Que sont les mécanismes de consensus et pourquoi sont-ils nécessaires ?

Un mécanisme de consensus est la méthode de vérification utilisée par les blockchains cryptographiques. En d'autres termes, un mécanisme de consensus vérifie les transactions. Il garantit que les informations ajoutées à la blockchain sont exactes. 

Dans un système centralisé, un administrateur central a le pouvoir de mettre à jour et de maintenir la base de données. 

Les blockchains sont gérées par un réseau décentralisé de milliers de « nœuds » (ordinateurs). Il n'existe pas d'autorité unique et centralisée. 

Un système juste, efficace et fiable est nécessaire pour garantir que toutes les transactions sont authentiques et acceptées par tous les participants. C'est là qu'intervient un mécanisme de consensus. Il s'agit d'un algorithme ou d'un ensemble de règles qui garantissent la légitimité des données ou des transactions enregistrées sur la blockchain. 

Il existe différents types de mécanismes de consensus. Chacun d'entre eux possède son propre ensemble de principes. Les exemples les plus courants incluent la preuve de travail (PoW), la preuve d'enjeu (PoS) et la preuve d'historique (PoH). 

Qu'est-ce que la preuve de travail (PoW) ?

La preuve de travail (PoW) est le mécanisme de consensus cryptographique original. C'est le mécanisme de consensus qui sécurise la blockchain Bitcoin. 

On l'appelle « Proof of Work » car, pour valider la transaction, il faut « prouver » que le travail a été effectué. Les blockchains PoW sont sécurisées et leurs transactions sont vérifiées par un réseau d'ordinateurs (mineurs) qui s'affrontent pour résoudre un casse-tête mathématique. L'ordinateur gagnant met à jour la blockchain avec les transactions nouvellement vérifiées et est récompensé en crypto. 

La preuve de travail est gourmande en énergie et implique beaucoup de travail de calcul arbitraire. Les problèmes mathématiques que les mineurs doivent résoudre n'ont d'autre but que de maintenir la sécurité du réseau. C'est pourquoi des préoccupations en matière de durabilité existent autour de Bitcoin. (Notez que ce n'est pas le cas de la plupart des cryptos, et même dans le cas de Bitcoin, il existe des contre-arguments convaincants).

C'est là qu'interviennent les nouveaux mécanismes de consensus, comme la preuve d'enjeu (PoS). (Nous discuterons de la PoS plus tard dans ce module). 

Qu'est-ce que le minage ?

L'exploitation minière est la méthode utilisée par Bitcoin et d'autres crypto-monnaies de consensus Proof of Work pour créer de nouvelles pièces et vérifier de nouvelles transactions. 

Un mineur résout des énigmes mathématiques pour vérifier les transactions sur la blockchain (ou registre virtuel). En échange, le mineur est récompensé par des jetons cryptographiques fraîchement créés. 

Les mineurs sont récompensés par de nouvelles pièces en échange de leur puissance de traitement. Chaque mineur du réseau participe à une course pour être le premier à trouver le « hash » (un nombre à 64 chiffres). Le gagnant met à jour la blockchain avec les transactions nouvellement vérifiées et est récompensé par des pièces. 

Le Bitcoin est l'exemple le plus connu d'une cryptomonnaie exploitable. Notez que toute cryptomonnaie qui n'est pas une preuve de travail n'est pas exploitable. 

Notez également qu'Ethereum n'est plus exploitable depuis « The Merge » (quand il est passé de la preuve de travail à la preuve d'enjeu - nous en discuterons plus en détail dans un autre module). 

Quel est le but de l’exploitation minière ? 

Le minage permet de mettre en circulation de nouvelles cryptomonnaies, mais il est également essentiel à la sécurité de nombreuses cryptomonnaies. Le minage vérifie les transactions et sécurise la blockchain, permettant à ces cryptomonnaies de fonctionner comme des réseaux décentralisés sans autorité centrale. Il offre également une incitation aux mineurs à contribuer à leur puissance de calcul. 

Malgré ses avantages en termes de sécurité, le minage consomme une quantité importante d'énergie. C'est pourquoi on s'oriente vers des mécanismes de consensus moins gourmands en énergie, comme la preuve d'enjeu. 

Cependant, la preuve d'enjeu n'est pas sans compromis. Les réseaux de preuve d'enjeu sont plus centralisés que ceux de preuve de travail et sont soumis à la domination de ceux qui ont le plus grand nombre de pièces mises en jeu. 

Qu'est-ce que la preuve d'enjeu (PoS) ?

La preuve d'enjeu (PoS) est un mécanisme de consensus dans lequel les validateurs « jalonnent » des jetons pour valider les transactions.

Dans le mécanisme de preuve d'enjeu, il n'y a pas de processus de minage. Au lieu que les mineurs se disputent la résolution d'énigmes, les validateurs mettent en jeu (ou bloquent) certains de leurs jetons pour pouvoir valider les transactions et gagner des récompenses.

Les validateurs mettent en jeu un capital qui sert de garantie et qui peut être détruit si le validateur se comporte de manière malhonnête. Le validateur est alors chargé de vérifier que les nouveaux blocs ajoutés à la blockchain sont valides.

Remarque : un réseau de preuve d'enjeu est composé d'une liste de validateurs (participants qui bloquent des montants définis de cryptomonnaies) et de confirmations effectuées par les validateurs. En général, les stakers individuels bloquent leurs jetons auprès des validateurs.

Chaque staker est récompensé en fonction de sa mise. Ainsi, ceux qui ont misé le plus gagnent des récompenses proportionnellement plus élevées.

Les blockchains Proof of Stake offrent plusieurs moyens de se protéger contre les acteurs malveillants. L'une de ces méthodes est le « slashing ». Si quelqu'un soumet une fausse transaction, sa propre mise (détention de pièces) peut être réduite, ce qui signifie qu'il perd une partie ou la totalité de sa mise.

Quelle est la différence entre la preuve d’enjeu et la preuve de travail ?

La suppression du processus d'extraction signifie que moins d'énergie de calcul est dépensée. La preuve d'enjeu est un mécanisme de consensus alternatif qui permet aux blockchains de fonctionner de manière plus économe en énergie que la preuve de travail tout en garantissant le maintien de la sécurité et de la décentralisation. 

Preuve d'enjeu vs jalonnement

Notez que le jalonnement n'est pas toujours productif. De nombreux protocoles l'utilisent comme un outil pour verrouiller leur jeton, augmentant ou maintenant artificiellement le prix. Le jalonnement sans objectif est un signal d'alarme. La preuve d'enjeu est un jalonnement productif, car les pièces mises en jeu sont vitales pour la sécurité et la maintenance du réseau.

Qu'est-ce que la preuve de l'histoire (PoH) ?

En termes simples, la preuve d’historique (PoH) est un mécanisme de consensus qui ajoute du temps à l’équation pour accélérer les transactions. 

La plupart des blockchains doivent attendre que les validateurs se mettent d'accord sur le moment où une transaction est confirmée. L'ajout d'une preuve d'historique élimine ce problème. Quel que soit le moment où un bloc est reçu, l'horodatage permet aux validateurs de produire d'autres blocs sans attendre que le reste du réseau soit d'accord. Il synchronise tous les participants du réseau.

Au lieu de confirmer les blocs (validations), puis de les classer, puis de les ajouter à la blockchain pour approuver les transactions, les validations sont confirmées, les blocs sont créés, la date est jointe, puis les blocs sont classés. Cela accélère les transactions.

Voici une analogie très peu réaliste pour mieux l'expliquer. Imaginez que nous vivions dans un monde où la demande en mariage se faisait par courrier. Vous envoyez une lettre à votre partenaire pour lui demander de vous épouser. Il reçoit votre lettre et est bouleversé. Il vous répond en rejetant votre demande.

Quelques jours plus tard, ils changent d'avis et vous répondent en acceptant votre proposition. Malheureusement, les deux lettres restent bloquées dans le courrier et vous recevez d'abord l'acceptation et ensuite le rejet. La mauvaise communication est problématique, comme vous pouvez le constater. Vous devrez vous connecter à un moment donné pour clarifier le malentendu. L'ajout de PoH ajoute essentiellement une date à toutes ces lettres, de sorte que la compréhension est claire quel que soit l'ordre de réception.

Les blockchains PoH comme Solana permettent d'intégrer des « horodatages » dans la blockchain elle-même. Cela signifie que tous les nœuds du réseau disposent d'une horloge synchronisée qui valide l'heure et l'ordre dans lesquels les transactions ont eu lieu. lien : https://solana.com/news/proof-of-history

En approfondissant les mécanismes de consensus, nous acquérons un aperçu de l’équilibre délicat entre évolutivité, sécurité et décentralisation qui est crucial pour faire progresser la technologie blockchain.