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Proof-of-Work et Proof-of-Stake

Guide du débutant


Au cœur de chaque crypto-monnaie se trouve un réseau d’ordinateurs qui aide à protéger le logiciel contre le piratage et à réguler l’émission de nouvelles unités pour son offre. 

Ce système est appelé mécanisme de consensus.

Les deux mécanismes de consensus les plus couramment utilisés sont la preuve de travail ou Proof-of-Work (PoW) et la preuve de participation/d’enjeu ou Proof-of-Stake (POS). Toutes deux régulent le processus de vérification et d’ajout des transactions des utilisateurs au registre public de la blockchain, le tout sans l’aide d’un acteur central.

Connaître leurs différences peut vous aider à mieux évaluer les crypto-monnaies disponibles pour votre portefeuille, celles qui utilisent la Proof-of-Stake pouvant s’accompagner de responsabilités ou d’avantages supplémentaires.

proof of work vs proof of stake

Qu’est-ce que la Proof-of-Work (PoW)?


Le mécanisme Proof-of-Work (PoW) a été introduit au début des années 1990, dans le but de limiter les spams. 

Dans l’idée, les ordinateurs devaient fournir une petite quantité de travail avant l’envoi d’un email. Ce travail anodin pour une personne émettrice d’un email légitime nécessiterait une grande puissance informatique et beaucoup de ressources aux utilisateurs envoyant des emails en masse.

Mais c’est à Satoshi Nakamoto, créateur de Bitcoin, que l’on doit la première mise en application de cette technologie à un système de gestion de fonds numérique, dans le livre blanc de Bitcoin.

Ordre sur la blockchain

Une blockchain est un mécanisme composé d’une chaîne de blocs (des groupes de transactions) alignés de façon chronologique, dans l’ordre des transactions.

Le premier bloc d’une blockchain PoS, plus connu sous le nom de bloc de genèse, genesis ou bloc 0, est codé en dur dans son logiciel. Par définition, ce bloc ne fait pas référence à un bloc précédent. 

Les blocs ajoutés à la blockchain par la suite font systématiquement référence aux blocs précédents et contiennent chacun une copie du registre complet et à jour.

Consommation d’énergie

Dans le cadre des algorithmes PoW, c’est à celui des participants (les mineurs) qui fournira la plus grande puissance de calcul pour proposer des blocs valides répondant aux règles du réseau qu’il reviendra de modifier le registre.

Les nœuds (tout ordinateur exécutant le logiciel Bitcoin) valident ensuite les transactions, empêchent les doubles dépenses (l’acte de dépenser les mêmes fonds pour deux destinataires distincts) et déterminent si les blocs proposés doivent être ajoutés à la chaîne.

Afin de créer un nouveau bloc, les mineurs d’un réseau Pow sont en compétition pour la résolution de problèmes mathématiques complexes, lors d’un processus appelé hachage. Ces énigmes sont très difficiles à résoudre, mais le réseau devrait pouvoir trouver la bonne solution sans problème. 

Participation

Dans le cadre d’un protocole Pow, la puissance de calcul est combinée à la cryptographie pour créer un consensus et garantir la validité des transactions enregistrées dans la blockchain. 

Au cours du processus de hachage, et afin de produire de nouveaux blocs, les mineurs se dépêchent de trouver le bon résultat aux problèmes mathématiques.

Pour ce faire, ils doivent deviner une chaîne de nombres pseudo-aléatoires, appelée hash. Combinée aux données fournies dans le bloc et transmise via un ordinateur à fonction de hachage, elle doit produire un résultat conforme aux conditions définies par le protocole. 

Le hash gagnant est ensuite diffusé sur le réseau pour permettre aux autres mineurs de vérifier si la solution est exacte ou non. Le cas échéant, le bloc est ajouté à la blockchain et le mineur est récompensé par le bloc en question.

Attribution des récompenses 

La récompense de bloc fait référence à la nouvelle crypto-monnaie attribuée par la blockchain au mineur pour chaque bloc considéré comme valide et accepté par le réseau.

Pour certaines crypto-monnaies, comme le bitcoin, cette récompense est réduite après un certain nombre de blocs. 

L’offre totale de fonds conserve ainsi son caractère limité et déflationniste.
 

Qu’est-ce la Proof-of-Stake (PoS)


La Proof-of-Stake (PoS) est une version modifiée de la Proof-of-Work (PoW), introduite en 2012 afin de résoudre la dépendance ressentie vis-à-vis de la consommation d’énergie, utilisée pour déterminer l’ordre sur la blockchain.

Plutôt que de se fier à des ordinateurs qui se disputent le hachage approprié, le protocole PoS s’appuie sur la détention de coins pour décider de la participation.

En se basant sur une série de facteurs définis par le protocole, l’algorithme choisit pseudo-aléatoirement un nœud (toute personne détentrice de coin) pour proposer le bloc suivant à la blockchain. 

Une fois un nœud sélectionné, son rôle est de vérifier la validité des transactions dans le bloc, de le signer et de proposer le bloc au réseau pour validation.

Ordre sur la blockchain

À l’image de sa contrepartie PoW, le mécanisme d’une blockchain PoS se compose d’une chaîne de blocs alignés dans l’ordre chronologique, en fonction de ses transactions.

Le premier bloc d’une blockchain PoS, plus connu sous le nom de bloc de genèse ou genesis, est également codé en dur dans son logiciel. Les blocs ajoutés à la blockchain par la suite font systématiquement référence aux blocs précédents et contiennent chacun une copie du registre complet et à jour.

À noter que dans le cadre des crypto-monnaies PoS, il n’existe aucune concurrence entre les nœuds sélectionnés pour ajouter des blocs. Ainsi, on aurait davantage tendance à "forger" ou "frapper" des blocs plutôt qu’à les "miner".

Consommation d’énergie

Contrairement à leurs homologues PoW, les blockchains PoS ne déterminent pas qui peut proposer des blocs uniquement en fonction de la puissance de calcul et de la consommation d’énergie. Ses partisans présentent souvent cette solution comme un système "plus économe en énergie", au sein duquel les nœuds individuels se voient attribuer la responsabilité de créer de nouveaux blocs, plutôt que de concurrencer d’autres nœuds.

Le minage PoW et la frappe PoS étant tous deux énergivores, les nœuds de minage et de frappe sont incités à utiliser la source d’électricité la moins chère possible, le plus souvent issue de ressources renouvelables comme l’énergie hydroélectrique, éolienne ou solaire, à l’inverse des énergies produisant du gaz à effet de serre, comme le charbon.

De plus, les blockchains PoS nécessitent l’utilisation de matériel spécialisé (GPU). Tout comme les équipements de minage PoW (ASIC) et autres périphériques informatiques, leur production demande certaines ressources. 

Les mineurs PoS doivent également maintenir des connexions Internet actives, là aussi engageant des dépenses énergétiques.

Participation

Les utilisateurs qui souhaitent avoir la possibilité d’être sélectionnés pour ajouter des blocs à une blockchain PoS doivent staker ou verrouiller une certaine quantité de crypto-monnaie de la blockchain dans un contrat spécial. 

Le nombre de coins stakés détermine leurs chances d’être choisis pour produire le bloc suivant. Dans certains cas, lorsque les utilisateurs ont des comportements malveillants, leur stake peut leur être retiré à titre de sanction. 

Afin de ne pas toujours favoriser les nœuds les plus riches, le PoS peut prendre en compte d’autres facteurs déterminants. Par exemple, la durée pendant laquelle un nœud a staké ses coins, ou encore une simple randomisation. 

Attribution des récompenses

À l’instar de l’algorithme PoW, la récompense de bloc PoS fait référence à la crypto-monnaie accordée par la blockchain à l’utilisateur qui propose un bloc valide. 

Cependant, la sélection des blocs étant liée à la détention de coins, les plateformes d’échange peuvent proposer des services de staking aux utilisateurs et ainsi leur permettre de staker des fonds en leur nom en échange de paiements plus réguliers.


Guides Kraken sur la crypto


Ressources utiles

Depuis la création de Bitcoin en 2009, ces mécanismes de consensus ont contribué à alimenter de nombreux projets blockchain. Pour en savoir plus sur le minage de bitcoins, rendez-vous sur la page Kraken concernée

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