Mécanismes de consensus en crypto-monnaie : quels sont-ils ?

Les mécanismes de consensus sont un concept de base absolu dans l'exploitation minière, la maintenance et la sécurité de la blockchain. Voyons quels sont-ils et leur mission.

mécanismes de consensus
mécanismes de consensus

Quel est le rôle des mécanismes de consensus ?

Les mécanismes de consensus existent car ils sont essentiels au maintien de l'accord, de la confiance et de la sécurité de tout réseau informatique décentralisé.

Et parce que les blockchains où fonctionnent les crypto-monnaies sont un réseau décentralisé – elles ne reposent pas sur la validation d'une entité centrale – il doit y avoir une formule de consensus décentralisée.

Ces mécanismes, qui ne sont que des algorithmes complexes, sont au cœur de tout système moderne, fonctionnel et fiable. blockchain.

Les tentatives de création d'argent virtuel dans les années 1980 et 1990 ont presque toujours échoué car une solution pour maintenir la blockchain autonome de manière décentralisée n'a jamais été trouvée.

Cette difficulté majeure a finalement été surmontée en 2008 avec la création du logiciel qui a permis la naissance du Bitcoin.

Lorsque le pseudonyme Satoshi Nakamoto a créé la première crypto-monnaie (le Bitcoin) afin qu'elle ne soit pas dépendante de tiers et reste décentralisée, il a créé un mécanisme de consensus appelé Proof of Work, dont nous parlerons ci-dessous.

Actuellement, les mécanismes de consensus qui existent doivent être, entre autres :

  • efficace
  • juste
  • capable de fonctionner en temps réel
  • fonctionnel
  • de
  • sécurisé
  • tolérance de panne
  • Décentralisé
  • autosuffisant
  • autorégulation

C'est beaucoup de choses, n'est-ce pas ? C'est pourquoi c'était un problème très compliqué à résoudre.

Quels mécanismes de consensus existent ?

Il existe plusieurs types d'algorithmes de consensus, chacun d'eux fonctionnant sur des principes différents. Nous passerons ici en revue quelques-uns des plus importants.

Preuve de travail (PoW):

Ce fut le premier de tous, lancé avec Bitcoin. C'est toujours le plus connu et c'est toujours celui utilisé dans les principales devises telles que Bitcoin ou Ethereum (mais cela pourrait changer dans un avenir proche).

Dans ce système, les «mineurs» se font concurrence pour résoudre des énigmes mathématiques avancées basées sur la cryptographie afin que le nouveau bloc ajouté au réseau soit confirmé et légitime.

Les «mineurs» sont des nœuds qui effectuent le calcul PoW, et le nouveau bloc aura toujours le hachage du bloc précédent. Pour pouvoir modifier l'historique de la chaîne, vous devez modifier tous les blocs existants.

PoW btc
PoW btc

En ce qui concerne les blockchains qui utilisent PoW, une attaque à 51% explique que l'attaquant peut prendre le contrôle de plus de 51% du hachage. S'il peut le faire, l'attaquant est capable de manipuler les données sur cette blockchain.

Mais être capable de prendre le contrôle de plus de 51% dans un réseau établi avec des milliers de nœuds est pratiquement impossible, sans parler de la quantité incommensurable d'énergie pour le faire.

Ce modèle fait l'objet de nombreuses critiques en raison de son impact environnemental, car il nécessite une puissance de calcul extrême.

Le processus d'extraction de Bitcoin consomme environ 91 térawattheures d'électricité par an, ce qui est presque la même chose que plusieurs pays dans le monde, comme l'Autriche avec près de 9 millions d'habitants.

Une autre critique majeure du système PoW est sa faible performance, car il peut traiter peu d'opérations en même temps.

À titre d'exemple, le réseau Bitcoin ne traite qu'environ 7 transactions par seconde. Pour avoir une idée, le réseau de VISA peut traiter environ 1,700 XNUMX par seconde.

Actuellement, Ethereum fonctionne toujours dans un format Proof of Work, mais il est prévu de passer au système Proof of Stake (PoS) que nous aborderons ci-dessous. Ce changement est prévu pour 2022.

Preuve de participation (PoS) :

La preuve de participation est le mécanisme des pièces de monnaie de dernière génération qui gagnent d'immenses parts de marché. Ce sont les cas de Cardano (ADA), Polygon (MATIC), Polkadot (DOT), Algorand (ALGO), entre autres.

Il est devenu l'alternative au PoW pour avoir un coût de transaction inférieur, consommer beaucoup moins d'énergie et avoir de bien meilleures performances.

Le fonctionnement de l'algorithme de consensus est différent de PoW. Ici, il n'y a pas d'exploitation minière, ni de récompense pour l'exploitation minière.

Si, dans Bitcoin, il y a la récompense pour le premier qui vérifie/ajoute un nouveau bloc, ici dans PoS, celui qui contribue (appelé faussaire ou monnayeur) gagne des frais de transfert.

L'algorithme sélectionne les participants qui ont le plus grand nombre de pièces mises en jeu (réservées) comme validateurs, en supposant que les parties prenantes les plus élevées sont incitées à s'assurer qu'une transaction est traitée.

L'idée est que ceux qui ont le plus de pièces en circulation ont le plus à perdre, ils sont donc positionnés pour travailler dans l'intérêt du réseau.

Afin d'avoir la possibilité de valider les transactions sur le réseau, l'utilisateur devra placer ses pièces dans un portefeuille (ou une zone spécifique à l'intérieur de celui-ci). Ce portefeuille "gèle" les pièces, ce qui signifie qu'elles ne peuvent pas être déplacées pendant qu'elles sont utilisées pour soutenir le réseau.

N'ayez pas peur qu'il y ait la possibilité de les retirer/utiliser si vous en avez besoin.

PoS
PoS

Comme vous l'avez peut-être déjà compris, dans cet exemple vous devez disposer des pièces pour participer à la maintenance et à la validation du réseau. Ici, un investissement initial en pièces est requis.

Prenons un exemple, utilisé l'une des monnaies les plus médiatisées de ces derniers mois : Cardano (ADA).

Quiconque possède Cardano peut miser et devenir un nœud de validation. Lorsque Cardano doit vérifier des blocs, son protocole Ouroboros sélectionne un validateur. Le validateur vérifie le bloc, l'ajoute et obtient plus de Cardano pour son travail.

Cependant, si un validateur propose d'ajouter un bloc avec des informations incorrectes ou malveillantes, il perdra toute sa valeur de mise à titre de pénalité.

Notez qu'au sein du format PoS, les protocoles choisis par les validateurs peuvent varier considérablement.

C'est pourquoi la plupart des participants rejoignent des pools de jalonnement. Le propriétaire d'un pool de jalonnement crée le nœud de validation et un groupe de personnes regroupe leurs pièces pour avoir une meilleure chance de gagner de nouveaux blocs.

Les récompenses sont réparties entre les participants du pool en fonction du nombre de pièces que vous avez mises de côté. Le propriétaire du pool de jalonnement peut également gagner une somme modique.

Il s'agit d'une forme de revenu passif appelée jalonnement et décrit en détail dans l'article.

Ceux-ci étant les deux mécanismes de consensus les plus courants aujourd'hui, il y a une forte discussion entre les deux, avec leurs avantages et leurs inconvénients, alors mettons les deux dans le tableau ci-dessous.

Preuve de travail (PoW)Proof-of-Stake (PoS)
L'exploitation minière est déterminée par la quantité de travail de calcul effectué par le mineurLa probabilité de valider un nouveau bloc est déterminée par le nombre de coins possédés (en staking)
Une récompense est attribuée au premier mineur qui résout le problème cryptographique exigeant de chaque blocVous ne recevez pas de récompense pour l'exploitation minière, mais des frais du réseau
Le réseau de mineurs se fait concurrence en utilisant des ordinateurs extrêmes et de la puissanceCoût énergétique immensément inférieur, bien qu'il y ait encore des doutes car ils sont relativement nouveaux
Les utilisateurs malveillants doivent pouvoir prendre le contrôle de plus de 51 % de la puissance de hachage, afin de rétablir tout l'historique du réseau.Les utilisateurs malveillants doivent avoir 51 % de toutes les devises en jeu sur le réseau pour effectuer une attaque à 51 %.
Pow Vs PoS sont les 2 mécanismes de consensus les plus utilisés

 Preuve de participation déléguée (DPoS) :

La preuve de participation déléguée est une variante (certains l'appellent une évolution) du PoS expliqué ci-dessus.

Ici, les utilisateurs du réseau votent et élisent des délégués pour valider le bloc suivant. Les délégués sont aussi appelés témoins. En utilisant DPoS, vous pouvez voter pour les délégués en collectant vos pièces dans un pool de jalonnement, qui est connecté à un délégué particulier. Vous ne transférez pas physiquement vos pièces vers un autre portefeuille, mais faites appel à un fournisseur de services pour cela.

Pour chaque nouveau bloc, un nombre limité de délégués est choisi (la plupart des protocoles choisissent entre 20 et 100), de sorte que les délégués d'un bloc peuvent ne pas être les délégués du bloc suivant.

Les délégués élus reçoivent les frais de transaction du bloc validé, et cette récompense est ensuite partagée avec les utilisateurs qui ont réservé leurs pièces dans le pool de jalonnement du délégué retenu. Plus il y a de mise, plus la part de la récompense globale reçue est importante.

Étant une évolution directe du PoS, il permet également des transactions moins chères, une plus grande évolutivité et une excellente efficacité énergétique.

Il est également considéré comme une manière plus démocratique de choisir qui valide le bloc suivant, mais de ce fait, il est partiellement centralisé, ce qui est un inconvénient. 

Certaines des pièces qui utilisent cet algorithme sont EOS ou BitShares.

Preuve d'historique (PoH):

La preuve de l'histoire, à ce jour, n'est utilisée que dans une seule pièce : Solana (SOL). Mais comme ce n'est pas n'importe quelle pièce de monnaie et que Solana est un blochcain à l'échelle mondiale avec un potentiel énorme, c'est l'un des mécanismes de consensus qui sera également abordé.

Avec ce mécanisme, au lieu de vous fier à l'horodatage de la transaction, vous allez prouver que la transaction s'est produite avant et après un événement.

PoH est une fonction de retard vérifiable à haute fréquence. Une fonction de retard vérifiable nécessite un nombre spécifique d'étapes séquentielles pour être évaluée, mais produit un résultat unique qui peut être vérifié efficacement et publiquement.

PoH Solana
PoH Solana

Ce protocole diffère du modèle actuel d'infrastructure de blockchains dont nous avons parlé en ce sens qu'il ne repose pas sur une production séquentielle de blocs qui sont retardés en attendant la confirmation sur le réseau avant d'aller de l'avant.

Pour certains experts, PoH représente une avancée fondamentale dans la structure des réseaux en termes de vitesse et de capacité.

Preuve de capacité (PoC):

Ici, les mineurs utilisent le stockage informatique au lieu de la méthode de minage Proof of Work (PoW) plus courante, qui implique des opérations de calcul permanentes et consomme beaucoup plus d'énergie.

Comme d'autres, ce format a émergé en mettant l'accent sur la lutte contre la consommation d'énergie absurde du système PoW.

Le protocole PoC comprend un processus en deux étapes qui implique d'abord l'attribution, puis l'exploitation minière.

Le PoC permet aux appareils de minage, également appelés nœuds, sur le réseau, d'utiliser l'espace vide de leurs disques durs pour miner les crypto-monnaies disponibles.

Au lieu de modifier à plusieurs reprises les nombres dans l'en-tête du bloc et de répéter le hachage pour la valeur de la solution comme dans un système PoW, PoC fonctionne en stockant une liste de solutions possibles sur le disque dur du périphérique de minage, avant même que l'activité de minage ne commence.

Plus le disque dur est grand, plus les valeurs de solution possibles peuvent être stockées sur le disque dur, plus un mineur a de chances de correspondre à la valeur de hachage requise de sa liste, ce qui augmente les chances de gagner la récompense de minage.

N'importe quel disque peut être utilisé, y compris les systèmes basés sur Android.

Il n'y a pas besoin de matériel dédié (et généralement coûteux) ni de mise à niveau constante de vos disques, car les données utilisées peuvent être facilement effacées pour être réutilisées.

Il n'y a pas une énorme adoption de cette méthode, à ce jour. Certaines des pièces qui l'utilisent sont Chia, Burst et Storj.

Mécanismes de consensus : conclusion

Au cœur de toute blockchain se trouve l'un de ces mécanismes de consensus.

Les algorithmes de consensus permettent aux participants du réseau de s'entendre sur le contenu d'une blockchain de manière distribuée et sans avoir à s'appuyer sur une entité tertiaire ou centralisée.

mécanismes de consensus blockchain
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Ne pensez pas que nous les avons tous couverts, car il y en a quelques dizaines et leurs variantes, mais nous avons certainement couvert les principaux mécanismes de consensus actuels.

Bien que les protocoles Proof of Work et Proof of Stake soient ceux qui dominent actuellement, il convient de rappeler que toute cette technologie est encore «verte» et nous verrons encore de nombreuses améliorations et mises à jour.

Nous pouvons avoir des mécanismes de consensus qui n'ont même pas encore été créés et domineront les crypto-monnaies du futur.

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