TL;DR

La preuve d'enjeu est un mécanisme de consensus populaire utilisé comme alternative à la preuve de travail. Au lieu d’utiliser la puissance de calcul, les validateurs mettent en jeu des pièces pour valider les transactions. Cela réduit considérablement la consommation d’énergie requise. Proof of Stake offre également des améliorations en termes de décentralisation, de sécurité et d'évolutivité. 

Cependant, sans accès aux crypto-monnaies, l’utilisation du Proof of Stake peut être moins accessible. De plus, il existe un potentiel d’attaque de 51 % contre les blockchains à faible capitalisation boursière. Étant donné que la preuve de participation est très polyvalente, elle présente un large éventail de variations pour différentes blockchains et cas d'utilisation.

Introduction

Actuellement, la preuve de participation est de loin le choix le plus populaire pour les réseaux blockchain. Mais avec autant de variantes, il peut être difficile d’en comprendre les concepts fondamentaux. De nos jours, il est peu probable que vous le voyiez sous sa forme originale. Cependant, tous les types de Proof of Stake utilisent les mêmes concepts principaux. Comprendre ces concepts vous aidera à faire de meilleurs choix concernant les blockchains que vous utilisez et à comprendre leur fonctionnement.

Qu’est-ce que la preuve de participation ?

L'algorithme de consensus Proof of Stake a été introduit en 2011 sur le forum Bitcointalk. Il a été proposé comme solution aux problèmes de preuve de travail. Bien que l’objectif des deux soit de parvenir à un consensus sur la blockchain, le processus qu’ils adoptent est assez différent. Avec Proof of Stake, au lieu de fournir une preuve via une méthode informatique intensive, les participants prouvent simplement qu'ils ont misé des pièces.

Comment fonctionne la preuve de participation ?

L'algorithme Proof of Stake utilise un processus qui sélectionne de manière pseudo-aléatoire un groupe de validateurs parmi un groupe de nœuds. Le système utilise une combinaison de facteurs, notamment le temps de mise, un élément de randomisation et la valeur (richesse) du nœud.

Dans les systèmes Proof of Stake, les blocs sont « falsifiés » et non exploités. Cependant, vous pouvez encore entendre occasionnellement le terme « miné ». La plupart des crypto-monnaies Proof of Stake sont lancées avec une réserve de pièces « pré-forgées » pour permettre l’amorçage immédiat des nœuds.

Les utilisateurs participant au processus de « forgeage » doivent verrouiller un certain nombre de pièces sur le réseau en tant que mises. La taille des enjeux détermine les chances qu'un nœud soit sélectionné comme prochain validateur : plus l'enjeu est élevé, plus les chances sont élevées. Certaines méthodes uniques sont ajoutées au processus de sélection pour éviter de privilégier les nœuds les plus riches du réseau. Les deux méthodes les plus utilisées sont la sélection aléatoire de blocs (sélection aléatoire de blocs) et la sélection par âge des pièces (sélection par temps de mise).

Sélection de blocs aléatoires

Dans la méthode de sélection de blocs aléatoires, les validateurs sont sélectionnés par nœuds avec une combinaison de la valeur de hachage la plus basse et de la valeur de mise la plus élevée. Étant donné que la taille des mises est publique, les autres nœuds peuvent généralement prédire qui sera le prochain « faussaire ».

Sélection de l'âge des pièces

La méthode Coin Age Selection sélectionne les nœuds en fonction du temps de mise en jeu de leurs jetons. Le paramètre Coin Age est calculé en multipliant le nombre de jours de mise par le nombre de pièces mises en jeu. 

Après avoir forgé un bloc, le Coin Age du nœud est réinitialisé à zéro et le nœud doit attendre un certain temps pour forger un autre bloc – cela empêche les nœuds avec des enjeux importants de dominer la blockchain.

Validation des transactions

Chaque crypto-monnaie utilise son propre algorithme de preuve de participation et possède son propre ensemble de règles et de méthodes pour fournir la meilleure combinaison possible de ressources au réseau et à ses utilisateurs.

Lorsqu'un nœud est choisi pour forger le bloc suivant, il vérifiera que les transactions du bloc sont valides. Il signe ensuite le bloc et l'ajoute à la blockchain. En récompense, le nœud reçoit les frais de transaction du bloc et, sur certaines blockchains, une récompense en pièces.

Si un nœud souhaite abandonner son rôle de « faussaire », sa valeur mise en jeu et les récompenses obtenues seront libérées après une certaine période. Cela donne au réseau le temps de vérifier que le nœud concerné n'a pas ajouté de blocs frauduleux à la blockchain.

Quelles blockchains utilisent la Proof of Stake ?

La plupart des blockchains post-Ethereum utilisent le mécanisme de consensus Proof of Stake. Généralement, chaque blockchain apporte ses propres modifications pour répondre aux besoins du réseau. Nous discuterons plus de détails sur les modifications dans cet article. Actuellement, Ethereum lui-même est en train de passer à Proof of Stake, avec la mise à niveau Ethereum 2.0.

Les réseaux blockchain qui utilisent la preuve de participation ou une variante de celle-ci incluent :

1. Chaîne BNB

2. Chaîne intelligente BNB

3. Solana

4. Avalanche

5. À pois

Avantages de la preuve d'enjeu

La preuve d'enjeu offre de nombreux avantages par rapport à la preuve de travail. Pour cette raison, les nouvelles blockchains utilisent presque toujours la Proof of Stake. Certains des avantages incluent :

Adaptabilité

À mesure que les besoins des utilisateurs et les blockchains évoluent, la preuve de participation évolue également. Cela est évident avec le grand nombre d’adaptations disponibles. Le mécanisme est polyvalent et peut facilement s’adapter à la plupart des cas d’utilisation de la blockchain.

Décentralisation

Un plus grand nombre d'utilisateurs sont encouragés à exécuter des nœuds car il s'agit d'une tâche plus accessible. Cette incitation et le processus de randomisation augmentent également la décentralisation du réseau. Bien que des pools de staking existent, avec Proof of Stake, le validateur a beaucoup plus de chances de réussir à « forger » un bloc. Dans l’ensemble, cela réduit le besoin de pools de jalonnement. 

Efficacité énergétique

Comparée à la Proof of Work, la Proof of Stake est incroyablement économe en énergie. Le coût de participation dépend du coût de mise en jeu des pièces et non du coût de la puissance de calcul nécessaire pour résoudre les problèmes. Ce mécanisme de consensus permet une réduction significative de l'énergie nécessaire à son exécution.

Évolutivité

Comme Proof of Stake ne dépend pas de machines physiques pour obtenir un consensus, son système offre plus d'évolutivité. Il n’est pas nécessaire de disposer de grandes fermes minières ni de fournir de grandes sources d’énergie. Ajouter davantage de validateurs au réseau est moins cher, plus simple et plus accessible. 

Sécurité

Le jalonnement fonctionne comme une incitation financière pour le validateur à ne pas traiter les transactions frauduleuses. Si le réseau détecte une transaction frauduleuse, le validateur perdra une partie de sa mise et son droit de participer au réseau. Ainsi, si la valeur mise est supérieure aux récompenses obtenues, le validateur n’a aucune raison d’agir de manière malveillante (il perdrait plus d’argent).

Pour contrôler efficacement le réseau et approuver les transactions frauduleuses, un nœud aurait besoin d’une participation majoritaire dans le réseau. Ce type d'arnaque est connu sous le nom d'attaque à 51 %. Selon la valeur d’une cryptomonnaie, il peut être pratiquement impossible de prendre le contrôle du réseau puisqu’il faudrait acquérir 51 % de l’ensemble de l’offre en circulation. 

Cependant, cela peut aussi représenter 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 tout de même quelques aspects négatifs :

Fourche

Avec le mécanisme standard de preuve de participation, rien ne vous dissuade d'exploiter les deux côtés d'une fourchette. Dans Proof of Work, l’exploitation minière des deux côtés génère un gaspillage d’énergie. Dans le cas du Proof of Stake, le coût est bien inférieur, ce qui signifie que les utilisateurs peuvent « miser » sur le succès des deux côtés du fork.

Accessibilité

Pour miser, vous avez besoin d’une réserve de jeton natif de la blockchain. En d’autres termes, vous devrez acheter le token auprès d’un courtier ou via une autre méthode. En fonction du montant minimum requis, vous aurez peut-être besoin d'un investissement important pour miser efficacement. 

Avec Proof of Work, vous pouvez louer ou acheter du matériel minier bon marché. De cette façon, il est possible de participer à un pool, de commencer à valider des transactions et de réaliser des gains rapidement.

51% d'attaque

S'il est techniquement possible de réaliser une attaque à 51 % sur un réseau Proof of Work, ce type d'attaque est nettement plus probable sur les systèmes Proof of Stake. Si le prix d'un token baisse beaucoup ou si la blockchain a une faible capitalisation boursière, le montant nécessaire pour acheter plus de 50 % des tokens du réseau sera relativement inférieur. Dans ce cas, l’acheteur supposé aurait le contrôle du réseau.

Preuve de travail contre preuve d'enjeu

Lorsque l’on compare les deux mécanismes de consensus, il existe des différences fondamentales.

Cependant, il existe une grande variété de mécanismes de preuve de participation dans les blockchains. Selon le mécanisme, il y aura des variations par rapport aux différences évoquées.

Autres mécanismes de consensus basés sur la preuve d'enjeu

La preuve de participation est hautement adaptable. Les développeurs peuvent modifier le mécanisme pour l'adapter à des cas d'utilisation spécifiques de la blockchain. Vous trouverez ci-dessous quelques-uns des plus courants.  

Preuve d'enjeu déléguée (DPoS)

La preuve de mise déléguée permet à l’utilisateur de miser des pièces sans avoir à devenir validateur. Dans ce cas, les utilisateurs misent au nom d'un validateur et les récompenses de bloc sont partagées. Plus les utilisateurs « délèguent » misent pour le compte d’un validateur potentiel, plus grandes sont leurs chances d’être sélectionnés pour valider un bloc. Généralement, les validateurs peuvent modifier la valeur partagée avec les délégants en fixant une récompense comme incitation. 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 de consensus développé par Polkadot. Il présente de nombreuses similitudes avec la preuve de participation déléguée, mais il existe une différence fondamentale. Si un proposant (délégué) mise au nom d'un validateur malveillant, il peut également perdre ses actifs mis en jeu. 

Les proposants peuvent choisir jusqu'à 16 validateurs à miser. Le réseau répartira également votre valeur mise entre les validateurs choisis. Polkadot utilise également diverses approches de théorie des jeux et de systèmes électoraux pour déterminer qui forgera un nouveau bloc.

Preuve d'autorité mise en jeu (PoSA)

BNB Smart Chain utilise la preuve d'autorité jalonnée pour parvenir à un consensus sur le réseau. Ce mécanisme de consensus combine Proof of Authority et Proof of Stake, permettant aux validateurs de créer à tour de rôle de nouveaux blocs. Un groupe de 21 validateurs actifs sont éligibles pour participer. Ils sont sélectionnés en fonction de leur montant de BNB misé (ou en fonction du montant délégué en leur nom). Ce groupe est déterminé quotidiennement et BNB Chain enregistre et stocke cette sélection.

Conclusion

Depuis la création de Bitcoin, la manière dont nous ajoutons des blocs de transactions à un réseau a considérablement changé. Désormais, nous ne dépendons plus de la puissance de calcul pour obtenir un consensus cryptographique. Le système Proof of Stake présente de nombreux avantages et, historiquement, son efficacité a été prouvée. Apparemment, avec le temps, il est possible que Bitcoin soit l'un des rares réseaux de preuve de travail restants. Jusqu’à présent, il semble que la preuve d’enjeu soit là pour rester.