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Proof of Stake est une alternative populaire à l’algorithme de consensus Proof of Work. Ce mécanisme n'utilise pas de puissance de calcul pour confirmer les transactions, mais des pièces mises en jeu fournies par les validateurs. Proof of Stake vous permet de réduire considérablement la consommation d'énergie, ainsi que d'augmenter la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité.
Cependant, la preuve de participation n’est peut-être pas aussi pratique pour les utilisateurs qui n’ont pas accès aux crypto-monnaies et peut également comporter le risque d’une attaque de 51 % sur les blockchains à faible capitalisation boursière. Étant donné que la preuve de participation est extrêmement polyvalente, elle propose un large éventail de variantes pour différentes blockchains et tâches.
Introduction
La preuve de participation est aujourd’hui l’algorithme de consensus le plus populaire pour de nombreux réseaux blockchain, mais en raison du grand nombre de variations, il peut être difficile à comprendre. De plus, il est quasiment impossible de retrouver ce mécanisme dans sa forme originale. Cependant, tous les types de Proof of Stake fonctionnent sur la base des mêmes concepts, dont la compréhension vous aidera à prendre la meilleure décision lors du choix d’une blockchain.
Que signifie la Preuve de Participation ?
L'algorithme de consensus Proof of Stake a été introduit en 2011 sur le forum Bitcointalk dans le but de résoudre les problèmes de Proof of Work. Bien que ces deux mécanismes s'efforcent de parvenir à un consensus sur la blockchain, ils le font de différentes manières. Si les utilisateurs de Proof of Work effectuent un travail informatique, les participants à Proof of Stake n'ont qu'à miser des pièces.
Comment fonctionne la preuve de participation ?
Le mécanisme Proof of Stake repose sur un processus de sélection aléatoire qui détermine un validateur parmi un groupe de nœuds. Pour ce faire, le système utilise une combinaison de facteurs, notamment la durée du jalonnement des pièces, la randomisation et la sécurité financière du nœud.
Dans les systèmes Proof of Stake, le terme forgeage plutôt que minage est utilisé dans le contexte de la création de blocs, mais les deux options peuvent être trouvées. La plupart des crypto-monnaies Proof of Stake sont lancées avec une réserve de pièces pré-créées afin que les nœuds puissent commencer à fonctionner immédiatement.
Pour participer au processus de création de blocs, les utilisateurs verrouillent un certain nombre de pièces sur le réseau et les ajoutent au jalonnement. Le nombre de pièces mises en jeu augmente les chances que chaque nœud soit choisi comme prochain validateur : plus le montant mis en jeu est élevé, plus les chances sont élevées. Pour garantir une sélection équitable des nœuds sans privilégier les plus riches, le processus de sélection utilise des méthodes uniques telles que la sélection aléatoire des blocs et la sélection de la durée du jalonnement.
Sélection de bloc aléatoire
Dans la sélection de blocs aléatoires, les validateurs sont déterminés en recherchant les nœuds avec la plus petite valeur de hachage et le plus grand montant de mise. Dans ce cas, il est généralement possible de prédire à l'avance qui deviendra le prochain validateur, puisque le volume de pièces mises en jeu par chaque participant est accessible au public.
Sélection par durée de jalonnement
Lors de la sélection par durée de mise, les validateurs sont déterminés en fonction de la durée pendant laquelle leurs jetons ont été mis en jeu. La durée est calculée en multipliant le nombre de jours pendant lesquels une pièce a été mise en jeu par le nombre de pièces mises en jeu.
Une fois qu'un bloc est créé, la durée est réinitialisée à zéro, il faudra donc un certain temps avant que le même nœud soit choisi pour créer le bloc suivant, empêchant ainsi les nœuds riches de dominer la blockchain.
Vérification des transactions
Chaque crypto-monnaie dotée d'un algorithme de consensus Proof of Stake possède son propre ensemble de règles et de méthodes qui garantissent l'efficacité du réseau.
Le nœud choisi pour créer un nouveau bloc vérifie la validité des transactions, signe le bloc et l'ajoute à la blockchain. En récompense, le validateur reçoit une partie des frais de transaction du bloc ajouté et, dans certaines blockchains, également une récompense sous forme de pièces.
Si un participant ne souhaite plus être initiateur, ses récompenses gagnées et ses pièces de mise sont bloquées pendant un certain temps. Cela donne au système la possibilité de vérifier si l'initiateur a ajouté des blocs frauduleux à la blockchain.
Quelles blockchains utilisent la Proof of Stake ?
La plupart des blockchains apparues après Ethereum utilisent des mécanismes de consensus Proof of Stake. Généralement, chaque mécanisme est modifié pour répondre aux besoins du réseau. Nous les examinerons ensuite plus en détail. Ethereum lui-même est actuellement en train de passer à Proof of Stake via la mise à jour Ethereum 2.0.
Les réseaux blockchain utilisant la preuve de participation ou des variantes de celle-ci comprennent :
1. Chaîne BNB
2. Chaîne intelligente BNB
3. Solana
4. Avalanche
5. À pois
Avantages de la preuve de participation
Étant donné que la Proof of Stake est supérieure à la Proof of Work à bien des égards, elle est utilisée dans presque toutes les nouvelles blockchains. Ses avantages incluent :
Adaptabilité
Proof of Stake s'efforce de répondre aux besoins changeants des utilisateurs et à l'évolution de la blockchain, ce qui se reflète dans l'émergence de variantes nouvelles et diverses de l'algorithme. Ce mécanisme est multifonctionnel et adapté à la plupart des tâches blockchain.
Décentralisation
Les nœuds en cours d'exécution sont devenus plus accessibles et le réseau vise à encourager les utilisateurs à les exécuter. Le système d'incitation et le processus de randomisation rendent également le réseau plus décentralisé. Malgré l’existence de pools de staking, la probabilité qu’un individu réussisse à créer un bloc sous Proof of Stake est beaucoup plus élevée. Cela réduit le besoin de créer des pools de jalonnement.
Efficacité énergétique
Comparée à la Proof of Work, la Proof of Stake est incroyablement économe en énergie. Dans un tel mécanisme, le coût de participation dépend du coût économique du pari plutôt que du coût informatique de la résolution des énigmes. Ainsi, le fonctionnement de ce mécanisme de consensus nécessite beaucoup moins de coûts énergétiques.
Évolutivité
Étant donné que la preuve d’enjeu ne repose pas sur des machines physiques pour parvenir à un consensus, il s’agit d’un mécanisme plus évolutif. Cela ne nécessite pas d’acheter d’immenses fermes minières ni de dépenser une grande quantité d’énergie. Utiliser plusieurs validateurs sur le réseau est beaucoup moins cher, plus facile et plus accessible.
Sécurité
Le mécanisme de jalonnement incite l'initiateur à créer uniquement des blocs vérifiés. Si le réseau détecte une transaction frauduleuse, le validateur perdra une partie de sa participation et le droit de créer des blocs à l'avenir. Ainsi, si la part de mise est supérieure à la récompense, le validateur malhonnête perdra plus de pièces qu’il n’en recevra.
Pour prendre le contrôle du réseau et effectuer des transactions frauduleuses, un nœud doit posséder une part plus importante du réseau : c'est ce qu'on appelle une attaque à 51 %. Cependant, cela ne peut être fait que si vous acquérez 51 % des pièces en circulation, ce qui est pratiquement impossible.
Néanmoins, dans certains cas, cela peut être un inconvénient – nous y reviendrons ensuite.
Inconvénients de la preuve de participation
Même si le Proof of Stake présente de nombreux avantages par rapport au Proof of Work, il présente néanmoins certains inconvénients :
Fourchette
Avec le mécanisme standard de preuve de participation, il n’y a aucune barrière à l’exploitation minière des deux côtés de la fourchette. Cependant, avec la preuve de travail, l’exploitation minière des deux côtés entraînera des coûts énergétiques élevés. L’utilisation de Proof of Stake peut réduire considérablement les coûts, permettant aux utilisateurs de « miser » des deux côtés du fork.
Disponibilité
Pour le jalonnement, les utilisateurs auront besoin de jetons blockchain natifs – ceux-ci peuvent être achetés via un échange ou toute autre méthode. Parfois, un jalonnement efficace peut nécessiter des investissements importants.
Le mécanisme Proof of Work vous permet de travailler sur du matériel minier bon marché ou même de le louer. Grâce à cela, les utilisateurs peuvent rejoindre le pool et commencer à vérifier rapidement les transactions et à gagner de l'argent.
Attaque 51%
Bien que le Proof of Work soit également sensible à 51 % des attaques, les blockchains dotées d'un mécanisme de Proof of Stake y sont plus vulnérables. Si le prix d’un token s’effondre ou si la blockchain a une faible capitalisation boursière, les attaquants pourraient théoriquement acquérir plus de 50 % des tokens à bas prix et prendre le contrôle du réseau.
Preuve de travail et preuve d'enjeu
La comparaison de ces deux mécanismes de consensus fait apparaître plusieurs différences majeures.
Il existe cependant une grande variété de versions de Proof of Stake sur les blockchains. De nombreuses différences dépendront des objectifs spécifiques du mécanisme.
Variations du mécanisme de Proof of Stake
La preuve de participation est hautement adaptable. Les développeurs peuvent modifier le mécanisme en fonction des spécificités de la blockchain. Voici quelques-unes des variantes les plus courantes.
Preuve de participation déléguée (DPoS)
La preuve de participation déléguée permet aux utilisateurs de miser des pièces sans devenir un validateur. Dans ce cas, ils agissent en tant que délégués : ils contribuent financièrement au staking via le validateur et reçoivent une partie des récompenses du bloc. Plus les délégués soutiennent un éventuel validateur, plus grandes sont les chances de sa sélection. En règle générale, les délégués sont guidés par le montant des incitations offertes par les validateurs, ainsi que par leur réputation.
Preuve de participation nominée (NPoS)
Nominate Proof of Stake est un modèle de consensus développé par Polkadot. Il est similaire à bien des égards à la preuve de participation déléguée, mais avec une différence clé : si un prête-nom (délégué) met des fonds par l'intermédiaire d'un validateur malveillant, il risque également de perdre ses fonds.
Les candidats peuvent choisir jusqu'à 16 validateurs par l'intermédiaire desquels ils contribueront aux fonds du jalonnement. Le réseau répartira ensuite les pièces de manière égale entre les validateurs sélectionnés. Polkadot utilise également plusieurs approches de la théorie des jeux et de la théorie des élections pour déterminer qui forgera un nouveau bloc.
Preuve d'autorité jalonnée (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 forger des blocs à tour de rôle. Un groupe de 21 validateurs actifs est autorisé à participer, sélectionnés en fonction du montant de BNB qu'ils ont mis en jeu ou délégué en leur nom. Ce groupe est sélectionné quotidiennement et BNB Chain stocke des informations sur cette sélection.
Conclusion
Les méthodes d’ajout de blocs au réseau ont considérablement changé depuis la création de Bitcoin. Désormais, les utilisateurs n’ont plus besoin de compter sur la puissance de calcul pour créer un crypto-consensus. Au lieu de cela, ils peuvent utiliser l’algorithme Proof of Stake, qui présente de nombreux avantages et s’est avéré efficace. Peut-être qu’au fil du temps, son alternative, le mécanisme Proof of Work, ne sera utilisée que par Bitcoin et un petit nombre d’autres réseaux. Quoi qu’il en soit, Proof of Stake est définitivement là pour rester longtemps.
