé agir de manière à garantir très probablement des revenus.
Preuve de travail (PoW) vs Preuve d'enjeu (PoS)
Il existe de nombreux algorithmes de consensus outre le Proof of Work (PoW), dont le plus célèbre est le Proof of Stake (PoS). Le concept remonte à 2011 et a été implémenté dans Ethereum et dans de nombreux autres protocoles.
Dans les systèmes de preuve d’enjeu, les mineurs sont remplacés par des validateurs. Il n'y a aucune exploitation minière impliquée et aucune concurrence pour deviner les valeurs de hachage. Au lieu de cela, les utilisateurs sont sélectionnés au hasard – s’ils sont sélectionnés, ils doivent proposer (ou « former ») un bloc. Si le bloc est correct, ils reçoivent une récompense composée des frais des transactions du bloc.
Cependant, aucun utilisateur ne peut être choisi ; le protocole sélectionne plutôt les utilisateurs en fonction de plusieurs facteurs. Pour se qualifier, les participants doivent réserver une mise, qui correspond à un montant prédéterminé de la devise native de la blockchain. Un quota fait office de garantie : tout comme les accusés paient une grosse somme d'argent pour éviter de rater un procès, les auditeurs se réservent un quota pour prévenir la fraude. S’ils tentent de tricher, leur mise sera perdue (ou une partie sera déduite).
Un répertoire de liens de mise offre plus d'avantages qu'un répertoire de travail. Le plus notable de ces avantages est la faible empreinte carbone, puisqu’il n’est pas nécessaire de recourir à des fermes minières à haute énergie dans le PSI, puisque l’électricité consommée ne représente qu’une petite fraction de celle consommée par le mécanisme du PSI.
Cependant, le Proof of Stake (PoS) n'a pas la même réputation et le même prestige que le Proof of Work (PoW), et bien qu'il puisse être considéré comme un gaspillage, le minage est le seul algorithme de consensus qui a fait ses preuves dans la pratique depuis plus d'une décennie, avec Le mécanisme de preuve d'enjeu contribuant au PoW de Bitcoin a sécurisé des milliards de dollars de transactions depuis son lancement, et le stockage doit subir des tests appropriés à long terme pour garantir que le PoS peut rivaliser avec le PoS en termes de fonctionnalités de sécurité.
Réflexions finales
Proof of Action était la solution originale au problème de la double dépense et s'est avérée fiable et sécurisée. Bitcoin a prouvé que nous n’avons pas besoin des autorités centrales pour empêcher que l’argent soit dépensé deux fois. Grâce à une utilisation intelligente de la cryptographie, des fonctions de hachage et de la théorie des jeux, les utilisateurs peuvent se mettre d'accord sur l'état d'une base de données financière dans un environnement décentralisé.
Articles connexes
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