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Les différents mécanismes de consensus de la blockchain

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2024-01-11
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 et la blockchain

Voici un bref récapitulatif : la technologie blockchain nous permet de chiffrer des données en blocs, puis de les assembler pour former une source de référence unique et chronologique. La puissance de la blockchain réside dans sa nature décentralisée. Les bases de données reposant sur la blockchain 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.

Ces participants au réseau, également appelés "nœuds", sont des acteurs de réseaux décentralisés qui contribuent à la sécurité et au bon fonctionnement en effectuant des vérifications, en confirmant des transactions, en jouant le rôle de centres de communication et en restant attentifs 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.

Dans cet article, nous nous penchons uniquement sur les blockchains publiques, car nous sommes plus susceptibles d'interagir avec elles au cours de nos transactions courantes. Deux exemples de blockchain publique sont les légendaires Bitcoin et Ethereum.

PoW et PoS mais pas seulement

Bitcoin et Ethereum ont utilisé le mécanisme de preuve de travail (PoW) pour réguler leur réseau depuis leur genèse, mais Ethereum est progressivement passé à la preuve d'enjeu (PoS) via son plan Ethereum 2.0. Bitcoin, cependant, conservera son système PoW, car son code est à l'abri des modifications de consensus. Tout aussi important, les liens entre Bitcoin et la consommation d'énergie permettront à sa valeur de rester liée aux coûts de la vie réelle. Les autres types de consensus de 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.

Normalement, la difficulté du minage est positivement corrélée au nombre de mineurs, de sorte que le niveau de difficulté est censé augmenter lorsque le nombre de mineurs participant au réseau augmente. Cela implique que a) une plus grande sécurité est obtenue avec un plus grand nombre de mineurs, et b) l'équité est garantie pour tous les mineurs.

Les blockchains PoW sont véritablement décentralisées en termes d'organisation et de localisation, car les mineurs s'installent là où l'électricité est bon marché afin de maximiser leurs profits. L'électricité est disponible à un prix abordable dans plusieurs endroits du globe, ce qui a pour effet de disperser la distribution des opérations de minage dans le monde entier.

Preuve d'enjeu (PoS)

Plus respectueuse de l'environnement que la preuve de travail, la preuve d'enjeu repose entièrement sur le staking d'actifs. Pour devenir un "nœud" dans un réseau PoS, il faut bloquer des fonds dans un contrat intelligent spécifique afin d'avoir la possibilité de recevoir un bloc nouvellement généré. L'algorithme PoS sélectionne les stakers de manière aléatoire sur la base de leurs contributions aux fonds du réseau. Par exemple, un staker dont les fonds représentent 10% du total des fonds stakés a 10% de chances de recevoir un bloc nouvellement généré. 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'une des principales sources de valeur des cryptomonnaies qui utilisent la preuve d'enjeu.

Exemples : Avalanche, Cardano, Algorand.

Preuve d'enjeu déléguée (DPoS)

La DPoS ajoute un élément démocratique à la POS, qui est un modèle quelque peu centralisé. Alors que les ressources économiques d'un staker affectent directement le processus de validation des réseaux PoS, dans un réseau DPoS les stakers peuvent voter pour les producteurs de blocs. Ces créateurs de blocs, également connus comme délégateurs ou témoins, sont élus en fonction de leur staking, 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 : EOS, Tron.

Preuve d'enjeu nominative (NPoS)

La NPoS est similaire à la DPoS, mais son processus de vote est plus complexe. Les stakers, appelés "nominateurs", choisissent un ensemble de validateurs en assignant leurs tokens en tant que collatéral. Les validateurs ayant le plus de collatéraux se verront confier la responsabilité de générer 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 solides chances de recevoir des récompenses, et que les validateurs doivent se montrer dignes de la confiance de la communauté. Exemples : Polkadot, 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 générer des nouveaux blocs. Bien sûr, il ne s'agit pas uniquement d'une question de statut social. Ces validateurs agréés sont également tenus de staker leurs actifs. Exemples : VeChain, 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.

ConclusionLes mécanismes de consensus présentés dans cet article sont les plus courants dans l'industrie 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 qui 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 des blockchains. Cela étant, on peut s'attendre à ce que les développements des algorithmes de consensus visent à protéger davantage l'intégrité des données en garantissant l'unicité, la cohérence et l'honnêteté.

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