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Oct 20, 2021

Qu’est-ce que Proof-of-Stake (PoS) dans la blockchain ?

Blockchain est devenu un terme omniprésent au cours des dernières années. Un nombre croissant d’entreprises et de gouvernements s’ouvrent à la technologie blockchain (et à la technologie du distributed ledger). Malgré sa croissance rapide, il existe toujours une certaine confusion autour de concepts cruciaux tels que « qu’est-ce que Proof-of-Stake ou « qu’est-ce que l’algorithme de consensus dans un réseau blockchain ». Il est donc primordial de combler ces lacunes.

Proof-of-Stake (PoS) est un algorithme de consensus dans lequel des nœuds de validation choisis au hasard (validateurs) stakent des tokens natifs du réseau blockchain pour proposer d’intégrer de nouveaux blocs à la blockchain actuelle. Un validateur reçoit des récompenses en ajoutant avec succès des blocs à la blockchain. 

Cet article a pour but d’éclairer davantage les concepts cruciaux de la blockchain, notamment:

Pourquoi le mécanisme de consensus est-il important dans la blockchain ?

Un mécanisme de consensus est un ensemble de règles par lesquelles les différents participants d’un réseau blockchain approuvent les transactions. Étant donné que les réseaux blockchain ne disposent pas d’une autorité centrale pour approuver les transactions, les protocoles de consensus garantissent que tous les participants au réseau n’acceptent qu’une seule version de la blockchain.

Le mécanisme de consensus permet à un réseau blockchain de :

  • Fonctionner sans autorité centrale
  • Aider à établir une version unique de la blockchain
  • Maintenir la sécurité et la transparence au sein d’un réseau blockchain.

Il existe différents types d’algorithmes de consensus, notamment Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS), Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), Proof of Burn (PoB), et d’autres variations des algorithmes de consensus.

Parmi ces algorithmes de consensus, Proof of Work (PoW) et Proof of Stake (PoS) restent les plus populaires. En tant que passionné de blockchain ou early adopter, il est essentiel de comprendre la différence entre PoW et PoS.

PoW repose sur la capacité des nœuds à résoudre des problèmes mathématiques complexes qui nécessitent une puissance de calcul extraordinaire, consomment de l’électricité et ont un coût d’installation initial élevé.

PoS, en revanche, exige que les validateurs stakent leurs tokens au lieu de résoudre des énigmes mathématiques, ce qui permet de réduire la consommation d’électricité, ainsi que de bloquer la période de génération, et d’éviter la centralisation des ressources. Les protocoles PoS utilisent également un séquençage pseudo-aléatoire pour choisir les validateurs.

Proof of Stake in Blockchain

Comment fonctionne Proof-of-Stake (PoS) ?

Le mécanisme PoS implique deux parties distinctes pour qu’il fonctionne. Tout d’abord, un nœud de validation doit staker des tokens de la plateforme blockchain. Ces tokens sont stakés pendant une période déterminée. Une quantité plus élevée de tokens stakés augmente les chances qu’un nœud soit sélectionné pour forger le bloc.

Il est essentiel de comprendre que PoS est conçu de manière à donner la priorité aux nœuds qui stakent le plus de tokens. Cette pratique garantit que le validateur a plus d’intérêts dans le jeu, ce qui fait qu’il n’est pas économiquement viable d’agir autrement.

La deuxième partie de PoS consiste à choisir un validateur pour le minage des blocs de manière aléatoire. Il existe plusieurs façons de sélectionner les validateurs, notamment :

  • La méthode de Coin Age Selection, où l’on prend en compte le temps pendant lequel un nœud validateur a staké ses tokens, ainsi que le nombre total de tokens stakés. Lorsqu’un nœud est sélectionné comme validateur, son coin-age est remis à zéro. De plus, un nœud validateur doit attendre un temps spécifique avant de miner un autre bloc.
  • La sélection aléatoire des blocs se concentre sur les validateurs ayant une combinaison de la plus grande quantité de tokens stakés et de la valeur de hachage la plus basse. Il est important de noter que chaque participant au réseau peut voir le staking proposé par un nœud validateur.

Une fois qu’un nœud est sélectionné, le nœud validateur vérifie les transactions dans un bloc, puis signe le bloc. Les autres nœuds validateurs attestent de la validité du bloc. Si la plupart des validateurs se prononcent en faveur du bloc, celui-ci devient une partie de la blockchain. Ensuite, le nœud validateur sélectionné recevra des frais de transaction en guise de récompense.

Cependant, supposons qu’un bloc soit classé comme frauduleux (erreur) par les autres validateurs attestant le bloc. Dans ce cas, le validateur choisi perd une partie de ses tokens stakés et le processus recommence. Par conséquent, le faussaire sera limité dans ses activités de falsification de blocs à l’avenir.

Le pour et le contre du PoS Consensus

L’une des approches les plus courantes pour répondre à la question Proof of Stake vs. Proof of Work consiste à comparer les avantages et les limites de ces deux protocoles de consensus.

Proof of StakeProof of Work
Efficacité énergétiqueIl a besoin d’une quantité massive d’énergie car plusieurs nœuds sont en concurrence pour extraire un bloc en premier
Nécessite peu ou pas de ressourcesNécessite des ressources de calcul massives
Pas de récompense de bloc, le mineur prend les frais de transactionRécompense pour les blocs minés avec succès
Pas de centralisation des ressources de minageLes mineurs centralisés dominent une blockchain
Le problème du « Rien en jeu » pourrait conduire à de multiples paiements de récompense aux mineurs. Les blockchains PoS nécessitent des règles de sécurité supplémentaires pour l’éviterLes mineurs doivent diviser leurs ressources pour travailler sur une chaîne dérivée, de sorte que le problème du « Rien en jeu » n’existe pas

Les avantages du Consensus PoS 

  • Efficacité énergétique : Le mécanisme de consensus PoS choisit un nœud validateur pour forger un bloc au lieu du PoW, où plusieurs mineurs sont en compétition pour résoudre les défis du bloc. Le PoS est donc plus économe en énergie.
  • Aucun coût matériel initial pour les mineurs : Le protocole PoS n’exige pas que les validateurs disposent de ressources informatiques élevées, contrairement au PoW. L’absence d’exigences élevées en matière de calcul rend la participation au PoS plus accessible.
  • Meilleure perspective de scalabilité : Les blockchains utilisant le protocole PoS mettent en œuvre diverses architectures pour faire évoluer leurs capacités, comme le sharding. Il permet au réseau de blockchain d’améliorer son débit et de devenir efficace. Le sharding permet aux blockchains de réduire le temps de génération des blocs.

Les inconvénients du consensus PoS

  • Problème de Rien en jeu: Les validateurs (mineurs) n’ont pas besoin d’installation matérielle spécifique pour miner et peuvent miner un bloc en stakant simplement leurs tokens. Dans l’éventualité d’un dédoublement de la chaîne, les validateurs peuvent maximiser leurs récompenses en minant des blocs autour de différentes branches d’une blockchain, ce qui constitue le problème du « Rien en jeu ». Par conséquent, les blockchains utilisant le protocole de consensus PoS nécessitent des règles ou des mesures de sécurité spéciales pour éviter que cela ne se produise.
  • Favoritisme pour les enjeux plus élevés : Le protocole PoS met l’accent sur la taille du stake d’un validateur. Le fait d’avoir des stakes plus importants permet à un validateur d’être mieux placé pour être choisi que les nœuds moins riches, ce qui crée un problème de favoritisme.

Quelles cryptomonnaies utilisent le consensus PoS ?

Proof-of-Stake s’est révélé être un mécanisme de consensus plus efficace, plus rapide et moins gourmand en ressources. Ces qualités ont conduit à une augmentation du nombre de token qui fonctionnent selon le consensus PoS. Voici quelques-uns des tokens les plus populaires utilisant PoS comme mécanisme de consensus.

Ethereum (ETH) : Ethereum 2.0 est une mise à niveau de la blockchain Ethereum, avec un passage du protocole de consensus PoW à PoS. La fondation Ethereum a lancé la chaîne Beacon pour apporter PoS à la fondation Ethereum.

Tezos (XTZ) : Tezos est une autre blockchain de premier plan utilisant PoS comme mécanisme de consensus. Les utilisateurs de Tezos peuvent déléguer leurs droits à d’autres participants qui prennent part au processus de génération et d’attestation des blocs.

Tron (TRX) : Tron fait partie des plateformes blockchain les plus populaires dans la région Asie-Pacifique. Tron utilise le protocole de consensus Delegated Proof of Stake (DPoS), selon lequel une poignée de super représentants (27) sont élus pour la maintenance et l’entretien du réseau blockchain.

Parmi les autres crypto-monnaies populaires utilisant PoS ou ses variantes, citons Nxt (NXT), Algorand (ALGO), Cosmos (ATOM), Peercoin (PPC), Steem (STEEM), etc.

Pourquoi Ethereum 2.0 utilise-t-il Proof-of-Stake ?

Ethereum 2.0 Serenity (mise à niveau Ethereum PoS) est l’une des mises à jour les plus attendues par la communauté blockchain. Avec la mise en service de la chaîne Beacon en décembre 2020, Ethereum comble enfin ses lacunes en matière de scalabilité et d’efficacité.

Cela nous amène à la question de savoir pourquoi Ethereum 2.0 utilise PoS. Et bien, la raison principale est d’accélérer le temps de génération (ou de minage) des blocs. Puisque les blockchains utilisant PoS nécessitent une période comparativement plus courte pour arriver à un consensus, cela augmente le débit global du réseau.

La mise à jour d’Ethereum 2.0 vise à améliorer encore la vitesse de minage des blocs grâce au sharding, où chaque chaîne shard aura la même capacité de traitement que le réseau Ethereum 1.0 de son prédécesseur.

En bref, le passage au protocole PoS permettra à Ethereum 2.0 de devenir plus scalable, plus efficace et prêt pour les applications industrielles à fortes transactions.

Quel est l’avenir de Proof-of-Stake?

La technologie blockchain a été présentée comme la technologie de l’avenir, avec la décentralisation au cœur de ses préoccupations. Cependant, sa forte dépendance aux ressources informatiques a conduit à la centralisation des pools miniers, mettant ainsi en péril l’objectif principal de la technologie blockchain.

Le protocole de consensus Proof-of-Stake répond à certains des défis critiques auxquels la technologie blockchain est actuellement confrontée. Avec l’augmentation de la demande mondiale de technologies vertes, le protocole de consensus PoS devient la norme dans l’industrie de la blockchain.

Cependant, il y aura toujours un débat sur l’aspect pratique de PoS par rapport à PoW. Mais à mesure que de plus en plus de blockchains mettent en place PoS, d’autres perspectives sont susceptibles d’émerger. Le protocole PoS prend son temps en passant par différentes étapes de développement, mais il est indéniablement l’un des plus forts prétendants aux protocoles de consensus à mesure que nous progressons.

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