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Qu'est-ce que la preuve d'enjeu (PoS) ? En quoi est-elle différente de la preuve de travail (PoW) ?

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2023-04-14
Qu'est-ce que la preuve d'enjeu (PoS) ? En quoi est-elle différente de la preuve de travail (PoW) ?

La preuve d'enjeu (PoS) est un protocole de consensus qui bloque des actifs crypto pour sécuriser un réseau. Il est moins énergivore que le mécanisme de preuve de travail (PoW) introduit par Bitcoin. Découvrez dans cet article comment fonctionne la preuve d'enjeu ainsi que ses avantages et inconvénients.

Présentation de la preuve d'enjeu (PoS)

La preuve d'enjeu est un mécanisme de consensus qui sécurise un réseau blockchain. Il garantit que seules les transactions légitimes sont ajoutées à la blockchain, et il fonctionne grâce à des validateurs qui bloquent leurs cryptomonnaies pour sécuriser le réseau. Le minage de cryptomonnaies est très énergivore, mais de nouvelles solutions existent en faveur de l'environnement. La communauté Ethereum veut changer la façon dont les cryptomonnaies sont créées afin de réduire drastiquement l'empreinte carbone de sa blockchain. La méthode sur laquelle elle travaille s'appelle "Proof-of-Stake" (PoS), ou preuve d'enjeu en français.

La preuve d'enjeu (PoS) et la preuve de travail (PoW) sont deux exemples de mécanismes de consensus. La preuve d'enjeu est une alternative à la preuve de travail qu'utilise actuellement le réseau Bitcoin.

Les mécanismes de consensus

Fondamentalement, les blockchains publiques sont simplement des bases de données. La plupart des bases de données autorisent les administrateurs à savoir qui peut y accéder et qui peut les modifier. Ce contrôle centralisé est très pratique, mais les rend particulièrement vulnérables au piratage. En revanche, les blockchains rendent chaque utilisateur responsable de la mise à jour des données. C'est pourquoi les blockchains utilisent des mécanismes de consensus, également appelés algorithmes de consensus. Ces mécanismes assurent le bon fonctionnement du réseau en veillant à ce que seules les transactions légitimes soient ajoutées aux blocs, grâce à la vérification conjointe des nœuds. Un nœud est un ordinateur qui exécute le logiciel d'une blockchain donnée et protège ainsi le système contre les attaques, notamment la fameuse attaque des 51%, c'est-à-dire la possibilité pour un individu d'obtenir plus de la moitié de la puissance de calcul totale d'un réseau distribué afin de pouvoir le contrôler à sa guise.

La preuve de travail

Pour prévenir les attaques et les problèmes de double dépense, Bitcoin utilise la preuve de travail comme algorithme de consensus.

Voici un article détaillé qui explique le fonctionnement de la preuve de travail.

Ce système nécessite des mineurs qui utilisent des machines extrêmement énergivores pour aider le réseau à traiter les transactions. Dans l'algorithme de la preuve de travail, les mineurs, ou plus précisément leurs ordinateurs, tentent de résoudre des problèmes extrêmement difficiles afin d'être les premiers à compléter un bloc de transactions. Leur travail permet de vérifier la légitimité des transactions et de préserver un historique fiable dans le livre de comptes distribué, la blockchain. En guise de compensation, les mineurs reçoivent des cryptomonnaies et, dans le cas du réseau Bitcoin, des BTC.

La preuve de travail a été introduite par le protocole Bitcoin et reproduite par d'autres cryptomonnaies, dont Ethereum. Cependant, l'une des contraintes de ce système est qu'il demande beaucoup d'électricité et de matériel (notamment des machines performantes) pour sécuriser les transactions. Selon certains chercheurs, le réseau Bitcoin consomme actuellement à lui seul davantage d'électricité par an que la consommation totale de pays comme l'Argentine ou la Pologne. Cela représente énormément d'énergie, et c'est pourquoi des protocoles comme Ethereum se sont efforcés d'évoluer vers des mécanismes de consensus plus économes en énergie.

La preuve d'enjeu d'Ethereum 2.0

Les développeurs d'Ethereum ont apporté un ensemble de mises à jour au réseau, appelé Ethereum 2.0. Cette mise à jour permet au réseau de fonctionner entièrement sur le mécanisme de consensus qu'est la preuve d'enjeu.

La preuve d'enjeu d'Ethereum 2.0 vise à obtenir les mêmes résultats que la preuve de travail. La preuve d'enjeu vérifie de manière sécurisée les transactions sur la blockchain, mais alors que les mineurs utilisant la preuve de travail consacrent de grandes ressources énergétiques et matérielles pour sécuriser le réseau, les validateurs de la preuve d'enjeu y consacrent seulement leurs cryptomonnaies.

Pour avoir une chance de vérifier les transactions d'un bloc et d'ainsi percevoir une récompense sous forme de cryptomonnaies avec la preuve d'enjeu, les validateurs doivent bloquer ou staker au moins 32 ETH qu'ils ne pourront pas dépenser. La blockchain utilise ces cryptomonnaies bloquées pour sécuriser le réseau. Selon la Fondation Ethereum, la preuve d'enjeu présente plusieurs avantages par rapport à la preuve de travail.

PoW VS PoS

Étant donné que gagner des récompenses en cryptomonnaies via la preuve d'enjeu ne nécessite pas une énorme puissance de calcul, vous n'avez pas besoin d'un matériel hautement performant. Cela donne la possibilité à un plus grand nombre de personnes de participer à la gestion d'un nœud Ethereum, ce qui permet une décentralisation plus poussée et une plus grande résistance aux attaques, en particulier à l'attaque des 51%.

De plus, en raison de ses faibles exigences matérielles, la preuve d'enjeu consomme beaucoup moins d'énergie que la preuve de travail.

Inconvénients de la preuve de travail (PoW) :

  • Nécessite un équipement très puissant qui n'est détenu que par une minorité d'entreprises, ce qui favorise la centralisation (exemple : Bitmain).

  • Coûts énergétiques très élevés.

  • Coûts de transactions élevés lorsque le réseau sature.

Inconvénients de la preuve d'enjeu (PoS) :

  • Moins sûre que la preuve de travail.

  • Les premiers investisseurs ont un grand avantage.

  • Peu d'utilisation des tokens.

Comment le réseau choisit-il les validateurs de blocs ?

Les validateurs sont sélectionnés au hasard par le réseau pour proposer de nouveaux blocs. Ils sont également regroupés de manière aléatoire en comités de 128 nœuds qui changent quotidiennement. Chaque fois qu'un nouveau bloc de transactions est créé et ajouté à la base de données de la blockchain, le mécanisme de consensus par preuve d'enjeu sélectionne divers comités pour confirmer la validité du bloc proposé. Les validateurs sont récompensés pour la création de blocs et pour l'attestation de la création d'autres blocs.

Si les validateurs sont hors ligne ou si leur attestation est incorrecte, ils reçoivent une pénalité appelée "slashing". Si un validateur tente d'attaquer le réseau, il peut perdre toute sa mise. L'algorithme est conçu de telle sorte qu'une personne perdrait plus d'argent en attaquant le réseau, même si son attaque réussissait, qu'en utilisant ses ressources pour le sécuriser. Selon Consensys, il y a moins d'une chance sur un milliard qu'un attaquant contrôlant un tiers des validateurs du réseau puisse contrôler deux tiers des validateurs d'un comité pour réussir une attaque.

Principaux projets utilisant la preuve d'enjeu

Cardano : Cardano est une blockchain publique décentralisée ainsi qu'un projet crypto entièrement open source. Cardano développe une plateforme de contrats intelligents qui cherche à offrir des fonctionnalités plus avancées que n'importe quel autre protocole développé précédemment. C'est la première plateforme blockchain conçue à partir d'une philosophie nettement scientifique et d'une approche centrée sur la recherche avant tout. L'équipe derrière son développement est composée d'un large collectif international d'ingénieurs et de chercheurs expérimentés.

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Solana : Solana est un protocole à chaîne unique, à preuve d'enjeu déléguée, dont l'objectif est de fournir la mise à l'échelle sans avoir à sacrifier la décentralisation ou la sécurité.

Au cœur de la solution de mise à l'échelle de Solana se trouve une horloge décentralisée appelée "Proof-of-History" (PoH), ou preuve d'histoire, conçue pour résoudre le problème du temps sur les réseaux distribués où il n'existe pas de source de temps unique et fiable. En utilisant des Verifiable Delay Functions (fonctions délai vérifiables), la preuve d'histoire permet à chaque nœud de générer localement des horodatages à l'aide de calculs SHA256. Il n'est donc plus nécessaire de diffuser des horodatages sur le réseau, ce qui améliore son efficacité générale.

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Polkadot : le développement de Polkadot est en bonne voie pour fournir la plateforme la plus robuste en matière de sécurité, de mise à l'échelle et d'innovation, en permettant notamment une interopérabilité fluide entre les blockchains.

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Conclusion

Ethereum n'est pas la première cryptomonnaie à utiliser la preuve d'enjeu. Algorand, Cardano, Cosmos, EOS, Polkadot et Tezos ont toutes implémenté une version ou une autre de la preuve d'enjeu. Pour mémoire, la mise à jour Ethereum 2.0 est très récente et le réseau doit encore faire ses preuves sous ce nouveau mécanisme de consensus.

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