Proof of stake VS Proof of work

Très brièvement, la preuve d'enjeu signifie qu'en gardant des pièces dans le portefeuille, vous obtenez des pièces ajoutées.

La preuve de travail signifie qu'en soutenant un réseau et en gardant la trace de la blockchain, vous obtenez des pièces ajoutées lorsque vous résolvez une énigme difficile.

Qu'est-ce que la preuve de travail ?

Maintenant que vous connaissez les versions courtes, nous allons creuser un peu plus.

En 1993, aux premiers jours de l'internet, il y avait beaucoup de spamming, tout comme aujourd'hui. Le problème était que les réseaux pouvaient être détruits par des attaques par déni de service distribué (DDoS). Une attaque DDoS signifie que vous envoyez tellement de demandes à un serveur qu'il ne peut plus fournir de service et s'arrête.

Cynthia Dwork et Moni Naor ont trouvé une solution à ce problème. Ils ont demandé à une personne demandant un service de faire "un peu de travail" pour obtenir également le service. Ce travail consistait en un temps de traitement informatique. Cette méthode simple rendait coûteuse l'attaque des réseaux.

La terminologie "preuve de travail" a été inventée par Ari Juels et Markus Jakobsson en 1999.

En 2008, le livre blanc de Bitcoin a été rédigé par Satoshi Nakamoto, décrivant le concept de preuve de travail et son mécanisme de consensus, ainsi que la manière dont il est utilisé par le réseau Bitcoin.

La preuve de travail a été la première méthode d'acquisition de nouvelles pièces dans le monde des crypto-monnaies. Vous obteniez ces pièces en étant le premier à résoudre une somme mathématique dans un réseau d'ordinateurs connectés. Le travail réel que vous effectuiez consistait à valider des transactions et à ajouter de nouveaux blocs sur une blockchain.

Une blockchain est une chaîne de blocs qui s'étend au fur et à mesure que le temps passe, à raison d'un bloc à la fois par période. Vous pouvez la visualiser comme une chaîne de blocs en ligne avec un lien entre eux.

Dans le cas du bitcoin, un bloc est ajouté à la blockchain toutes les 10 minutes par les validateurs. Un bloc contient toutes les transactions et les nouvelles pièces du réseau. Ces validateurs sont appelés mineurs. Ils essaient d'être les premiers à résoudre une énigme mathématique difficile et d'acquérir ainsi le droit d'ajouter un nouveau bloc à la chaîne et de devenir le propriétaire des nouvelles pièces.

Il utilise Hashcash, un système de preuve de travail qui a en fait été conçu pour limiter le spam et résister aux attaques DDoS. Ce système date de 1997 et a été inventé par Adam Back. Cet algorithme fait en sorte que la difficulté de ce puzzle évolue en permanence en fonction de la puissance de calcul de l'ensemble du réseau.

Au moins 51 % des mineurs ou validateurs doivent convenir que le nouveau bloc est correct. C'est ce qu'on appelle un algorithme de consensus.

Le protocole cryptographique utilisé ici est la preuve de connaissance zéro. Cela signifie qu'un nœud, ou validateur, prouve à un autre nœud qu'il connaît la valeur d'une déclaration sans donner d'autres informations. Ainsi, un nœud doit prouver qu'il connaît l'état du réseau sans partager ou obtenir d'autres informations.

Faisons un petit voyage au début du réseau Bitcoin. Si vous êtes le seul mineur, vous recevez toutes les nouvelles pièces toutes les 10 minutes. Si de nouveaux mineurs arrivent, l'énigme à résoudre reste simple, par exemple deviner un nombre entre 1 et 1 million en dix minutes. Le premier ordinateur à deviner ce nombre est chargé de créer le nouveau bloc et reçoit les nouvelles pièces.

À un moment donné, un millier d'ordinateurs sont occupés à résoudre cette énigme. Puis la solution est trouvée très rapidement et trop de nouveaux blocs sont créés. La solution proposée par Satoshi Nakamoto, le créateur du bitcoin, consistait à rendre la somme de plus en plus difficile, de sorte qu'un nouveau bloc soit ajouté toutes les 10 minutes. Et c'est ainsi que cela fonctionne depuis plus d'une décennie, de manière totalement automatique.

À mesure que le prix du bitcoin augmente, de nouveaux mineurs se joignent à l'opération et la somme devient si difficile que de nombreux mineurs ne peuvent plus la résoudre en premier et abandonnent. Il est également possible que les coûts soient supérieurs aux rendements.

Le minage avec preuve de travail est devenu très difficile et coûteux pour le bitcoin, ce qui fait que seuls les meilleurs ordinateurs et les tarifs d'électricité les plus bas sont rentables. Ces ordinateurs ne sont accessibles qu'aux personnes disposant de beaucoup d'argent.

Aujourd'hui, le minage de bitcoins consomme déjà autant d'électricité que l'ensemble de la Suède en un an. Cela commence à susciter quelques critiques.

D'ailleurs, l'inverse peut également se produire. Si l'énigme devient si difficile qu'elle est résolue moins d'une fois toutes les 10 minutes, elle doit devenir plus facile. Après tout, si la solution n'est pas trouvée, aucun nouveau bloc n'est ajouté. Et si aucun nouveau bloc n'est ajouté, aucune transaction n'est effectuée.

Une autre raison pour laquelle il est plus facile de trouver la solution du puzzle est qu'il y a moins de mineurs. Cela peut se produire si le prix du bitcoin chute de façon spectaculaire ou si le prix de l'équipement et de l'énergie rend le minage non rentable.

Comment fonctionne la preuve de travail ?

La preuve de travail fournit une blockchain sécurisée et décentralisée. Elle est sécurisée parce que de nombreux mineurs assurent le suivi du réseau. Elle est décentralisée car tout le monde peut suivre le réseau, s'il le souhaite. Toute personne disposant d'un ordinateur peut choisir de le faire et devient alors un nœud. Il n'y a donc pas d'autorité centrale, tout est automatique. Vous n'avez pas non plus besoin de la permission d'une autorité pour vous joindre au réseau.

Une fois qu'un bloc est ajouté à la blockchain, il ne peut plus être modifié. Cet état fixe d'une blockchain est enregistré dans un grand livre et peut être consulté par n'importe qui. C'est ce qu'on appelle un grand livre distribué. Tous les mineurs et les nœuds ont accès à l'état de ce réseau et de ce grand livre. Cette méthode de stockage décentralisée constitue donc une bonne protection contre les attaques sur le réseau ou la corruption.

Puisque tout le monde est autorisé à participer, la censure est également impossible. Les gouvernements peuvent toutefois décider d'interdire le réseau ou la pièce elle-même.

Lors de l'ajout d'un nouveau bloc, la tolérance aux pannes byzantine est utilisée. Cela signifie que les ordinateurs connectés n'ont pas besoin de se faire confiance, mais conviennent que le nouveau bloc est correct car ils comptent sur la fiabilité des règles qu'ils appliquent. Si 51 % des ordinateurs sont d'accord, le nouveau bloc est approuvé et crédité sur le grand livre.

Chaque bloc possède un hash, c'est-à-dire un code, qui lui est propre. Ce hachage est ajouté à un nouveau bloc et le hachage du bloc précédent est également écrit dans le nouveau bloc, rendant la chaîne infalsifiable. Ce hachage est un code calculé par un algorithme.

La preuve de travail nécessite tellement de puissance informatique qu'il est généralement trop coûteux d'attaquer le réseau. C'est d'ailleurs pour cela que le protocole a été inventé.

Variantes de la preuve de travail

1. Preuve du temps écoulé.

   Les mineurs sont tirés au sort pour ajouter un nouveau bloc et ainsi obtenir les nouvelles pièces.

   Ce système a été inventé par Intel Corporation en 2016 et développé en collaboration avec IBM et Linux.Quelques caractéristiques de ce système :

   • KYC (know your customer)

   • Temps aléatoire pendant lequel un mineur ou un nœud ne fait rien.

   • Consensus avec permission au lieu de sans permission.

   • Le gagnant de la loterie est le mineur qui a eu le temps aléatoire le plus court.

     Un exemple de crypto-monnaie qui fonctionne avec cette méthode est Hyperledger Sawtooth.

2. Preuve de travail retardée

   Les petits réseaux de crypto-monnaies ont un faible taux de hashrate, ou des puzzles plus faciles à résoudre en raison de la faible puissance de calcul du réseau. Cela les rend vulnérables aux attaques de type 51%, où les attaquants essaient d'obtenir des pièces auxquelles ils n'ont pas droit en dépensant deux fois ou veulent faire tomber tout le réseau.

   Dans la preuve de travail différée, le hashrate d'un réseau fort, par exemple le Bitcoin, est utilisé pour protéger le réseau plus petit des attaques. En outre, un attaquant doit désormais disposer de 2/3 de la puissance de hachage pour attaquer le réseau, au lieu des 51 % habituels.

   Un instantané du réseau est régulièrement pris comme sauvegarde contre une attaque. Si une attaque survient, le réseau original peut toujours être récupéré à partir de cette sauvegarde.

   Exemple : Komodo, un fork de ZCash.

3. Preuve d'accès

   Cette variante demande à un mineur s'il peut accéder à des blocs plus anciens en plus du bloc précédent. S'il peut le faire, il y a consensus et il est autorisé à ajouter un nouveau bloc à la blockchain.

   Un exemple de cette variante est Arweave.

Qu'est-ce que la preuve d'enjeu ?

La preuve d'enjeu (dépôt) est un algorithme de consensus utilisé par les réseaux de blockchain pour créer de nouveaux blocs et valider les transactions.

Les validateurs gardent la trace de l'état de la blockchain. Un validateur peut ajouter de nouvelles pièces au réseau et valider des transactions, à condition d'avoir déposé sa mise. En effet, il doit généralement posséder une quantité assez importante de pièces pour être validateur.

Ces pièces sont en jeu. Si un validateur ne remplit pas correctement ses fonctions, il peut être sanctionné par une amende. C'est ce qu'on appelle le slashing. Une partie des pièces en jeu est prélevée pour que le valideur sache qu'il ne doit pas recommencer.

Par exemple, si un validateur est trop souvent hors ligne, les autres validateurs doivent apparemment faire tout le travail. Pour cela, une barre oblique est distribuée. Si des transactions incorrectes sont approuvées, vous pouvez également recevoir une pénalité. Si vous vous trompez trop souvent, vous pouvez même être banni du réseau.

Bien sûr, si vous frappez des pièces sur un échange, vous n'êtes pas un validateur. C'est l'échange. Ils ont beaucoup de pièces en jeu et vous pouvez faire du stop avec eux pour un prix généralement faible. Il y a de petites différences entre les montants que les validateurs vous donnent pour votre mise, donc une certaine recherche peut vous permettre d'obtenir quelques pièces supplémentaires.

La première crypto-monnaie à fonctionner avec la preuve d'enjeu était le seul et unique Peercoin en 2012. Elle a été suivie par NXT en 2013. Au cours des années suivantes, les réseaux de preuve d'enjeu se sont multipliés jusqu'à ce que le grand frère Ethereum commence à l'utiliser.

D'autres réseaux de preuve d'enjeu bien connus sont Tezos, Cardano et Polkadot.

La preuve d'enjeu pourrait être appelée un système de distribution pour les riches. Plus vous avez de pièces, plus vous en recevez. Les moins riches d'entre nous peuvent rejoindre ces riches dans leur ombre et espérer que ces riches valideurs leur donnent un prix équitable.

D'un autre côté, c'est un système plus juste que la preuve de travail à bien des égards. Vous n'êtes pas obligé de devenir un validateur et pourtant vous pouvez toujours obtenir des pièces supplémentaires même si vous n'avez qu'une poignée de pièces.

Un facteur qui entre en ligne de compte est la durée pendant laquelle vous êtes validateur. Plus vous le faites longtemps, plus vous avez de chances d'être autorisé à ajouter un nouveau bloc et de recevoir les frais de transaction. Les réseaux essaient d'obtenir des validateurs fiables de cette manière.

La preuve de participation fonctionne également en attribuant de manière aléatoire aux validateurs l'ajout d'un nouveau bloc, sinon ce sont les validateurs les plus anciens qui feraient tous les blocs.

Un aspect intéressant de la preuve de participation est qu'une attaque à 51 % est inutile. Puisque vous vous faites taillader pour avoir fait des erreurs, vous perdriez d'énormes sommes d'argent de cette façon.

Quels sont les types de preuve de participation ?

1. Preuve d'enjeu déléguée

   Dans cette forme de preuve d'enjeu, les validateurs sont délégués pour ajouter des blocs au réseau. Les participants au réseau votent pour désigner les validateurs, comme dans le cas d'une représentation représentative.

   Comme il y a peu de validateurs, le protocole est rapide et évolutif.

   Un validateur fera tout son possible pour satisfaire ses "électeurs" afin de rester un délégué. Après tout, c'est ce qui lui permet de gagner sa vie. Il y parvient en tenant ses promesses, mais aussi en offrant des récompenses commercialement intéressantes par rapport au reste des délégués.

   Un inconvénient de ce système est qu'il peut impliquer du népotisme. Certains délégués sont alors choisis non pas en fonction de ce qu'ils font pour le réseau, mais en raison de leur vaste réseau. Dans des cas extrêmes, une telle clique d'amis peut même faire exploser tout le réseau, car ils ne servent que leurs propres intérêts ou attaquent même le réseau ensemble.

   Un exemple d'une pièce de monnaie avec ce système est EOS.

2. Preuve d'enjeu efficace

   L'objectif de ce mécanisme de consensus est d'empêcher la centralisation des pièces empilées. Ils y parviennent par une combinaison de preuves d'enjeu précoces (celui qui les détient le plus longtemps est souvent le plus fiable), ces attaquants obtiennent les récompenses les plus élevées, en plus d'une récompense plus faible pour les investisseurs ultérieurs qui reste économiquement intéressante.

   Exemple : Harmony.

3. Preuve d'enjeu liée

   Dans ce protocole, les validateurs immobilisent leurs pièces pendant un certain temps (bonding), en leur versant une rémunération pour la validation de nouveaux blocs.

   L'inconvénient de ce système est que les validateurs courent un grand risque si le réseau ou le prix s'effondre.

   Exemple : Cosmos.

4. Preuve pure de l'enjeu

   Plus vous possédez de pièces, plus vous avez de chances d'être autorisé à créer un nouveau bloc et d'obtenir les pièces.

   Les intervenants sont choisis au hasard et secrètement pour valider les blocs, mais si vous avez plus de pièces en jeu, vous êtes choisi plus rapidement. C'est comme une loterie où vous gagnez plus souvent si vous avez plus de lots. En fait, c'est tout à fait logique.

   Il s'agit d'un système très décentralisé qui rend impossible les astuces typiques comme la création de nombreux comptes ou le favoritisme des délégués.

   Exemple : Algorand.

5. Preuve du temps de mise en jeu

   Plus la durée de mise en jeu d'une pièce est longue, plus le rendement est élevé. Cela vous donne un réseau de plus en plus fiable, car les attaquants laissent leurs pièces en jeu plus souvent.

   Un inconvénient de ce système est que les pièces deviennent de plus en plus dans les mains de quelques-uns. De plus, il n'y a alors pratiquement pas d'échanges sur cette crypto-monnaie, ce qui n'est pas de bon augure pour le cours.

   Exemple : Vericoin.

6. Preuve de participation nominative

   Dans le cadre de ce protocole de consensus, les validateurs vont générer de nouveaux blocs. Les nominateurs désignent les validateurs qu'ils soutiennent. Plus les validateurs reçoivent de soutien sous forme de hauteur d'enjeu, plus ils ont de chances d'être autorisés à créer un nouveau bloc.

   Les validateurs et les nominateurs peuvent être mis au rebut en cas d'erreur de mise en œuvre.

   Exemple : Polkadot.

7. Preuve d'enjeu anonyme

   Ici, vous pouvez miser anonymement et recevoir des récompenses sans que cela soit connu du monde extérieur.

   Exemple : PIVX.

8. Preuve d'enjeu louée

   Un validateur a besoin d'une mise d'un bon nombre de pièces d'un réseau pour pouvoir s'appeler un validateur. Les nœuds peuvent alors louer des pièces pour créer des blocs et partager les recettes avec le validateur auquel ils ont loué des pièces.

   Chaque validateur fixe ses propres conditions, donc si vous voulez louer avec qui, vous devez faire très attention. Le locataire peut toujours passer à un autre validateur, aussi les validateurs doivent-ils s'assurer qu'ils offrent de bonnes conditions.

   Exemple : Waves.

9. Preuve de participation hybride

   Tente de tirer le meilleur parti de la combinaison preuve de travail et preuve d'enjeu.

   Exemple : DASH : DASH.

10. Preuve d'enjeu sécurisée

    Dans ce protocole, les validateurs sont choisis au hasard de manière à ne pas pouvoir être influencés.

    Il fonctionne avec le nombre de pièces en jeu, mais aussi avec une évaluation de l'attaquant lui-même. Dès qu'un validateur fait une erreur, votre cote baisse et vous ne serez pas choisi aussi facilement.

    Exemple : Elrond.

11. Preuve de contribution déléguée

    Certains réseaux récompensent les personnes qui font quelque chose pour le réseau. Les personnes possédant des pièces de monnaie peuvent voter pour les personnes qui ont aidé le réseau, les votants et les nominés recevant une compensation.

    Exemple : ICON.

12. Preuve de participation déléguée Roll

    Roll signifie ici lancer un dé, en d'autres termes un RNG (générateur de nombres aléatoires).

    Cette variante de la preuve de participation déléguée tente d'éviter les défauts de ce protocole en demandant aux délégués de valider un nouveau bloc sur une base aléatoire.

    Exemple : IoTeX.

13. Preuve d'enjeu avec seuil

    Vos pièces sont bloquées en jeu pendant un certain temps, après quoi les récompenses sont distribuées et vos pièces sont à nouveau débloquées. Il existe un certain seuil (treshold) en dessous duquel vous n'obtenez pas de récompenses, en fonction du nombre de participants et des pièces mises en jeu.

    Exemple : NEAR.

Différences entre preuve de travail et preuve d'enjeu

Beaucoup de choses peuvent déjà être distillées à partir du texte ci-dessus, mais nous allons passer en revue les différences une fois de plus afin qu'elles soient clairement mises en évidence.

Les deux réseaux utilisent un mécanisme de consensus pour frapper de nouvelles pièces, mais la preuve de travail consomme beaucoup d'énergie dans le processus.

La preuve d'enjeu est un système dans lequel les riches deviennent plus riches, mais au moins vous pouvez toujours participer si vous avez très peu, alors qu'avec la preuve de travail, le mineur seul est trop cher pour la plupart d'entre nous.

Avec la preuve d'enjeu, la sécurité du réseau est assurée par le fait qu'un validateur malhonnête ou mauvais peut être abattu et ainsi perdre les pièces en jeu. Pour cette raison, les validateurs veillent à ce que le leur ne le fasse pas.

Avec la preuve de travail, la sécurité du réseau est garantie par le fait que le coût d'une attaque est si élevé qu'elle devient non rentable au fil du temps.

Avec la preuve de travail, vous devez avoir des connaissances techniques assez poussées pour participer. Avec la preuve d'enjeu, vous avez surtout besoin d'argent.

Les réseaux de preuve de travail ont tendance à être plus lents que ceux de preuve d'enjeu, de sorte que la congestion est plus fréquente et que les gens attendent que leur transaction soit validée.

Avec la preuve d'enjeu, le problème peut se poser que les validateurs obtiennent tellement de pièces ensemble qu'ils peuvent commencer à influencer le prix de la cryptocurrency.

Avec la preuve de travail, il y a un risque que certains réseaux accumulent une telle puissance de calcul qu'ils peuvent monter une attaque à 51 %. Dans le cas du bitcoin, par exemple, il existe un pool qui possède plus de 20 % de la puissance de calcul de l'ensemble du réseau. Lorsque les pools s'approchent trop de 50 %, on leur demande souvent de forcer une division pour éviter de compromettre le réseau.

Les coûts de transaction pour la preuve de travail sont généralement beaucoup plus élevés que pour la preuve d'enjeu.

Les pièces de preuve de travail peuvent être vendues à tout moment. Si vos pièces sont en jeu, vous ne pouvez pas le faire. Cela peut être un problème en cas de crise ou de marché baissier. Il est impossible de mettre des stops loss si vous avez des pièces mises en jeu.

Les petits réseaux fonctionnant avec la preuve de travail peuvent être attaqués plus rapidement si la puissance de calcul nécessaire à une attaque est moins chère que son coût.

Avec la preuve d'enjeu, c'est presque impossible, car une attaque à 51 % nécessite un nombre énorme de pièces en jeu et l'attaquant peut subir d'énormes pertes lorsque son comportement devient apparent. En outre, le prix de sa pièce chute de manière significative s'il agit ainsi. Le mécanisme de preuve d'enjeu est donc basé sur un concept économique évident.