Un guide comparatif des algorithmes de consensus Blockchain : PoW vs PoS

Le réseau distribué décentralisé de la technologie Blockchain crée un système exempt de corruption et offre une sécurité, une transparence et une immuabilité supérieures : vous le savez déjà ! Mais vous êtes-vous déjà demandé comment un système sans autorité centrale est gouverné ou comment les décisions sont prises sur les transactions sont vérifiées ? 

L'une des promesses les plus importantes de la technologie blockchain est un système peer-to-peer sans confiance dans lequel une communauté aide à vérifier si les transactions sont authentiques. Cependant, vous êtes-vous déjà demandé exactement comment cela se produit ? Eh bien, différentes blockchains utilisent différentes méthodes appelées algorithmes de consensus de blockchain.  

Aussi connus sous le nom de protocoles de consensus, ces algorithmes sont des ensembles de règles à travers lesquelles les réseaux fonctionnent. Si cela vous semble intéressant, lisez notre guide complet pour découvrir ce que sont les algorithmes de consensus blockchain, leurs objectifs, leur fonctionnement et la différence entre les deux plus populaires utilisés aujourd'hui.  

How Blockchains Work 

Les blockchain est un système d'enregistrement d'informations qui ne peuvent pas être modifiées ou piratées. Également appelée Distributed Ledger Technology (DLT), la blockchain utilise le hachage cryptographique de décentralisation pour créer un historique sécurisé et transparent des actifs numériques.

Alors que la blockchain fonctionne sur un système plus complexe, l'analogie explique en quelque sorte son fonctionnement - l'illustration la plus simple du fonctionnement de la blockchain est Google Doc. Vous pouvez partager et distribuer tous les documents créés via Google Docs au sein d'une équipe au lieu de les copier et de les transférer.

Google Docs utilise une chaîne de distribution décentralisée qui permet à tous les membres de l'équipe d'accéder simultanément au document. Toutes les modifications apportées au document sont enregistrées en temps réel et sont transparentes, car aucun membre n'est verrouillé.  

Chaque bloc de la chaîne de blocs comporte plusieurs transactions. Chaque fois qu'un utilisateur ajoute une nouvelle transaction sur la blockchain, l'enregistrement de la transaction est ajouté à tous les registres des participants. 

De même, chaque fois qu'un utilisateur modifie un bloc de la chaîne, il apparaît à tous les ordinateurs participants qu'une modification a été apportée. N'importe quel pirate l'intention de corrompre le système devrait changer tous les blocs de la chaîne dans chaque version distribuée de la chaîne. 

What is a Blockchain Consensus Mechanism?

Un mécanisme de consensus est une formule par laquelle tout groupe de personnes sans autorité centrale supérieure prend des décisions et veille au respect des accords. Un algorithme de consensus blockchain fait référence au processus par lequel les utilisateurs ou les pairs au sein d'un réseau blockchain parviennent à un accord commun ou à un consensus concernant l'état en temps réel de la blockchain. 

Le protocole de consensus permet au réseau blockchain d'atteindre la fiabilité et de créer la confiance entre les différentes notes, en plus de garantir la sécurité au sein du grand livre distribué. Un algorithme de consensus devient une partie intégrante de chaque application blockchain ou DApps projet au sein de la blockchain. 

Les mécanismes de consensus de la blockchain sont généralement responsables des trois choses suivantes : 

• Ils s'assurent que le prochain bloc de la chaîne est la seule version correcte de la vérité. 
• Ils empêchent les attaquants malveillants d'atteindre une puissance de hachage de 51 % et d'usurper le système, et de réussir à bifurquer la chaîne.
• Ils garantissent la fiabilité d'un réseau, comprenant plusieurs nœuds, ce qui est l'un des aspects les plus importants car il affirme l'intégrité du réseau. L'élément le plus critique des mécanismes de consensus est de s'assurer que les utilisateurs ne dépensent pas deux fois la même crypto-monnaie (double dépense).   

D'autres fournisseurs de services financiers comme les sociétés de cartes de crédit et de débit n'utilisent pas de mécanismes de consensus puisque, contrairement aux sociétés de blockchain, les entreprises contrôlent leurs réseaux. Le système envoie les informations à une base de données centrale chaque fois que vous utilisez leurs cartes de crédit. Les utilisateurs de cartes de crédit estiment que les entreprises peuvent protéger à la fois leurs données et le processus de leurs commandes respectives lors des transactions.    

Étant donné que seule la société de carte de crédit contrôle l'ensemble de son réseau, elle se réserve le droit d'annuler ou de censurer toute transaction. Outre le droit à la censure et leur incapacité à résoudre les litiges, la plupart des bases de données centralisées sont très sensibles au risque de piratage et de corruption.  

Entrez dans la blockchain et dans l'ère des crypto-monnaies ; il est devenu possible d'effectuer des transactions peer-to-peer dignes de confiance, immuables et traçables au sein d'un réseau décentralisé. Puisqu'il n'y a pas d'autorité centrale ou supérieure au sein de ces réseaux pour faire respecter les règles établies, les différents types d'algorithmes de consensus blockchain garantissent que chaque participant au réseau est d'accord et joue selon les règles.   

Goals of Blockchain Consensus Mechanisms

Les éléments suivants font partie des principaux objectifs des mécanismes de consensus de la blockchain. 

# 1. Accord unifié

Parvenir à un accord unifié est l'un des principaux objectifs du mécanisme de consensus. Les protocoles intégrés au réseau distribué de la blockchain garantissent que toutes les données saisies au cours du processus sont vraies et exactes et que le statut du grand livre reste à jour. En conséquence, les utilisateurs peuvent effectuer des transactions sans nécessairement établir la confiance avec leurs pairs.   

# 2. Créer une incitation économique commune

Étant donné que la blockchain est un système sans confiance qui s'autorégule, les intérêts de tous les participants doivent être alignés. Dans une telle situation, un algorithme de consensus blockchain récompense ceux qui suivent la ligne et punit les mauvais acteurs tout en régulant les incitations économiques.   

# 3. Justice et équité 

Les protocoles de consensus garantissent que tous les utilisateurs intéressés peuvent participer au sein du réseau en utilisant les mêmes principes de base. Par conséquent, cela justifie les aspects de décentralisation et d'open source du système de blockchain.

# 4. Éliminer les défauts 

La méthode du mécanisme de consensus garantit également que la blockchain est cohérente, fiable et exempte de défauts, ce qui signifie que le système peut fonctionner indépendamment à tout moment, y compris en cas de pannes et de menaces.

Types of Blockchain Consensus Algorithms: Proof of Work vs. Proof of Stake

Il existe de nombreux algorithmes de consensus au sein de l'écosystème de la blockchain, et beaucoup d'autres sont encore en cours de développement. Par conséquent, chaque utilisateur ou entrepreneur doit connaître les caractéristiques des différents mécanismes de consensus et savoir identifier ceux qui sont faibles. Après avoir appris les bases des algorithmes de consensus blockchain, il est temps de découvrir les forces et les faiblesses des deux méthodes de consensus les plus populaires. 

Preuve de travail (PoW) , Preuve de participation (PoS) sont les méthodes de consensus blockchain les plus utilisées. Les deux réglementent le processus par lequel les transactions peer-to-peer sont vérifiées et ajoutées au registre public distribué d'une blockchain sans autorité centrale. Connaître les différences entre PoW et PoS peut vous aider à évaluer facilement les cryptos de votre portefeuille.   

What is Proof of Work (PoW)?

La méthode de consensus Proof of Work a fait ses débuts au début des années 1990 pour traiter spam par email. L'idée sous-jacente était qu'un ordinateur devait effectuer une petite quantité de travail avant de pouvoir envoyer un e-mail. Alors que le travail était censé être trivial pour quiconque envoyait un ou deux e-mails légitimes, il exigeait de grandes quantités de ressources et de puissance de calcul pour quiconque avait l'intention d'envoyer des e-mails en masse. Le créateur de Bitcoin, Satoshi Nakamoto, a été la première personne à appliquer la technologie de la monnaie numérique dans le livre blanc de Bitcoin. 

un. Commande de la chaîne de blocs

Vous savez déjà qu'une blockchain est constituée d'une chaîne de blocs représentant des groupes de transactions alignés chronologiquement. Le premier bloc de la preuve de la blockchain basée sur le travail est codé en dur dans le logiciel et s'appelle le bloc 0 ou le bloc Genesis. Alors que le premier bloc ne fait référence à aucun bloc précédent, tous les autres blocs entrant dans la blockchain doivent faire référence aux blocs précédents. Chacun porte une copie du registre mis à jour.    

b. Consommation d'énergie 

L'algorithme de preuve de travail utilise une course compétitive pour déterminer qui parmi les participants (mineurs de crypto-monnaie) peut ajuster le grand livre. Les mineurs doivent utiliser l'énergie de calcul pour se qualifier pour proposer des blocs valides conformément aux règles du réseau. 

Les ordinateurs exécutant le logiciel Bitcoin, appelés nœuds, valident les transactions, empêchent les doubles dépenses et déterminent si un bloc proposé doit rejoindre la chaîne. Les mineurs de Bitcoin s'affrontent pour avoir la chance de créer un nouveau bloc en résolvant des sommes mathématiques complexes grâce à un processus appelé hachage. Les problèmes mathématiques sont difficiles à résoudre, mais le réseau peut facilement vérifier la bonne solution. 

c. Participation

La méthode de consensus PoW combine la puissance de calcul avec la cryptographie pour établir un consensus et valider les transactions enregistrées dans la blockchain. Les mineurs participant au processus de hachage doivent générer la bonne réponse au problème mathématique pour se qualifier pour ajouter un nouveau bloc à la chaîne. 

Les mineurs participants devineront une chaîne de nombres pseudo-aléatoires qui, lorsqu'ils sont combinés avec les informations du bloc et transmis par un ordinateur à fonction de hachage, doivent fournir une solution qui correspond aux conditions définies à l'avance par l'algorithme. 

Une fois qu'une réponse est dérivée, le système diffuse le hachage gagnant sur le réseau afin que d'autres mineurs puissent vérifier sa validité. Si les autres mineurs vérifient le hachage, le bloc sera ajouté à la blockchain et le mineur qui réussit recevra une compensation via la récompense de bloc.

ré. Répartition des récompenses 

La personne qui exploite un bloc accepté comme valide au sein du réseau reçoit une récompense de bloc, généralement une nouvelle crypto-monnaie. Pour les crypto-monnaies comme Bitcoin, la blockchain réduit systématiquement le montant de la récompense de bloc après qu'un nombre donné de blocs a été créé pour maintenir le montant total des fonds fini et déflationniste.  

What is Proof of Stake (PoS)?

La méthode de consensus Proof of Stake (PoS) est un amendement du PoW qui a fait ses débuts en 2012. Au lieu de s'appuyer uniquement sur des ordinateurs en concurrence les uns contre les autres pour créer le hachage correct, l'objectif d'un protocole de consensus PoS est de permettre la participation à travers la propriété de la crypto-monnaie particulière. L'objectif était de traiter principalement la forte consommation d'énergie du PoW pour déterminer l'ordre de la blockchain.

L'algorithme PoS utilise un ensemble prédéterminé de facteurs pour élire de manière pseudo-aléatoire un nœud parmi les propriétaires de pièces afin de proposer le bloc suivant à la blockchain. C'est le rôle du nœud sélectionné de vérifier la validité des transactions au sein d'un bloc en plus de signer et de proposer le bloc à la blockchain pour validation. 

un. Commande de la chaîne de blocs        

Comme le mécanisme PoW, la méthode de consensus PoS consiste en une chaîne de blocs alignés chronologiquement. Le premier bloc d'une blockchain basée sur PoS est également codé en dur dans le logiciel de bloc de genèse. Tous les blocs suivants ajoutés à la blockchain doivent faire référence au bloc précédent et contenir une copie complète du registre mis à jour. Cependant, contrairement à la méthode PoS, les nœuds participants ne sont pas en concurrence pour être sélectionnés pour ajouter des blocs. En conséquence, les nouveaux blocs sont généralement forgés ou frappés au lieu d'être extraits.     

b. Consommation d'énergie

Les blockchains basées sur PoS sont réputées pour utiliser un système économe en énergie pour déterminer qui peut proposer de nouveaux blocs et ne dépendent pas d'une consommation d'énergie et d'une puissance de calcul élevées. Les partisans du mécanisme de consensus PoS le présentent comme un mécanisme respectueux de l'environnement dans lequel un nœud individuel se voit confier la tâche de créer de nouveaux blocs au lieu de se faire concurrence.   

Étant donné que l'exploitation minière PoW et l'exploitation minière PoS nécessitent toutes deux une consommation d'énergie, les nœuds miniers et monnayeurs sont motivés à utiliser la forme d'électricité la moins chère possible, qui provient le plus souvent de ressources renouvelables telles que l'énergie hydroélectrique, éolienne ou solaire plutôt que effet de serre sources émettrices comme le charbon.

Alors que les mineurs PoS n'ont besoin que d'une source Internet active qui nécessite une petite quantité d'énergie, les mineurs PoW, d'autre part, doivent acquérir du matériel spécialisé (GPU), équipement de minage, et d'autres appareils coûteux pour avoir une chance de produire un bloc.   

c. Participation

Pour participer à la méthode de consensus PoS et avoir une chance d'être sélectionné pour ajouter des blocs à la chaîne, un utilisateur doit pieu ou verrouiller une quantité spécifique de jetons de la blockchain dans un contrat intelligent particulier. Votre chance d'être sélectionné pour participer est déterminée par le montant de crypto-monnaie que vous misez.

Les utilisateurs qui agissent de manière malveillante ou enfreignent les règles établies pourraient finir par perdre leur mise en guise de punition. L'algorithme PoS utilise plusieurs autres facteurs déterminants pour éviter de favoriser uniquement les nœuds les plus riches, dont certains incluent la randomisation pure ou le nombre de fois qu'un nœud a jalonné des pièces.    

ré. Répartition des récompenses

Comme le mécanisme de consensus PoW, les utilisateurs qui proposent avec succès un bloc valide sont récompensés par une récompense de bloc, faisant référence à la crypto-monnaie de la blockchain. Néanmoins, étant donné que la propriété des pièces détermine la sélection, certains échanges de crypto-monnaie offrent des services de mise en plaçant des mises au nom des utilisateurs en échange de paiements réguliers. 

PoW vs. PoS: Where Does the Future Belong? 

Notre verdict de la preuve de travail par rapport aux algorithmes de consensus blockchain de preuve de participation est que les deux fonctionnent différemment pour atteindre le même objectif. Cependant, étant donné que la preuve d'enjeu est encore relativement nouvelle sur le marché, il peut être injuste de porter un jugement sur lequel d'entre eux est le vainqueur absolu. 

PoW a été le mécanisme de consensus traditionnel dans la plupart des blockchains originales comme Bitcoin et Ethereum. Cependant, Ethereum est en train d'adopter un nouveau protocole PoS dans le but de mettre en valeur le potentiel de la méthode de consensus émergente. 

Le mécanisme de consensus PoW a résisté à l'épreuve du temps et s'est avéré être un moyen de sécuriser une blockchain. Cependant, cela a eu un impact négatif sur l'évolutivité du réseau, ce qui affecte négativement les transactions. De nos jours, les individus ont rarement la chance d'exploiter, car de grandes organisations minières centralisées dotées d'une immense puissance de calcul l'ont prise en charge, ce qui rend les coûts associés insoutenables.    

L'algorithme PoS, d'autre part, est plus économe en énergie et les réseaux sous-jacents bénéficient d'une évolutivité plus élevée et de transactions plus efficaces. Cependant, le mécanisme offre moins de sécurité pour les crypto-monnaies jalonnées par les participants. 

Conclusion

Le PoS est venu corriger les défauts inhérents au mécanisme PoW et, bien sûr, prospérer du côté de l'efficacité énergétique. Cependant, les deux algorithmes de consensus de la blockchain pourraient exister dans un avenir prévisible, étant donné que Bitcoin est bloqué avec PoW tandis qu'Ethereum gravite vers PoS.  

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