Proof-of-Work vs Proof-of-Stake : quelle est la différence ?

La preuve de travail et la preuve de participation sont des mécanismes de consensus, ou algorithmes, qui permettent aux chaînes de blocs de fonctionner en toute sécurité. Ces mécanismes de consensus assurent la sécurité des blockchains en ne laissant que les utilisateurs authentiques ajouter de nouvelles transactions.

Ils fonctionnent en faisant en sorte que ceux qui souhaitent participer prouvent qu'ils ont consacré une sorte de ressource, comme de l'argent ou de l'énergie, à la blockchain. Cela permet de filtrer ceux qui ne sont peut-être pas authentiques ou engagés dans le réseau. La principale différence entre la preuve de travail et la preuve de participation est la façon dont ils choisissent qui peut ajouter des transactions à la chaîne.

Faits rapides:

• La preuve de travail et la preuve de participation sont des algorithmes, également appelés mécanismes de consensus, qui aident les chaînes de blocs à maintenir la synchronisation des données et à rester sécurisées.
• Ces algorithmes déterminent quel nœud (ordinateur) du réseau peut ajouter le prochain bloc de transactions à la chaîne.
• Les deux mécanismes se sont avérés efficaces pour maintenir les chaînes de blocs, bien qu'ils aient chacun des compromis.

Qu'est-ce que la preuve de travail?

La preuve de travail est un système où les ordinateurs s'affrontent pour être les premiers à résoudre des énigmes complexes. 

Ce processus est communément appelé exploitation minière, car l'énergie et les ressources nécessaires pour compléter le puzzle peuvent être considérées comme l'équivalent numérique du processus réel d'extraction de métaux précieux de la terre. 

Chez Nathaniel Popper livre, Or numérique, utilise une grande analogie pour décrire la preuve de travail dans le système Bitcoin :

"... il est relativement facile de multiplier 2,903 3,571 et 10,366,613 XNUMX à l'aide d'un morceau de papier et d'un crayon, mais beaucoup, beaucoup plus difficile de déterminer quels deux nombres peuvent être multipliés ensemble pour obtenir XNUMX XNUMX XNUMX."

En utilisant cette analogie, nous pouvons imaginer qu'un mineur du réseau Bitcoin doit déterminer quels deux nombres peuvent être multipliés pour atteindre 10,366,613 2,903 3,571 en devinant des combinaisons de nombres jusqu'à ce qu'il trouve la bonne réponse. Une fois qu'un ordinateur a déterminé que 10,366,613 2,903 peut être multiplié par 3,571 10,366,613 pour obtenir XNUMX XNUMX XNUMX, il le présente aux autres ordinateurs du réseau qui peuvent facilement vérifier que XNUMX XNUMX et XNUMX XNUMX font en fait XNUMX XNUMX XNUMX lorsqu'ils sont multipliés. 

Lorsqu'un mineur résout ce "casse-tête" avant les autres mineurs, il est autorisé à créer un nouveau bloc (un regroupement de transactions) et à le diffuser sur le réseau de nœuds qui effectuera ensuite individuellement des audits du grand livre existant et du nouveau bloc. Si tout est vérifié, le nouveau bloc est enchaîné au bloc précédent, créant une chaîne chronologique de transactions. Le mineur est alors récompensé par des bitcoins pour avoir fourni ses ressources (énergie).

Preuve de travail, minage et sécurité

L'exploitation minière nécessite beaucoup d'électricité et sécurise le réseau en garantissant que seuls ceux qui peuvent prouver qu'ils ont dépensé des ressources ont le droit d'ajouter un nouvel ensemble de transactions à la blockchain.

Pour cette raison, il est difficile, long et coûteux d'attaquer un système de preuve de travail comme celui de Bitcoin. Les attaquants devraient acheter et installer du matériel minier et payer l'électricité pour faire fonctionner le matériel. Ils rivaliseraient alors pour résoudre le puzzle et tenteraient d'ajouter un bloc de transactions contenant des bitcoins contrefaits à la chaîne.

Si le mineur infâme réussissait à résoudre le puzzle en premier, il essaierait de diffuser un nouveau bloc de transactions vers le reste du réseau. Les nœuds du réseau effectueraient ensuite un audit pour déterminer la légitimité du bloc et des transactions qu'il contient.

Au fur et à mesure que les nœuds auditent le nouveau bloc par rapport à la version précédente du grand livre, ils remarqueraient les bitcoins contrefaits et le bloc serait considéré comme invalide sur la base des règles de consensus. 

La preuve de travail rend impossible la contrefaçon de bitcoins à moins qu'un mineur malveillant ne contrôle plus de 50 % de l'ensemble du réseau. Cela signifie 51 % de la puissance de calcul cumulée des mineurs, connue sous le nom de hashrate, et des nœuds du réseau. De cette façon, le mauvais acteur pourrait diffuser un mauvais bloc sur le réseau et faire en sorte que ses nœuds acceptent le bloc dans la chaîne. 

Compte tenu de la taille du réseau de Bitcoin et de la contribution des mineurs d'énergie au système de preuve de travail, une telle attaque serait presque impossible aujourd'hui. 

Si un gouvernement, une entreprise ou une autre entité rassemblait suffisamment de ressources pour constituer avec succès plus de 50 % du réseau avec l'intention de l'attaquer, les véritables participants du réseau créeraient probablement une nouvelle branche de la chaîne, également connue sous le nom de fork. , rendant la chaîne précédente et l'attaque contre elle inutiles.

Qu'est-ce que la preuve de participation ?

Dans le système de preuve de participation, les validateurs (l'équivalent preuve de participation des mineurs) sont choisis pour trouver un bloc en fonction du nombre de jetons qu'ils détiennent plutôt que d'avoir la concurrence arbitraire entre les mineurs pour déterminer quel nœud peut ajouter un bloquer. 

Dans ce système, le montant de la "mise", ou la quantité de crypto qu'un utilisateur détient, remplace le travail effectué par les mineurs dans la preuve de travail. Cela sécurise le réseau car quelqu'un qui souhaite participer et gagner des récompenses doit acheter la crypto-monnaie et la conserver pour être choisi pour former un bloc. 

Les participants sont tenus de dépenser de l'argent et de consacrer des ressources financières au réseau, de la même manière que les mineurs doivent dépenser de l'électricité dans un système de preuve de travail. Ceux qui ont dépensé de l'argent en pièces pour gagner ces récompenses ont un intérêt direct dans le succès continu du réseau. 

La preuve de participation empêche les attaques et les pièces contrefaites avec essentiellement le même mécanisme que la preuve de travail. Au lieu de contrôler 51 % du hashrate et des nœuds miniers comme avec la preuve de travail, les attaquants d'un système de preuve de participation devraient détenir au moins 51 % de l'approvisionnement de la pièce et contrôler au moins 51 % des nœuds du réseau.

Avantages et inconvénients de la preuve de travail et de la preuve de participation

Les pros de la preuve de travail expliqués

Concurrence saine et énergies renouvelables

La concurrence dans le minage de bitcoins est féroce. Les sociétés minières recherchent constamment les moyens les plus efficaces d'exploiter pour réduire leurs coûts. Ce processus récompense intrinsèquement ceux qui peuvent trouver les formes d'énergie les moins chères et proposer une technologie plus récente pour créer des puces plus rapides et plus efficaces pour l'exploitation minière. 

En plus de bénéficier à l'extraction de crypto-monnaie, la concurrence entre les fabricants de puces peut entraîner des percées dans le matériel informatique qui peuvent se répercuter sur d'autres industries en dehors de l'extraction de crypto.

Énergie piégée 

L'extraction de crypto permet aux régions d'exploiter leur énergie piégée et de la convertir en une certaine forme de valeur, qui peut ensuite être transférée ou utilisée pour financer d'autres projets, générant finalement une activité économique dans les régions éloignées.

Les provinces chinoises du Sichuan et du Yunnan en sont un exemple concret. Ces provinces ont des saisons humides intenses qui peuvent produire d'énormes quantités d'énergie hydroélectrique renouvelable. Malheureusement, les provinces n'ont aucun moyen de transporter et de vendre cette énergie à d'autres régions.

Les provinces ont finalement commencé à exploiter le bitcoin pour exploiter l'énergie excédentaire et la convertir en une forme de valeur échangeable. En septembre 2019, la Chine était responsables pour plus de 70% du hashrate de Bitcoin à cause de ces sources d'énergie bon marché. La Chine a ensuite interdit l'exploitation de la cryptographie alors qu'elle cherchait à créer sa monnaie numérique fiduciaire. le Bougez forcé l'exode massif des mineurs vers d'autres régions où l'électricité est bon marché. Par conséquent, Kazakhstan est devenu un hotspot minier aux côtés de l'Iran et des États-Unis.

Sécurité

Jusqu'à présent, la preuve de travail a été le moyen le plus éprouvé de maintenir le consensus et la sécurité au sein d'un réseau public distribué. En effet, la preuve de travail nécessite le coût initial du matériel et la dépense continue de ressources plutôt qu'une seule dépense initiale pour participer.

Bitcoin a été lancé en 2009 et a eu plus de 99.98% Stabilité. Au moment de la rédaction, il n'y a eu que deux cas d'indisponibilité : une en août 2010 et une autre en mars 2013. Ces deux incidents ont été résolus avec des mises à jour logicielles opt-in des nœuds - car grâce au mécanisme de consensus, les participants au réseau ont tous décidé ces mises à jour étaient dans le meilleur intérêt du réseau collectif.

Les inconvénients de la preuve de travail expliqués

Consommation d'énergie

Bitcoin et d'autres blockchains de preuve de travail, comme Ethereum, consomment des quantités importantes d'énergie pour fournir ce modèle de sécurité à leurs réseaux. Bitcoin consomme plus d'énergie que nations comme l'Ukraine, la Norvège et d'autres. Les écologistes ont argumenté que c'est complètement inutile et inutile. 

Réfutation: Bien que ces systèmes consomment des quantités massives d'énergie, de nombreux critiques n'évaluent pas les types d'énergie utilisés pour l'exploitation minière et assimilent plutôt sa forte consommation d'énergie à une grande empreinte environnementale. Cependant, des études ont montré que les mineurs de bitcoins utilisent diverses sources d'énergie dans leurs opérations. Certaines estimations ont montré que l'énergie renouvelable était la forme dominante utilisée, allant de 50% terminer 70% de la puissance totale utilisée. 

Il est important de noter que bon nombre de ces études ne portent que sur les sociétés minières et autres opérations qui souhaitent participer aux enquêtes.

Déchets électroniques

Les déchets électroniques peuvent être la critique la plus valable de la consommation de ressources du réseau bitcoin. Les mineurs de preuve de travail fonctionnent généralement à pleine puissance 24h/7 et XNUMXj/XNUMX. Parfois, de mauvaises conditions telles que l'humidité, les températures élevées et une ventilation inadéquate ont un impact sur les installations minières et raccourcissent la durée de vie de l'équipement.

En plus de cela, les fabricants de puces ASIC développent constamment des puces plus récentes et plus efficaces. Lorsque cette innovation se produit, les anciennes puces deviennent moins efficaces pour gagner des blocs que les nouvelles puces. Finalement, les puces plus anciennes sont supprimées et deviennent des déchets électroniques. 

Réfutation: Les puces minières ASIC actuelles durent généralement entre trois et cinq ans. Et bien que les nouvelles puces finissent par remplacer les puces plus anciennes, elles sont susceptibles de durer plus longtemps car elles deviennent plus efficaces et résistantes aux températures élevées et au hachage prolongé.

Traçabilité

L'une des préoccupations concernant l'extraction de crypto est qu'elle peut être susceptible d'être censurée. Cela s'est déjà produit dans des endroits comme la Chine, où l'extraction de crypto-monnaie a été interdite. L'immense consommation d'énergie peut être trouvée grâce à des lectures d'électricité ou même à des caméras thermiques. Cette capacité à retracer où se déroule l'extraction de crypto permet aux régimes anti-crypto de réprimer cette pratique. 

Si une nation n'autorisait l'exploitation minière qu'à ceux qui ont obtenu un certain type de licence, cela pourrait saper la décentralisation en ne permettant pas au réseau d'être complètement public.

Réfutation: En dehors de la Chine, les nations du monde entier semblent être pro-crypto dans une certaine mesure. Certains pays peuvent chercher à réglementer l'exploitation minière afin que des licences soient nécessaires. Cependant, tant qu'il y aura encore des mineurs dans des zones reculées poursuivant cette pratique, cela devrait aider à prévenir la monopolisation et la censure.

Les pros de la preuve de participation expliqués

Efficacité

Les systèmes de preuve de participation sont nettement plus économes en énergie que les systèmes de preuve de travail. Les exigences matérielles de nombreux systèmes de preuve de participation sont équivalentes aux ordinateurs portables moyens ou inférieurs à la moyenne sur le marché actuel. Le logiciel de validation n'est pas non plus très exigeant dans la plupart des systèmes de preuve de participation. 

Débit accru

Dans la preuve de participation, les validateurs sont choisis pour trouver un bloc en fonction du nombre de jetons qu'ils détiennent, plutôt qu'une compétition entre mineurs pour résoudre un puzzle. Le temps nécessaire à l'algorithme de preuve de participation pour choisir un validateur est nettement plus rapide que la concurrence de preuve de travail, ce qui permet d'augmenter la vitesse des transactions.

Bien que cela soit vrai, toutes les blockchains, qu'elles soient ou non une preuve de participation, sont ralenties par le processus de consensus démocratique des nœuds après qu'un validateur leur a diffusé le bloc nouvellement trouvé. 

Résistance à la censure

Contrairement à la preuve de travail, qui nécessite beaucoup d'énergie et une présence physique importante, les validateurs de preuve de participation peuvent fonctionner sur de petits ordinateurs portables. Cela signifie qu'il pourrait y avoir un validateur contrôlant un tiers d'un réseau monétaire distribué dans le monde fonctionnant dans le coin d'un café plutôt que d'être un entrepôt rempli de milliers d'ordinateurs bourdonnants.

Abaisser la barrière à l'entrée

Les validateurs de preuve de participation n'ont besoin de dépenser de l'argent qu'une seule fois pour participer. Tout ce qu'ils ont à faire est d'acheter suffisamment de jetons pour gagner des blocs dans le modèle de preuve de participation. En revanche, un mineur dans un système de preuve de travail doit acheter de l'équipement minier et le faire fonctionner indéfiniment, ce qui entraîne des coûts énergétiques qui peuvent fluctuer. Cela permet à plus de personnes de participer qui, autrement, ne pourraient pas le faire.

Les inconvénients de la preuve de participation expliqués 

Non prouvé à grande échelle

Il n'y a pas encore de système de preuve de participation pour s'adapter à la taille de quelque chose comme Bitcoin ou Ethereum. Pour cette raison, les systèmes de preuve de participation ne sont pas encore aussi décentralisés ou sécurisés que les principaux systèmes de preuve de travail.

Réfutation: Bien que les systèmes de preuve de participation n'aient pas encore atteint la taille de réseaux comme celui de Bitcoin, il n'y a aucune raison qu'ils ne le puissent pas avec le temps. Les systèmes de preuve de participation peuvent avoir le potentiel d'évoluer au-delà de ce dont les systèmes de preuve de travail sont capables, étant donné qu'il existe une barrière à l'entrée plus faible et qu'aucun matériel spécialisé n'est requis pour les exécuter.

Consolidation de pièces

La consolidation des pièces entre seulement quelques validateurs est l'argument le plus courant contre les systèmes de preuve de participation. La nature de la preuve de participation incite à l'accumulation de pièces pour augmenter les chances de gagner un bloc et de recevoir une récompense. 

Les marchés de jetons peuvent également être accaparés par une entité aux poches profondes, ce qui leur permet d'amasser une majorité de jetons. La plupart des systèmes de preuve de participation permettent à des entités uniques de créer un nombre quelconque de validateurs, et comme il y a peu de frais financiers initiaux pour créer des validateurs, quelqu'un qui contrôle la majorité des jetons pourrait contrôler la majorité de l'ensemble du réseau.

Cela rend la distribution initiale des pièces de preuve de participation extrêmement importante. Certaines nouvelles pièces de preuve de participation vendent des jetons aux investisseurs avant qu'elles ne soient accessibles au public. Dans certains cas, ces ventes de jetons ont représenté 40 % ou plus des fournitures maximales de jetons, ce qui donne aux sociétés de capital-risque et aux autres premiers investisseurs un avantage considérable sur les autres pour gagner des récompenses de réseau.

Réfutation: Il est vrai que le proof-of-stake choisit les créateurs de blocs principalement par la taille de leur mise, mais certaines blockchains commencent déjà à mettre en place des méthodes pour réduire ce risque de centralisation. Certains incluent l'ajout de «l'âge de la pièce», ou la durée de détention de la mise, et un degré de randomisation de l'algorithme. Cela garantit que la taille de la mise n'est pas le seul facteur déterminant la formation des blocs et que les validateurs plus petits ont une chance de gagner. 

Certaines blockchains ont également fait en sorte que les validateurs qui dépassent un certain seuil de pièces commencent à recevoir de moins en moins de récompenses. Cela incite les jalonneurs à déléguer leur participation à des validateurs plus petits, aidant à répartir les jetons entre plusieurs validateurs, augmentant la décentralisation et la sécurité.

Sécurité moins robuste

Comme mentionné ci-dessus, avoir une barrière à l'entrée plus faible pour les participants au réseau peut aider à augmenter le nombre de validateurs et, par extension, la décentralisation, mais faciliter l'intégration au réseau peut également diminuer sa sécurité. 

Si un mauvais acteur cherchait à attaquer un réseau de preuve de travail, il devrait acheter suffisamment de matériel pour représenter la majorité du réseau, puis il devrait payer pour tout faire fonctionner. Le double système de sécurité du coût initial de l'équipement et des coûts énergétiques permanents rend l'attaque du réseau moins réaliste. Les systèmes de preuve de participation n'ont que des coûts initiaux initiaux pour participer, ce qui les laisse plus ouverts aux attaques.

Le hashrate actuel de Bitcoin est de près de 200 millions de hachages tera par seconde. Le mineur ASIC haut de gamme de Bitmain, le S19J, peut faire 88 hachages téra par seconde. Selon cette mesure, il faudrait environ 1.2 million de ces puces pour constituer à peine la moitié du réseau de Bitcoin. Le prix actuel de cet ASIC est de 10,390 12.5 dollars par unité, ce qui signifie qu'il en coûterait environ XNUMX milliards de dollars pour acheter suffisamment de mineurs pour constituer la moitié du réseau de Bitcoin, pour ensuite payer des frais énormes pour faire fonctionner les machines. 

En revanche, si un acteur néfaste souhaitait attaquer une chaîne de preuve de participation, prenez Avalanche par exemple, il devrait acheter plus de la moitié des jetons (environ 19 milliards de dollars aux prix actuels) et mettre en place suffisamment de validateurs pour en racheter plus de la moitié. le réseau (630 valideurs au valideur actuel d'Avalanche compter). Étant donné que les validateurs de preuve de participation ne nécessitent pas nécessairement du matériel coûteux ou des tonnes d'énergie pour fonctionner, les attaquants n'encourent que le coût initial de l'achat de jetons plutôt que les coûts énergétiques permanents. 

Réfutation: Le coût initial initial pour attaquer un réseau de preuve de participation de taille suffisante devient suffisamment important pour que la question de ne pas avoir de coûts permanents devienne lentement sans objet. Par exemple, devenir actionnaire majoritaire d'Avalanche nécessite déjà près de 20 milliards de dollars aux prix d'aujourd'hui. Plus ces blockchains deviennent populaires et plus il y a de détenteurs d'une pièce de monnaie d'un réseau de preuve de participation, plus il est difficile de l'attaquer. 

Questions fréquentes 

Qu'est-ce que la preuve de travail ? 

Le Proof-of-Work est un outil qui sécurise une blockchain et l'aide à conserver des informations exactes (transactions). Il utilise une course entre ordinateurs pour voir qui peut résoudre un puzzle complexe en premier. Les gagnants de cette course sont alors autorisés à ajouter un nouveau bloc de transactions à la chaîne. Ce casse-tête demande beaucoup d'énergie à résoudre, ce qui garantit que les participants sont plus susceptibles d'être authentiques. Ceux qui gagnent sont récompensés par des bitcoins.

Qu'est-ce qu'un mineur de bitcoin ? 

Un mineur de bitcoin est un ordinateur qui participe au concours pour résoudre des énigmes dans des blockchains de preuve de travail. Ils utilisent de grandes quantités d'énergie dans ce processus et sont récompensés par des bitcoins lorsqu'ils battent tout le monde pour résoudre le puzzle. C'est ce qu'on appelle l'exploitation minière parce que l'énergie et les ressources nécessaires peuvent être considérées comme l'équivalent numérique du processus réel d'extraction des métaux précieux de la terre.

Qu'est-ce que la preuve de participation ?

Proof-of-Stake est un outil pour sécuriser une blockchain et l'aider à conserver des informations exactes. Il utilise un algorithme qui choisit qui peut ajouter le prochain bloc de transactions à la chaîne en fonction du nombre de jetons détenus.  

Qu'est-ce qu'un validateur dans la preuve de participation ?

Un validateur est l'équivalent de la preuve de participation d'un mineur dans la preuve de travail. Les validateurs sont des nœuds d'un réseau blockchain qui « jalonnent » ou mettent en gage leurs jetons sur le réseau. Les validateurs sont choisis pour créer de nouveaux blocs de transactions en fonction du nombre de jetons qu'ils détiennent. D'autres détenteurs de jetons qui ne sont pas des validateurs peuvent déléguer leurs avoirs à un validateur pour obtenir une part des récompenses qu'un validateur gagne lorsqu'ils sont choisis pour créer un nouveau bloc de transactions.

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• Source : https://blockworks.co/proof-of-work-vs-proof-of-stake-whats-the-difference/