Les différences entre preuve de travail (PoW) et preuve d'enjeu (PoS)

Si vous vous intéressez aux cryptomonnaies il est important de connaître leurs différents types de fonctionnement, notamment au niveau de la validation des transactions qui permet d’inscrire de façon indélébile, toute action effectuée sur une blockchain. Par la preuve de travail et la preuve d’enjeu, le réseau s’assure une bonne décentralisation et une sécurité bien plus importante que toute institution traditionnelle centralisée (banque, entreprise de stockage dans le cloud, etc.).

Qu’est-ce qu’une blockchain ?

Blockchain est une technologie de livre de compte distribuée dans laquelle chaque nœud (participant) du réseau stocke une copie complète ou partielle des transactions, supprimant ainsi le besoin d’une autorité centrale pour vérifier les transactions. Ces transactions doivent tout de même être vérifiées par quelqu’un. C’est ici que les différentes méthodes décrites dans cet article entrent en jeu. Lorsque Bitcoin a été lancé en 2009, la méthode choisie s’appelait « preuve de travail », c’est ce protocole que Bitcoin utilise toujours actuellement et il n’est pas prévu que cela change.

Ethereum, qui utilise également la preuve de travail test actuellement un système différent qui devra, à terme, remplacer la preuve de travail sur son réseau. Connu sous le nom de « preuve d’enjeu », ce système de validation des transactions règle certains des problèmes inhérents à la « preuve de travail », mais vous verrez qu’il est loin d’être la solution miracle, surtout pour la décentralisation.

Quelle est la différence entre ces deux systèmes ? C’est une question qui revient souvent sur les réseaux sociaux et dans ma boîte mail. J’ai essayé d’être le plus concis possible tout en restant dans une formule digeste pour les plus débutants et pour ne pas vous prendre une heure de votre temps en lecture.

Preuve de travail (PoW)

Dans ce système de preuve de travail comme dans la preuve d’enjeu, les transactions sont vérifiées en blocs. Chaque nouveau bloc validé fait suite au précédent et ouvre la voie au suivant, ce qui permet de remonter facilement et librement à la première transaction d’une chaîne, d’où le nom « blockchain ».

Pour qu’un bloc soit ajouté dans un système de « preuve de travail », il a besoin d’un hachage (calcul) cryptographique. Celui-ci constitue l’empreinte numérique unique pour les données de ce bloc et est lié au précédent. Les ordinateurs qui travaillent au décryptage de cette empreinte à travers le réseau sont mis en concurrence, car seul le premier à trouver le hachage qui répond aux critères appropriés sera récompensé. Ce processus est connu sous le nom de « minage ». Le premier mineur à obtenir un résultat acceptable et la preuve qu’il est correct le diffuse sur le réseau. C’est ce qu’on appelle la « preuve de travail ».

En effet, le mineur soumet la preuve qu’il a fait les calculs requis pour vérifier un bloc. Si ces calculs sont corrects, il est récompensé par des frais de transaction et/ou la création par le réseau, de nouvelles unités de monnaie. Après cela, tous les mineurs passent à la résolution du bloc suivant.

Même si ce système est le plus éprouvé et le plus répandu, il comporte quelques inconvénients. Premièrement, le processus de vérification devient plus complexe au fil du temps, ce qui signifie que le réseau à besoin de plus en plus de puissance de calcul pour fonctionner, il va donc demander aux mineurs de consommer plus d’énergie.

Deuxièmement, à mesure que le coût du minage augmente, de moins en moins de personnes peuvent se permettre d’engager ces frais (matériel plus puissant, coût électrique plus élevé), ce qui augmente le risque de centralisation que les blockchains sont prévues pour éviter. Aujourd’hui, si les plus grandes entreprises de minage Bitcoin le choisissaient, elles pourraient collaborer et ainsi détenir plus de 51 % de la puissance de calcul du réseau, leur donnant ainsi le pouvoir (théorique) de réécrire la blockchain.

Comme vous l’aurez compris, la preuve de travail est une bonne chose pour la sécurité d’une blockchain, à condition que le minage soit bien réparti afin d’éviter la centralisation. Il est nécessaire d’ajouter que l’énergie consommée par le minage n’est pas seulement celle du mineur qui parvient à valider un bloc, c’est aussi celle consommée par tous les mineurs qui ont échoué et qui doivent tout recommencer au bloc suivant. Pour éviter de dépenser de l’énergie sans être payé, les mineurs mutualisent leur puissance de calcul dans ce qu’on appelle des pools de minage. Le hachage individuel est donc noyé dans la puissance globale d’un pool et les mineurs se partagent les récompenses en fonction de leur propre contribution matérielle et électrique. C’est uniquement comme cela qu’on peut estimer sa rentabilité en fonction de son propre matériel. Sans pool, sur des réseaux comme Bitcoin ou Ethereum, le mineur solitaire n’a quasiment aucune chance de trouver la solution d’un bloc.

Pour en savoir plus sur la preuve de travail, je vous invite à lire mon premier article sur le sujet et à visionner notre vidéo d’introduction au minage sur la chaîne Youtube.

Preuve d’enjeu (PoS)

La preuve d’enjeu adapte le processus de validation des transactions pour tenter de résoudre les problèmes liés à la preuve de travail évoqués précédemment. Plutôt que de fournir une preuve de travail coûteuse en énergie et en matériel, la preuve d’enjeu propose aux validateurs, d’engager des fonds personnels en les bloquant sur un portefeuille (wallet) prévu à cet effet. Ils sont toujours récompensés avec des frais de transaction, mais risquent de perdre leurs fonds bloqués s’ils tentent de tricher sur le réseau. C’est ce qu’on appelle la preuve d’enjeu, ou preuve de participation.

Une différence importante est que la validation des transactions par preuve d’enjeu ne crée pas de nouvelles unités de monnaie comme le fait le minage. Cela signifie que les cryptomonnaies qui utilisent la preuve d’enjeu doivent distribuer les jetons différemment, comme avec une ICO (Initial Coin Offering) ou une autre manière de distribuer toutes les unités de monnaie dès son lancement. Il est également possible qu’une cryptomonnaie commence par la preuve de travail, afin de créer toutes ses pièces, pour passer ensuite à un système de preuve d’enjeu. C’est le cas d’Ethereum qui est la deuxième cryptomonnaie en termes de capitalisation et qui prévoit de passer de la preuve de travail à la preuve d’enjeu dans un futur plus ou moins proche.

Une autre différence entre preuve de travail et preuve d’enjeu est que, sans un travail coûteux pour résoudre un problème mathématique, la personne qui valide un bloc doit être sélectionnée. Les validateurs peuvent être inclus dans un pool en fonction de la quantité de pièces qu’ils détiennent. Un validateur sera choisi au hasard, par catégorie (classe), en fonction du nombre de pièces qu’il détient dans le porte-monnaie bloqué, ou encore en fonction de l’âge de ses pièces. En fonction des spécificités du système en question, il peut être demandé au validateur de proposer un nouveau bloc, sur lequel votent d’autres validateurs. Il peut également être invité à en créer un nouveau, qui doit pointer vers le bloc précédent.

Une mise minimale plus ou moins importante est nécessaire pour devenir un validateur. Ensuite, leur participation est limitée d’une manière ou d’une autre afin qu’ils puissent valider uniquement un certain pourcentage de transactions.

Ce système à l’avantage de résoudre le problème de surconsommation d’énergie rencontré avec la preuve de travail. En effet, la validation des transactions par la preuve d’enjeu nécessite beaucoup moins de puissance de traitement pour valider un bloc. Il y a aussi moins — ou pas — besoin de créer de nouvelles pièces pour récompenser les validateurs parce que le coût de la validation est moins cher. Ils ont donc besoin de plus petites promesses de récompenses pour participer au réseau. Dans un système de validation des transactions par preuve de travail, les mineurs ont besoin de promesses de récompenses plus grandes pour couvrir leur coût en énergie et en matériel.

Certains détracteurs affirment qu’une blockchain fonctionnant sur la preuve d’enjeu et moins coûteuse en énergie et donc plus facile à attaquer. En effet, théoriquement, quiconque possède 51 % des pièces d’une blockchain fonctionnant sur la preuve d’enjeu pourrait contrôler l’ensemble du réseau. Mais cette théorie est assez peu probable, car l’achat de 51 % des pièces d’une cryptomonnaies entraînerait une baisse énorme de sa valeur et ferait perdre tout intérêt à cette tentative de fraude. En plus de cela, il y a les sanctions économiques que les systèmes de preuve d’enjeu prévoient en cas de tentative de fraude. Le validateur mal intentionné perdra automatiquement ses pièces mises en enjeu en cas de tentative de triche.

Un autre problème que pose cette méthode de validation est qu’il faut un grand nombre de pièces pour devenir validateur, il y a donc un risque réel et difficilement maîtrisable que le contrôle du système finisse entre les mains des plus riches. Cela est exacerbé par le fait que les validateurs reçoivent une récompense. La preuve d’enjeu pourrait ainsi créer un système dans lequel les plus riches ont le plus de pouvoir et s’en servent pour s’enrichir davantage.

Conclusion

Les deux systèmes ont des avantages et des inconvénients, il n’est donc pas évident que l’un soit meilleur que l’autre. Cependant, parce que les exigences énergétiques de la preuve du travail continueront à augmenter, soulevant des préoccupations environnementales, il y a un intérêt grandissant pour la preuve d’enjeu simplement en raison de sa capacité à résoudre ce problème.

Étant donné que la cryptomonnaie n’en est qu’a ses balbutiements, il est possible qu’aucun des deux protocoles ne soit définitif. De nouvelles méthodes de validation pourront être conçues par des projets futurs qui résoudront les problèmes de preuve de travail et de preuve d’enjeu.

Pour ma part, je suis pour la preuve de travail et même si je crois que la preuve d’enjeu peut résoudre certains problèmes, mon avis est que cette méthode de validation crée plus d’inégalités en favorisant les plus riches dès le départ. Je suis conscient de la demande énergétique des réseaux comme Bitcoin et de leur impacte sur l’environnement, c’est pour cela que je pense qu’il faut développer de plus en plus de fermes de minage autonomes en énergie et que le minage va contribuer à l’avènement de la production d’électricité verte. Pour finir, n’oublions pas qu’il est tout à fait possible de récupérer la chaleur produite par le minage pour chauffer des maisons, des serres de cultures, des piscines et même des immeubles tout entiers. La question du gaspillage énergétique ne se pose plus lorsqu’on voit les choses sous cet angle.

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