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Les différents mécanismes de consensus de la blockchain

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2023-06-15
Les différents mécanismes de consensus de la blockchain

Cet article explique comment les mécanismes de consensus déterminent les caractéristiques d'une blockchain, et ce que cela signifie pour nous, adeptes de la technologie blockchain.

Les mécanismes de consensus de la blockchain

Commençons par un bref rappel : la technologie blockchain nous permet de chiffrer des registres de données dans des blocs, puis de les relier entre eux pour créer une source unique et chronologique de vérité. La puissance de la blockchain réside dans sa nature décentralisée : ses données sont accessibles au public, mais aucune modification ne peut être effectuée sans l'accord d'un quorum de participants au réseau, ce qui garantit la confiance, la sécurité et la transparence de la blockchain.

Les participants au réseau, également appelés "nœuds", sont les acteurs principaux des réseaux décentralisés, dont les tâches contribuent à la sécurité et au bon fonctionnement de l'ensemble du réseau. Ces tâches incluent la vérification et la confirmation des transactions, le fait d'agir comme centre de communication et de rester attentif à toute altération potentielle des données. Un mécanisme de consensus est établi pour s'assurer que tous les nœuds travaillent de manière synchronisée. Il détermine également le système de sécurité et d'incitations du réseau.

Veuillez noter que cet article se concentre uniquement sur les blockchains publiques, car ce type de blockchain concerne la majorité des transactions effectuées sur les plateformes de trading de cryptomonnaies. Les deux blockchains publiques les plus connues sont les légendaires Bitcoin et Ethereum.

Pas seulement PoW et PoS

Bien que Bitcoin et Ethereum utilisaient tous deux le mécanisme de preuve de travail (PoW) pour réguler leur réseau depuis leur genèse, Ethereum est progressivement passé à la preuve d'enjeu (PoS) avec son plan Ethereum 2.0. Cependant, Bitcoin restera fidèle au PoW car son code ne permet pas les changements de consensus, et plus important encore, la relation qu'entretient Bitcoin avec la consommation d'énergie maintiendra toujours le lien entre sa valeur et les coûts dans la vie réelle. Les autres mécanismes de consensus de la blockchain sont moins courants et sont principalement adoptés en fonction des priorités stratégiques du réseau.

Preuve de travail (PoW)

Comme son nom l'indique, ce type de consensus nécessite une quantité importante de "travail". Les participants au réseau, appelés mineurs, sont équipés de logiciels et d'ordinateurs puissants en vue de trouver la solution à des problèmes mathématiques extrêmement complexes, ce qui permet de créer un nouveau bloc valide.

En général, la difficulté de minage d'une cryptomonnaie est corrélée au nombre de mineurs, c'est-à-dire que le niveau de difficulté augmente lorsqu'il y a plus de mineurs qui rejoignent le réseau. Cela signifie que l'on obtient une plus grande sécurité avec plus de mineurs, et que l'équité est garantie pour tous les mineurs.

De plus, les blockchains PoW sont réellement décentralisées, tant en termes d'organisation que d'emplacement, puisque les mineurs s'installent là où l'électricité est bon marché afin de maximiser leurs profits. L'électricité étant disponible à bas prix dans diverses régions du monde, les activités de minage sont donc dispersées à travers le globe.

Preuve d'enjeu (PoS)

Plus respectueuse de l'environnement que la preuve de travail, la preuve d'enjeu repose entièrement sur le "staking" financier. Pour devenir un "nœud" dans un réseau PoS, il faut bloquer des fonds dans un contrat intelligent spécifique afin d'avoir la possibilité de créer un nouveau bloc. L'algorithme de PoS sélectionne aléatoirement les stakers en fonction de leurs parts de fonds dans le réseau. Par exemple, un staker dont les fonds représentent 10% du total des fonds stakés a 10% de chances de produire un nouveau bloc. Les incitations sont également distribuées aux stakers proportionnellement au ratio entre leur staking et le total des fonds stakés. En conséquence, ce mécanisme est l'un des principaux moteurs de valeur des cryptomonnaies qui utilisent la preuve d'enjeu.

Exemples de blockchains PoS : Avalanche, Cardano et Algorand.

Preuve d'enjeu déléguée (DPoS)

La DPoS ajoute un élément démocratique à la quelque peu centralisée PoS. Alors que les ressources économiques d'un staker affectent directement le processus de validation de la PoS, dans un réseau DPoS les stakers peuvent voter pour les producteurs de blocs. Ces producteurs de blocs, également connus comme délégateurs ou témoins, seront élus en fonction du montant de staking qui leur est délégué, ce qui reflète leur fiabilité ainsi que la confiance qu'on leur porte. Les incitations et les pénalités sont partagées entre les stakers et les délégateurs, favorisant ainsi une plus grande démocratisation au sein du réseau. Les délégateurs restent généralement actifs afin d'assurer leur niveau de responsabilités, ce qui peut accélérer considérablement les transactions.

Exemples de blockchains DPoS : EOS et Tron.

Preuve d'enjeu nominatif (NPoS)

La NPoS est similaire à la DPoS, mais son processus de vote est plus approfondi. Les stakers, appelés nominateurs, choisissent un ensemble de validateurs en leur attribuant les collatéraux de leurs tokens. Les validateurs ayant le plus de collatéraux se verront confier la responsabilité de créer de nouveaux blocs, sachant que l'ensemble final de validateurs peut être très différent des ensembles nominés. Cela permet de garantir que chaque nominateur a de bonnes chances de recevoir des récompenses, et que les validateurs doivent se montrer dignes de la confiance de la communauté.

Exemples de blockchains NPoS : Polkadot et Kusama.

Preuve d'autorité (PoA)

La PoA est un autre mécanisme de consensus qui met l'accent sur le capital social des validateurs de nœuds. La communauté sélectionne et donne aux utilisateurs les plus fiables et aux partenaires stratégiques du projet, c'est-à-dire les utilisateurs ayant un intérêt direct à long terme dans le succès futur du réseau, le droit de produire de nouveaux blocs. Bien entendu, il ne s'agit pas uniquement de "statut social". Les validateurs approuvés par la communauté doivent également staker leurs fonds comme preuve de leur bonne volonté.

Exemples de blockchains PoA : VeChain et TomoChain.

Preuve d'histoire (PoH)

Solana a été la première blockchain à introduire un modèle hybride de PoS et PoH en 2018, avec la promesse d'un processus de validation plus rapide, plus efficace et plus sûr. Une horloge cryptographique est intégrée à chaque nœud du réseau Solana, grâce à laquelle chaque donnée est enregistrée dans un ordre chronologique vérifiable avec un horodatage spécifique. Au lieu d'attendre les réponses des autres nœuds, chaque validateur peut décider de la validité des messages de blocs de manière indépendante, accélérant ainsi le processus de consensus pour les transactions sur Solana.

Conclusion

Les mécanismes de consensus présentés dans cet article sont les plus courants dans l'industrie de la blockchain, chacun étant utilisé par différents projets populaires. Il s'agit, bien entendu, d'une liste non exhaustive des mécanismes de consensus existants, et d'autres verront bientôt le jour, suivant la croissance du secteur de la blockchain. Peu importe leurs différences de conception, l'objectif principal de tous les mécanismes de consensus est le même : maintenir le fonctionnement efficace de leurs blockchains. Cela étant, on peut s'attendre à ce que le développement des algorithmes de consensus vise à protéger davantage l'intégrité des données grâce à ses caractéristiques clés que sont l'unicité, la cohérence et l'honnêteté.

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