Preuve de travail ou preuve de participation : quel est le meilleur ?

Les blockchains s’appuient sur des mécanismes de consensus pour vérifier les transactions, mais pourquoi est-il important qu’un réseau soit preuve de travail (PoW) ou preuve de participation (PoS)? Dans ce guide, nous décomposerons PoW et PoS en termes simples, expliquant comment chaque méthode sécurise la blockchain tout en abordant les avantages, les inconvénients et les caractéristiques de chacune. Voici ce qu’il faut savoir en 2024.

Qu’est-ce qu’une preuve de travail (PoW) ?

La preuve de travail (PoW) est un mécanisme de consensus dans lequel les mineurs utilisent la puissance de calcul pour résoudre des énigmes mathématiques complexes et valider des transactions sur une blockchain. Ce processus garantit que le réseau est sécurisé et décentralisé grâce à la concurrence des mineurs.

Principales caractéristiques du PoW

• Validation basée sur l’exploitation minière: Les mineurs s’affrontent pour résoudre des énigmes cryptographiques, le gagnant pouvant valider un bloc et recevoir des récompenses.
• Énergivore: Tout comme un concours de puzzles géants nécessite de l’énergie, PoW utilise beaucoup de puissance de calcul, ce qui le rend énergivore.
• La sécurité malgré la difficulté: La complexité des énigmes rend très difficile la manipulation du réseau par quiconque. Tout changement nécessiterait de résoudre toutes les énigmes précédentes, ce qui est pratiquement impossible.

Comment PoW garantit la sécurité et la décentralisation

PoW assure la sécurité en rendant extrêmement coûteuse toute tentative d’attaque ou de manipulation du réseau. Les ressources nécessaires pour tricher sont si élevées que cela n’en vaut pas la peine. Dans le même temps, PoW permet à toute personne disposant du matériel approprié de participer au minage, garantissant ainsi qu’aucune entité ne contrôle le réseau.

Exemples de blockchains utilisant PoW

• Bitcoin: Première crypto-monnaie à mettre en œuvre PoW, le réseau décentralisé de Bitcoin s’appuie sur des mineurs pour sécuriser la blockchain.
• Litecoin: Fork de Bitcoin, Litecoin utilise PoW mais offre des temps de transaction plus rapides, ce qui le rend plus adapté aux petites transactions quotidiennes.

Qu’est-ce que la preuve de participation (PoS) ?

La preuve de participation (PoS) est un mécanisme de consensus dans lequel les validateurs sont choisis pour créer de nouveaux blocs en fonction de la quantité de crypto-monnaie qu’ils détiennent et sont prêts à « miser » en garantie. Cette méthode réduit le besoin de calculs énergivores et augmente l’efficacité du réseau.

Principales caractéristiques du PoS

• Le jalonnement remplace le minage: Au lieu de mineurs, PoS utilise des validateurs qui verrouillent (ou mettent en jeu) leurs pièces pour avoir une chance de valider les blocs.
• Efficacité énergétique: Étant donné que le PoS ne repose pas sur des calculs lourds, il consomme beaucoup moins d’énergie que le PoW.
• Sélection du validateur en fonction de l’enjeu: Les validateurs sont choisis en fonction du nombre de pièces qu’ils ont mis en jeu, ce qui incite à détenir et à sécuriser le réseau.

Processus de sélection de jalonnement et de validateur

Dans PoS, les validateurs bloquent une partie de leur crypto-monnaie en garantie. Une fois sélectionnés, ils valident les nouvelles transactions et les ajoutent à la blockchain. S’ils agissent de manière malhonnête, leurs pièces mises en jeu peuvent être réduites (perdues), garantissant ainsi que les participants respectent les règles. Ce système favorise ceux qui détiennent une participation importante mais permet également aux petits détenteurs de participer.

Exemples de blockchains utilisant PoS

• Cardano: Blockchain PoS de premier plan connue pour son approche axée sur la recherche, Cardano met l’accent sur la sécurité et la durabilité par le biais du jalonnement.
• Éthereum: Après sa transition du PoW en 2022, Ethereum utilise désormais le PoS, augmentant considérablement son efficacité énergétique et son évolutivité.

Preuve de travail et preuve de participation : comparaison

Bien que les différences puissent toujours être détaillées, voici un tableau rapide à titre de référence, qui pourrait vous aider à mieux comprendre le fonctionnement de chacune :

Défis associés au PoW

Bien que la preuve de travail (PoW) soit largement reconnue pour sa sécurité et sa décentralisation, elle présente des défis importants. Sa consommation d’énergie, les risques de centralisation et la lenteur des transactions posent des limites à l’évolutivité.

Consommation d’énergie élevée

L’un des inconvénients les plus évoqués de PoW est son impact environnemental. L’énergie nécessaire pour résoudre les énigmes cryptographiques est énorme, ce qui suscite des inquiétudes quant à la durabilité. Cela a suscité des débats sur des alternatives plus vertes dans la technologie blockchain.

Les énormes avantages de Bitcoin en matière de transaction, de confiance et de sécurité sont compensés par la conception activement gourmande en ressources de son processus de vérification des transactions, qui compromet désormais notre capacité à survivre dans un monde dépendant du climat.

Truby, J. (2018). Décarboniser le Bitcoin : Science Direct

Le graphique ci-dessous montre l’évolution de la consommation d’énergie d’Ethereum après le passage d’un mécanisme de consensus PoW à PoS.

Consommation d’énergie d’Ethereum : Limenet.tech

Risques de centralisation dus aux pools miniers

À mesure que l’exploitation minière devient plus compétitive et nécessite davantage de matériel, les petits mineurs ont du mal à rivaliser. Cela a conduit à l’essor des pools miniers – des groupes de mineurs qui combinent leurs ressources pour résoudre ensemble des énigmes. Si cela rend le minage plus efficace, cela risque également de centraliser le pouvoir entre les mains de quelques grands pools, ce qui pourrait remettre en cause le principe de décentralisation du PoW.

Des délais de transaction plus lents

Les réseaux PoW comme Bitcoin traitent les transactions à un rythme plus lent que les nouveaux mécanismes de consensus. Comme les mineurs ont besoin de temps pour résoudre chaque énigme, la génération de blocs peut prendre plus de temps, ce qui entraîne des retards dans la validation des transactions, en particulier pendant les périodes de trafic réseau élevé.

Défis associés au PoS

La preuve de participation (PoS) est saluée pour son efficacité énergétique et son évolutivité, mais elle est confrontée à son propre ensemble de défis. Ceux-ci incluent :

• Risques de centralisation
• Failles de sécurité potentielles
• La complexité du jalonnement

Risques de centralisation dus à la concentration des richesses

Dans les systèmes PoS, les validateurs disposant de plus grandes quantités de crypto-monnaie mises en jeu ont plus de chances d’être sélectionnés pour valider les blocs. Cela peut conduire à une situation dans laquelle un petit groupe de participants fortunés contrôle une partie importante du réseau, ce qui soulève des inquiétudes quant à la centralisation.

Problèmes de sécurité (attaques à longue portée, réduction des risques)

Bien que le PoS soit généralement considéré comme sécurisé, il présente ses propres vulnérabilités. L’un de ces risques est une attaque à longue portée, dans laquelle un attaquant réécrit l’histoire depuis très loin dans la blockchain.

Pour atténuer cela, les systèmes PoS mettent en œuvre des sanctions (slashing) pour les validateurs qui agissent de manière malhonnête. Cependant, il existe un risque que les validateurs honnêtes soient pénalisés par accident, entraînant la perte potentielle des pièces mises en jeu.

Complexité du processus de jalonnement

Le jalonnement peut être un processus compliqué, surtout pour les débutants. Les validateurs doivent comprendre combien miser, gérer les risques de réduction et rester en ligne pour conserver leur rôle dans le réseau. TSa complexité peut décourager les petits détenteurs de participer, laissant potentiellement le système entre les mains d’utilisateurs plus expérimentés ou plus riches.

À partir de 2024, plusieurs modèles hybrides sont à l’étude, combinant les aspects du PoW et du PoS. Par exemple, des projets comme Kadena utilisent PoW pour la sécurité et PoS pour la gouvernance afin de trouver un équilibre entre sécurité et efficacité énergétique.

Quel consensus est le meilleur : PoS ou PoW ?

Il n’y a pas de gagnant clair dans cette discussion entre preuve de travail et preuve d’enjeu ; chacun a ses forces et ses faiblesses selon le cas d’utilisation. Cependant, à mesure que la technologie blockchain évolue, Le PoS attire de plus en plus l’attention pour son efficacité énergétique, sa durabilité et son évolutivité, tandis que le PoW reste fiable pour son haut niveau de sécurité.

Alors que de nombreuses nouvelles chaînes choisissent de renforcer leurs références plus vertes avec le PoS, le statut de la blockchain originale et la plus populaire, Bitcoin, en tant que PoW garantit que le mécanisme de consensus, plus énergivore, restera pertinent à long terme.