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Algorithme de consensus blockchain

Lors de l’analyse d’un projet blockchain, le type d’algorithme de consensus utilisé est un élément de base à connaître. Ce dernier constitue le socle sur lequel le projet va s’appuyer pour établir son mode de fonctionnement.

Il peut se résumer grossièrement par un ensemble de règles qui vont régir la création et la validation des blocs composants la blockchain. Ces règles vont impacter la manière de fonctionner des mineurs et, par extension, la création de tokens et la façon dont les utilisateurs vont interagir avec le réseau.

Il existe un multitude d’algorithmes de consensus dont les deux principaux sont la Preuve de Travail et la Preuve d'Enjeu. Ces derniers ont donné naissance à des dérivés qui vont répondre aux besoins et aux spécificités des différentes blockchains.

Sommaire

Algorithme de consensus

Algorithme de consensus définition

Les règles choisies lors de la création d’un nouveau réseau forment le consensus. Dans un système centralisé où une seule personne détient le pouvoir de décision, le consensus n’a pas lieu d’être.

Or, dans un environnement décentralisé comme le propose les crypto monnaies, les acteurs du réseaux peuvent être nombreux. Etablir un consensus, c’est à dire des normes et des règles communes, permet de coordonner l’action de tous les intervenants du réseau et ainsi optimiser son fonctionnement. Ceci même tous les acteurs ne sont pas disponibles en même temps sur la blockchain.

L’algorithme de consensus vise donc à résoudre les problèmes de consensus ; c’est à dire à établir un fonctionnement clair et précis de la création de nouveaux blocs, de la validation des transaction et de la sécurisation du réseau.

L’algorithme de consensus repose sur un triptyque :

  • Assurer la sécurité du réseau en proposant une incitation financière aux acteurs de la blockchain en question
  • Régir la fonctionnalité du réseau et sa décentralisation optimale
  • Etablir un réseau rapide (scalable) et donc attrayant pour les utilisateurs.
Trilemme Algorithme de Consensus Blockchain
L'algorithme de consensus repose sur un trilemme entre sécurité, décentralisation et performance

L’algorithme crypto parfait n’existe pas. Chacun présente des avantages et des inconvénients qui lui sont propres. Ainsi, les blockchains tendent à établir un compris idéal entre ces trois éléments indispensables à la prospérité de leur réseau.

Le consensus est également dépendant de l’objectif de la blockchain et de ses tokens. Suivant l’utilité général du projet, une blockchain va adopter un certain type d’algorithme ou bien en créer un, soit en s’inspirant d’un consensus déjà existant, soit en créant un nouveau à partir de zéro.

Certaines vont s’appuyer sur un algorithme de consensus plus rapide (plus scalable) comme Algorand qui utilise le « Pure Proof of Stake » (PPoS). D’autres vont choisir un système ultra sécurisé au détriment de la rapidité, comme Bitcoin et sa Preuve de Travail par exemple.

Le consensus utilisé par un projet sert donc un objectif précis. C’est pourquoi il fait partie des informations primordiales à connaître lorsqu’on s’intéresse à une cryptomonnaie et à une blockchain en particulier.

A ce jour, deux algorithmes de consensus sont largement utilisés dans l’industrie des crypto-monnaies : la Preuve de Travail (PoW) et la Preuve d'Enjeu (PoS). Cependant, le développement de nouveaux projets donne lieu à la création continue de nouveaux consensus.

Comment fonctionne un algorithme crypto ?

Chaque algorithme de consensus fonctionne selon ses propres règles. Cependant, certaines notions sont communes à chaque protocole. Elles permettent ainsi de comprendre en quoi établir un algorithme de consensus efficace est important.

Tout d’abord, il est important de noter que tout algorithme crypto repose sur une incitation à assurer le bon fonctionnement de la blockchain.

Les validateurs et autres acteurs du réseau étant humains, les risques de malveillances ou de non-performances sont relativement élevés.

Ainsi, l’idée simplifiée d’un algorithme de consensus est de proposer une action, comme par exemple la validation d’un bloc, en échange d’une rémunération. Cette rémunération est généralement versée en crypto-monnaie native du réseau.

Les validateurs, ou mineurs, sont les premiers impactés par l’utilisation d’un consensus plutôt qu’un autre. En réalité, l’incitation est bien plus mobilisatrice.

Rappelons que l’objectif premier d’une blockchain est d’assurer un minimum la sécurité de son réseau afin de développer une certaine confiance auprès des utilisateurs. Ces derniers devant être suffisamment rassurés et motivés par le projet pour l’utiliser.

Ainsi, le mode d’incitation, bien que différent d’une blockchain à une autre, implique pour les validateurs de prouver qu’ils participent activement et efficacement au fonctionnement du réseau pour être éligible à une action et donc à une récompense.

Dans le cas de la Preuve de Travail de Bitcoin, l’algorithme de consensus prévoit que les mineurs fournissent une énorme capacité de calcul et d’énergie. Cette puissance doit être mise en œuvre pour résoudre des énigmes cryptographiques complexes. Une fois le problème résolu, ils obtiennent le droit de miner un nouveau bloc et sont rémunéré en BTC.

L’algorithme de consensus est un aspect généralement immuable d’un projet. Cependant, il arrive que des changements soient faits pour améliorer le réseau, comme c’est le cas d’Ethereum qui passe du PoW au PoS, ou lorsqu’un projet migre d’une blockchain à une autre.

Comment participer à un consensus crypto ?

Participer à un mécanisme de consensus est souvent une option très intéressante pour générer des revenus passifs en crypto monnaies. Toutefois, là encore, tout dépend de la blockchain et de l’algorithme qu’elle utilise.

Dans certains cas, il est très facile de participer et de jouer un rôle sur une blockchain. Dans l’exemple de la Preuve d'Enjeu, la participation est assez simple et très répandue : elle est baptisée staking.

Sans entrer dans les détails complexes, le staking, ou jalonnement, connaît quelques similitudes avec l’épargne bancaire classique que nous connaissons. Les utilisateurs bloquent des jetons et engrangent des rendements, assimilables à des intérêts, appelés APY. Les jetons bloqués vont servir au fonctionnement de la blockchain et l’utilisateur peut générer facilement des revenus passifs.

Il existe également le consensus de Preuve de Stockage qui permet de participer et gagner des cryptos facilement. Cet algorithme de consensus récompense les personnes mettant à disposition de la blockchain un espace de stockage informatique plus ou moins important.

Enfin, la Preuve de Couverture (PoC), utilisé par le projet Helium (HNT) repose sur l’Internet des Objets (IoT) et un système de hotspots. Les utilisateurs de ces points d’accès partagent des ondes radios. Ils offrent donc une couverture réseau où les objets connectés tels que les montres, smartphones ou autres peuvent se raccorder. Plus un hotspot est utilisé plus les propriétaires de ce point d’accès perçoivent, de façon passive, des récompenses en HNT (jeton natif du réseau Helium).

En revanche, la démarche est plus complexe avec certains mécanismes de consensus comme la Preuve de Travail. En effet, elle est essentiellement basée sur la puissance de calcul fournie par les mineurs. Il est donc nécessaire d’investir dans du matériel puissant et relativement couteux pour prétendre intervenir dans le réseau.

Liste des principaux algorithme de consensus blockchain

Preuve de Travail (PoW)

Le tout premier algorithme de consensus créé à des fins cryptographiques fût celui implémenté sur la blockchain Bitcoin : le consensus de Preuve de Travail, ou Proof of Work (PoW). Mis en place par Satoshi Nakamoto, cet algorithme de consensus est l’un des plus utilisé.

Reposant sur la preuve que les mineurs utilisent une capacité de travail maximale, ce mécanisme est cependant très controversé. En effet, il est l’un des consensus les plus énergivores. Des fermes de minage ont fleuris partout dans le monde provoquant, selon les autorités locales, des pannes électriques récurrentes.

Preuve d’Enjeu (PoS)

Par la suite, la Preuve d'Enjeu, ou Proof of Stake (PoS) a été créée pour concurrencer le PoW trop énergivore et peu scalable. Cet algorithme de consensus demande aux validateurs de mettre en jeu leurs propres jetons afin de prouver leur bonne foi et que leurs intentions sont louables envers la blockchain.

Tolérance aux Pannes Byzantines (BFT)

Le consensus BFT est souvent utilisé en complément d’un consensus principal. Celui-ci veille a ce que l’ensemble du réseau puisse tomber sur un accord, un consensus, en cas de défaillance. En d’autres termes, le BFT permet donner une réponse et une stratégie cohérente à un défaut byzantin rencontré sur la blockchain.

Ces défauts peuvent être de différentes natures : défaut de consensus, problème de validation, malveillance d’un acteur ou encore un échec face à la vérification de données.

Preuve d’Autorité (PoA)

Dans ce mécanisme de consensus, les validateurs sont transformés en « autorités ». Un nombre défini d’autorités sont garants de la sécurité et du fonctionnement de la blockchain. Ils mettent ainsi leur autorité en jeu. Cela signifie que lors d’une malveillance ou d’un défaut de performance, leur crédibilité est touchée. Ils perdent ainsi le droit d’intervenir sur le réseau et les récompenses qui en découlent.

Il en existe bien d’autres, comme :

  • Preuve d'Enjeu Déléguée (DPoS)
  • Preuve d’Importance (PoI)
  • La Preuve de Conservation (PoH)
  • Preuve de Temps Écoulé (PoET)
  • Preuve de Service (PoSe)

En d’autres termes, il existe autant d’algorithmes de consensus que de projets différents. Chaque blockchain possède sa propre fonctionnalité et souhaite se situer de façon optimale sur le trilemme en fonction de ses besoins.

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