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Proof of Stake définition

La Preuve d’Enjeu (Proof of Stake en anglais), également appelée Preuve de Participation, est un protocole de consensus utilisé pour valider les nouveaux blocs d’une blockchain.

Elle a été créée pour être une alternative à la Preuve de Travail (Proof of Work en anglais) utilisé par Bitcoin. Elle tente de résoudre les problèmes liés à la forte consommation d’énergie qui découle du minage de la Preuve de Travail.

En quoi consiste-t-elle et comment fonctionne-t-elle ? Quels sont les avantages et les risques qui lui sont liés ?

Sommaire :

Le principe de la Proof of Stake :

L’algorithme de Preuve d’Enjeu (PoS) est un ensemble de règles régissant la création de nouveaux blocs sur le réseau de la blockchain.

Il est l’un des protocoles de consensus les plus utilisés dans la technologie blockchain.

Les principaux acteurs dans ce processus sont appelés des « validateurs » ou « forgeurs« , contrairement à la Preuve de Travail où l’on parle de « mineurs ».

Les validateurs doivent justifier de leur implication dans le processus et de l’enjeu qu’il ont sur la chaîne, d’où le nom de Preuve d’Enjeu.

Souvent qualifié « minage virtuelle« , ce processus de validation ne repose pas sur des calculs puissants et du matériel informatique performant mais sur l’utilisation de la cryptomonnaie native de la blockchain.

En effet, un forgeur doit obligatoirement disposer d’un certain nombre de token. Il justifie ainsi son intérêt à sécuriser la blockchain. En outre, il obtient ainsi le droit de débuter son activité de validation. Le mécanisme de PoS assigne de façon pseudo-aléatoire un bloc au validateur.

Malgré le principe aléatoire de la désignation, il est à noter que plus le portefeuille de départ du validateur est élevé, plus il a de chances de se voir attribué le prochain bloc à créer.

En effet, plus son portefeuille est important, plus on estimera que la sécurité du réseau est un enjeu important. Cependant, cela ne le garantit pas d’être choisi à coup sûr.

Les forgeurs sont récompensés en fonction de leur participation par le biais des frais de transaction et l’émission de nouveaux jetons.

Schéma sur le processus de staking
Schéma expliquant le processus de staking des validateurs de la Preuve d'Enjeu

Comment a-t-elle été créée ?

Le concept de Preuve d’Enjeu n’est pas récent. C’est en 1998 que les prémices du concept apparaissent grâce à Wei Dai, un ingénieur informaticien et cryptographe chinois.

Dans sa première proposition du concept, il a pensé à la première monnaie numérique, la b-money. Afin de créer de nouveaux token de devise digitale, il a imaginé un système où chaque serveur devrait déposer un certain montant de b-money en garantie avant de pouvoir participer aux opérations de minage.

Ce concept n’a pris une réelle consistance qu’après la création de Bitcoin et de son consensus de PoW ( Proof of Work).

En 2012, Sunny King et Scott Nadal ont été les premiers à parler de Proof of Stake (Preuve d’Enjeu) en publiant le livre blanc de leur cryptomonnaie, le Peercoin. Elle est devenue la première devise numérique à fonctionner sur ce modèle.

Quels sont ses avantages ?

Beaucoup de blockchain, et notamment Ethereum, se tournent vers ce modèle plus efficient. En effet, il offre de nombreux avantages contrairement aux consensus de Preuve de Travail.

Tout d’abord, la Preuve d’Enjeu nécessite beaucoup moins d’énergie électrique pour fonctionner.

Là où Bitcoin consomme annuellement autant d’électricité que l’Irlande entière, les blockchains reposant sur le PoS réduisent considérablement la demande en énergie. Sur le long terme, le PoS a une croissance plus soutenable.

Ensuite, sur une blockchain fonctionnant par Preuve d’Enjeu, les cryptomonnaies sont potentiellement moins inflationnistes. Il n’est pas nécessaire de créer beaucoup de nouveaux tokens pour récompenser justement les validateurs, contrairement au PoW.

Enfin, ce système affiche une résistance aux attaques des 51% par son aspect totalement décentralisé. Pour mener une attaque contre ce type de réseau, il faudrait qu’un ou plusieurs personnes détiennent la majorité des jetons. Ainsi, elles pourraient prendre la main sur la blockchain. Mais cela paraît peu probable. En effet, cela détruirait la réputation de la blockchain et le cours de son token s’en ressentirait. Or, pour maintenir le cours d’une cryptomonnaie, tous les acteurs ont plutôt intérêt à sécuriser le réseau.

Le problème du « rien à perdre »

« Nothing at stake« , en anglais, est un problème qui a émergé dès le début de l’utilisation de la Preuve d’Enjeu. Il repose sur une faille dans le consensus et résulte de la création d’un fork sur la chaîne.

Il peut arrivé que deux forgeurs valident simultanément des blocs. Cela créé un fork (une fourche) et deux chaînes sont alors à exploiter. Les validateurs ont alors deux intérêts à se positionner sur les deux chaines.

Premièrement, il n’existe aucun coût pour l’exploitation minière, donc cela n’a aucune incidence négative sur les frais des forgeurs.

Ensuite, si l’une des deux chaines vient à s’arrêter, les validateurs ayant travaillé sur celle-ci passeront à côté de récompenses plus avantageuses. En misant sur les deux fourches, le validateur est garantit d’obtenir sa récompense.

On dit ainsi qu’ils n’ont rien à perdre.

Le problème du « rien en jeu » n’existe pas pour les blockchains basées sur le PoW. En effet, les validateurs ont besoin d’une grande puissance de calcul pour miner un bloc. Ainsi, diviser leur puissance de hachage sur plusieurs fourches ne leur est d’aucun intérêt puisque cela réduira considérablement leur puissance de hachage.

Les différentes variantes

Pour parfaire ce consensus, une multitude de variantes a vu le jour. Elles associent les avantages de la Preuve d’Enjeu avec des notions différentes pour améliorer la sécurité et l’engagement des participants autour du projet. Voici quelques exemples.

Preuve de possession, « proof of hold » (PoH)

Le principe est identique à la Preuve d’Enjeu. Cependant, la sélection des validateurs n’est pas conditionnée par la taille de leur portefeuille mais par leur âge. Ce modèle est utilisé par Peercoin.

Preuve d’utilisation, « proof of use » (PoU)

Ce système repose sur un algorithme qui donne plus de droit aux utilisateurs qui utilisent la cryptomonnaie.

Ce consensus est très peu utilisé car il favorise les « transactions spam » de petits montants et parasite le réseau.

Preuve d’enjeu déléguée, « delegated proof-of-stake » (DPoS)

La validation d’un nouveau bloc dépend du nombre de token en possession du validateur mais également du nombre de jetons qui lui ont été délégués par vote.

Ce système est très avantageux puisqu’il récompense la performance des forgeurs. Plus un forgeur obtiendra sera performant, plus le nombre de jetons qui lui seront confié augmentera et plus il aura de chance d’être sélectionné pour valider un prochain bloc.

Preuve d’importance, « proof of importance » (PoI)

La Preuve d’Importance modère la Preuve d’Enjeu. Dans ce protocole, la notion de réputation est introduite. Cette réputation est calculée en fonction du nombre de tentative d’augmenter le nombre d’utilisateur.

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