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Il y a eu d’innombrables arguments entourant à la fois la preuve de travail (PoW) et la preuve de participation (PoS) comme moyen d’obtenir un consensus sur un réseau blockchain.
Beaucoup de gens se demandent lequel est le meilleur, et pourquoi ? Dans cet article, je passerai en revue certains des principaux avantages et inconvénients de chaque mécanisme de consensus.
Plongeons dedans.
Qu’est-ce que la preuve de travail (PoW) ?
La preuve de travail est un mécanisme de consensus décentralisé introduit pour la première fois par Bitcoin (BTC). Nous utiliserons le réseau Bitcoin comme exemple pour comprendre le mécanisme de consensus de preuve de travail.
Le réseau Bitcoin exige essentiellement que les membres contribuent à la puissance de calcul, comme les unités de traitement graphique, pour résoudre des énigmes mathématiques arbitraires et empêcher quiconque de prendre le contrôle ou de manipuler le système.
Chaque transaction qui se produit est validée avant d’être ajoutée à la blockchain. Chaque bloc est ensuite validé par les mineurs, qui reçoivent des jetons BTC récompensés au fur et à mesure qu’ils ont effectué le « travail » via leurs unités de traitement. Par conséquent, cela s’appelle une preuve de travail.
Le mécanisme de consensus de preuve de travail a résisté à l’épreuve du temps. Ce mécanisme de consensus a validé avec succès des milliards de transactions sur la blockchain Bitcoin pendant des années et a maintenu son authenticité et sa fiabilité en tant que mécanisme de consensus le plus sécurisé et décentralisé créé à ce jour.
Qu’est-ce que la preuve de participation (PoS) ?
La preuve de participation (PoS) est un mécanisme de consensus utilisé sur les réseaux blockchain créé comme alternative à la méthode PoW pour valider les transactions.
Dans ce mécanisme, les propriétaires de crypto-monnaie peuvent valider les transactions de bloc en fonction du nombre de pièces mises en jeu par le validateur (au lieu que les mineurs les valident). Par conséquent, cela s’appelle la preuve de participation (PoS).
Les validateurs en PoS sont choisis au hasard. Pour devenir un validateur, il faut miser un montant spécifique de jeton de crypto-monnaie requis par cette blockchain spécifique.
Il existe plusieurs variantes de PoS, telles que la preuve de participation déléguée (DPoS), etc. Celles-ci ont été développées et mises en œuvre sur divers réseaux de blockchain, mais elles fonctionnent toutes de la même manière.
Lorsqu’un bloc de transactions est prêt à être traité, le protocole de la crypto-monnaie sélectionne un validateur pour examiner le bloc. Le validateur vérifie ensuite si les transactions du bloc sont entièrement exactes, et si elles réussissent les vérifications, le bloc est ajouté à la blockchain.
En échange de cela, le validateur est récompensé sous la forme de jetons de crypto-monnaie pour sa contribution.
Cependant, si un validateur finit par proposer un bloc avec des informations inexactes, il perd certains de ses jetons jalonnés à titre de pénalité. Cela peut se produire dans PoS car il n’y a pas de matériel qui résout les énigmes cryptographiques (contrairement au cas avec PoW).
Quel mécanisme de consensus est le meilleur et pourquoi ?
PoW et PoS sont tous deux conçus pour aider les nœuds d’un réseau blockchain à vérifier toutes les transactions qui se produisent.
Une fois que les nœuds se sont mis d’accord sur la validité d’un bloc de transactions, les transactions sont ajoutées à la blockchain. Les deux modèles offrent des méthodes distinctes pour obtenir le même résultat final.
Cependant, la preuve de travail en tant que système de validation des transactions et de sécurisation du réseau blockchain est bien supérieure à un modèle de preuve de participation (PoS), mais cela a un coût.
Ci-dessous, j’ai discuté de ce qui fait du PoW un mécanisme de consensus supérieur par rapport au PoS, et des coûts qui y sont associés.
Sécurité et authenticité des données
PoW est plus supérieur que PoS du point de vue de la sécurité et de l’authenticité des données. Cela est dû au fait que dans PoW, les données sont connectées à un historique éprouvé des choix humains, qui ne peuvent pas tricher dans un système qui vérifie chaque transaction.
Ce système fonctionne avec 0 % de confiance et 100 % des transactions sont vérifiées et enregistrées par les participants au réseau sur un grand livre public.
PoW est également un mécanisme de consensus hautement sécurisé car, sur une période de temps, il rend le réseau de plus en plus difficile, à un point tel qu’il devient impossible à pirater – car le réseau est constamment surveillé par ses participants. Ces participants ont maintenant la peau dans le jeu (car ils doivent « travailler » pour résoudre les transactions). Cela rend le réseau extrêmement coûteux à pirater.
D’autre part, le mécanisme de consensus PoS est plus vulnérable aux piratages et aux attaques.
En théorie, si un participant au réseau (ou un groupe de participants) arrive à posséder 51 % des pièces mises en jeu, ce participant au réseau (ou groupe) pourrait alors essentiellement contrôler l’ensemble de la blockchain et la modifier. Ceci est qualifié de 51% d’attaque.
Propriété du réseau
Compte tenu de la conception du « minage » pour obtenir des récompenses, le modèle PoW permet une structure décentralisée.
Bitcoin en est un excellent exemple. Le réseau de Bitcoin est complètement décentralisé. Aucune personne, entité ou pays ne la contrôle. Il est détenu et contrôlé par des milliers de nœuds exécutant le réseau, dans un système décentralisé et sécurisé, soutenu par PoW.
D’autre part, PoS permet une structure plus centralisée. Les participants qui peuvent miser plus (souvent les riches), en théorie, peuvent accumuler un plus grand contrôle simplement en misant plus.
C’est une proposition risquée car si un groupe de participants parvient finalement à contrôler 51%, ils peuvent modifier la blockchain pour leur propre bénéfice.
N’avons-nous pas déjà vu les problèmes avec ce genre de système ? Ouvrez simplement les yeux et vous verrez que nous vivons dans ce système depuis un moment maintenant et regardez où cela nous a menés.
Alignement des incitations et équité
Le modèle PoW récompense les mineurs lorsqu’ils résolvent des énigmes mathématiques complexes – une récompense globale et une part des frais de transaction dans certains cas. Cela incite au bon comportement car les nœuds sont en compétition pour résoudre le puzzle afin d’obtenir la récompense.
Le réseau devient de plus en plus difficile, garantissant que la résolution de ces énigmes nécessite une plus grande puissance de calcul. Cela rend l’ensemble du réseau plus sécurisé et plus coûteux à pirater ou à attaquer.
À mesure que la valeur de la crypto-monnaie augmente, la valeur de la récompense augmente. Chaque mineur du réseau a une chance égale de gagner la récompense et, ce faisant, il continue de sécuriser le réseau et de le rendre robuste.
Toute cette configuration encourage le bon comportement et décourage le forking, qui est la création d’une blockchain alternative lorsque le protocole est mis à jour.
D’un autre côté, dans un modèle PoS, l’incitation à obtenir la récompense est simplement de miser davantage. Cela conduit au problème de centralisation avec les participants qui misent davantage, obtenant potentiellement un plus grand contrôle de la blockchain. Dans une blockchain non surveillée, cette incitation conduit à une menace de sécurité plus importante avec moins de décentralisation et plus de sensibilité aux attaques à faible coût.
L’épreuve du temps
Le modèle PoW a résisté à l’épreuve du temps. Le réseau Bitcoin en est un excellent exemple.
Au cours des 13 dernières années, le réseau Bitcoin n’a jamais été piraté ou compromis de quelque manière que ce soit. C’est le réseau le plus puissant au monde et il a résisté à l’épreuve du temps du point de vue de l’authenticité, de la fiabilité et de la sécurité du réseau.
D’autre part, les modèles de preuve de participation sont relativement plus récents et restent à leurs débuts, à la fois dans l’adoption et la mise en œuvre. De plus, il existe un niveau de confusion plus élevé autour de la faisabilité de certains de ces modèles, car de plus en plus de variantes apparaissent qui n’ont pas été entièrement testées.
Consommation d’énergie
Il y a eu des arguments historiques selon lesquels les modèles PoW exigent une consommation d’énergie excessive, ce qui entraîne une augmentation des coûts et des impacts environnementaux.
C’est vrai. En effet, un modèle PoW consomme beaucoup plus d’énergie qu’un modèle PoS.
Cela est dû au fait qu’à mesure que la difficulté du réseau augmente, de plus en plus de puissance de calcul est nécessaire pour résoudre la complexité. C’est le coût de fonctionnement d’un réseau hautement sécurisé.
Un réseau monétaire, qui a besoin de sécurité en son cœur, consomme de l’énergie. Prenons les monnaies fiduciaires par exemple. Les monnaies Fiat utilisent beaucoup plus d’énergie que le modèle PoW, comme le ferait le réseau Bitcoin.
En effet, les banques conventionnelles adossées à des monnaies fiduciaires reposent sur du papier-monnaie, ce qui nécessite des ressources pour les produire et entraîne beaucoup de gaspillage. Lorsque vous tenez compte des coûts énergétiques des banques, des immeubles de bureaux, des coffres-forts, des camions de sécurité et d’autres frais généraux, le système bancaire traditionnel se révèle être beaucoup plus énergivore que Bitcoin.
Un modèle PoW, comme le réseau Bitcoin, ne nécessite aucune ressource physique pour produire, à part la puissance de calcul nécessaire pour maintenir la blockchain. Ainsi, bien que le réseau Bitcoin consomme de l’énergie, il est toujours plus respectueux de l’environnement que la banque traditionnelle et le système de monnaie fiduciaire que nous utilisons aujourd’hui. C’est une bien meilleure solution et une amélioration du cas d’utilisation de la consommation d’énergie et une mise à niveau du système actuel.
En d’autres termes, déplacer notre système monétaire dans le réseau Bitcoin ne sera pas seulement plus efficace et plus sûr, mais sera également une étape essentielle dans la lutte contre le réchauffement climatique.
PoW est un système supérieur (comme nous en avons discuté précédemment) et il encourage également l’innovation et la créativité dans le domaine de la consommation d’énergie.
La consommation d’énergie PoW a été fortement optimisée au cours des dernières années et utilise des énergies renouvelables et de l’énergie qui aurait autrement été gaspillée.
Prenons le réseau Bitcoin par exemple. Selon le Q3 Global Bitcoin Mining Data, la majorité de l’exploitation minière effectuée sur Bitcoin se fait par le biais d’énergies renouvelables.
En fait, la consommation d’énergie du minage de Bitcoin n’est que de 0,122 % par rapport à l’énergie totale mondiale. Selon le rapport, au troisième trimestre 2021, l’efficacité minière a augmenté de 23 % et le mix électrique durable a augmenté de 3 %.
Source de l’image : bitcoinminingcouncil.com
En fait, l’exploitation minière de Bitcoin a augmenté de 43 fois son efficacité au cours des sept dernières années. En d’autres termes, son exploitation minière est 4 237 % plus efficace aujourd’hui qu’elle ne l’était il y a sept ans.
Ce rapport conclut que le Bitcoin Mining Council a estimé une amélioration de 3x et 2x de l’efficacité du minage au cours des quatre prochaines années et des quatre années suivantes.
Ainsi, non seulement c’est l’utilisation la plus efficace de l’énergie aujourd’hui (pour l’application d’un système monétaire), mais il est garanti qu’elle sera considérablement plus efficace au cours des huit prochaines années.
Les récompenses pour l’extraction de Bitcoin sont élevées, ce qui incite les mineurs à rechercher des sources d’énergie alternatives, conduisant à des innovations dans les énergies renouvelables. Étant donné que la majeure partie du coût de l’extraction de Bitcoin va à l’électricité, les mineurs sont poussés à trouver la source la moins chère et la plus propre possible pour maximiser les profits.
En fait, l’exploitation minière de Bitcoin pourrait être considérée comme l’une des industries à grande échelle les plus vertes au monde. La plupart des plus grandes entreprises minières sont situées dans des régions où l’électricité renouvelable est abondante. Les sources d’énergie renouvelables deviennent de plus en plus populaires, car elles sont plus propres et moins chères que les formes d’énergie traditionnelles.
De nombreux experts pensent que l’avenir des énergies renouvelables est prometteur et finira par dépasser les formes d’énergie conventionnelles. L’exploitation minière de Bitcoin mène cette charge.
La consommation énergétique du Bitcoin est un petit prix à payer, compte tenu de la valeur économique et sociale qu’il procure. Bitcoin vaut chaque bit d’énergie nécessaire pour le faire fonctionner.
Conclusion
Lorsque vous examinez tous les avantages et les coûts d’un modèle PoW, vous vous rendez compte que les avantages du modèle PoW l’emportent largement sur les coûts.
PoW est un système supérieur en raison du fait qu’il est juste, sécurisé et garantit des incitations alignées sur l’objectif du réseau blockchain, pour sécuriser chaque transaction.
La consommation d’énergie PoW a été fortement optimisée au cours des dernières années et utilise de l’énergie renouvelable ou de l’énergie qui aurait autrement été gaspillée.
Bitcoin est soutenu par le mécanisme de consensus PoW et a résisté à l’épreuve du temps au cours des 13 dernières années. Cela seul est la preuve de l’efficacité et de la puissance du modèle de consensus PoW.
Un réseau fondé sur l’équité, la sécurité, la décentralisation et un mécanisme de consensus de preuve de travail est conçu pour prospérer.
Ceci est un article invité de Mir Quadri. Les opinions exprimées sont entièrement les leurs et ne reflètent pas nécessairement celles de BTC Inc ou Bitcoin Magazine.
