Un (court) guide des protocoles de consensus Blockchain

Nous entendons beaucoup parler de la façon dont les blockchains publiques vont changer le monde, mais pour fonctionner à l’échelle mondiale, un registre public partagé a besoin d’un algorithme de consensus fonctionnel, efficace et sécurisé.

Un algorithme de consensus, comme celui du Bitcoinpreuve de travail ( ONE nous entendons le plus souvent parler) fait deux choses : il garantit que le bloc suivant dans une blockchain est la ONE et unique version de la vérité, et il empêche les adversaires puissants de faire dérailler le système et de réussir à forker la chaîne.

Dans la preuve de travail, les mineurs s'affrontent pour ajouter le prochain bloc (un ensemble de transactions) dans la chaîne en résolvant un casse-tête cryptographique extrêmement difficile. Le premier à résoudre le casse-tête gagne à la loterie. En récompense de ses efforts, le mineur reçoit 12,5 bitcoins nouvellement frappés – et une petite commission de transaction.

Pourtant, bien qu'il s'agisse d'un chef-d'œuvre en soi, la preuve de travail du Bitcoin n'est T tout à fait parfaite.

Les critiques les plus courantes incluent le fait que cela nécessite d’énormes quantités deénergie de calcul, qu'il n'est pas bien évolutif (la confirmation de la transaction prend environ 10 à 60 minutes) et que la majorité de l'exploitation minière est centralisée dans des régions du monde où l'électricité est bon marché.

Le créateur de Bitcoin, Satoshi Nakamoto, nous a fait prendre conscience du potentiel de la blockchain, mais cela ne signifie T que nous ne pouvons T KEEP à rechercher des algorithmes de consensus plus rapides, moins centralisés et plus économes en énergie pour nous mener vers l'avenir.

Bien qu’il ne s’agisse pas d’une liste exhaustive, voici quelques-unes des approches alternatives qui circulent.

Preuve d'enjeu

L’alternative la plus courante à la preuve de travail est la preuve d’enjeu.

Dans ce type d'algorithme de consensus, au lieu d'investir dans du matériel informatique coûteux dans une course à l'extraction de blocs, un « validateur » investit dans les pièces du système.

Notez le terme « validateur ». En effet, aucune création de cryptomonnaie (minage) n'existe en preuve d'enjeu. Au lieu de cela, toutes les cryptomonnaies existent dès le ONE jour, et les validateurs (également appelés parties prenantes, car ils détiennent une participation dans le système) sont rémunérés uniquement en frais de transaction.

En preuve d'enjeu, vos chances d'être sélectionné pour créer le bloc suivant dépendent de la fraction de pièces que vous possédez dans le système (ou que vous réservez pour le staking). Un validateur disposant de 300 pièces aura trois fois plus de chances d'être sélectionné qu'un autre disposant de 100 pièces.

Une fois qu'un validateur a créé un bloc, celui-ci doit encore être validé dans la blockchain. La gestion de cette opération varie selon les systèmes de preuve d'enjeu. Dans Tendermint, par exemple, chaque nœud du système doit approuver un bloc jusqu'à ce qu'un vote majoritaire soit atteint, tandis que dans d'autres systèmes, un groupe aléatoire de signataires est choisi.

Nous sommes maintenant confrontés à un problème. Qu'est-ce qui dissuade un validateur de créer deux blocs et de réclamer deux séries de frais de transaction ? Et qu'est-ce qui dissuade un signataire de signer ces deux blocs ? C'est ce qu'on appelle le « rien en jeu« problème. Un participant qui n’a rien à perdre n’a aucune raison de ne pas se comporter mal.

Dans le domaine en plein essor de «crypto-économieLes ingénieurs blockchain explorent des solutions pour résoudre ce problème et d'autres. Une solution consiste à exiger d'un validateur qu'il verrouille sa monnaie dans une sorte de coffre-fort virtuel.

Si le validateur tente de signer deux fois ou de forker le système, ces pièces sont coupées.

Peercoin a été la première cryptomonnaie à implémenter la preuve d'enjeu, suivie par Blackcoin et NXT. Ethereum s'appuie actuellement sur la preuve de travail, mais prévoit de passer à la preuve d'enjeu début 2018.

Preuve d'activité

Pour éviter l'hyperinflation (qui se produit lorsqu'une monnaie est surchargée dans le système), Bitcoin ne produira que 21 millions de bitcoins. Cela signifie qu'à un moment donné, la prime de bloc Bitcoin prendra fin et les Bitcoin ne percevront plus que des frais de transaction.

Certains ont émis l'hypothèse que cela pourrait entraîner des problèmes de sécurité résultant d'un «tragédie des biens communs« où les gens agissent dans leur propre intérêt et ruinent le système. »preuve d'activité a été créée comme structure incitative alternative au Bitcoin. La preuve d'activité (POA) est une approche hybride combinant la preuve de travail (POA) et la preuve d'enjeu (POA).

En preuve d'activité, le minage démarre selon un modèle de preuve de travail traditionnel : les mineurs s'affrontent pour résoudre un casse-tête cryptographique. Selon l'implémentation, les blocs minés ne contiennent aucune transaction (ils s'apparentent davantage à des modèles). Le bloc gagnant ne contiendra donc qu'un en-tête et l'adresse de récompense du mineur.

À ce stade, le système passe en preuve d'enjeu. En fonction des informations de l'en-tête, un groupe aléatoire de validateurs est choisi pour signer le nouveau bloc. Plus un validateur possède de cryptomonnaies dans le système, plus il a de chances d'être sélectionné. Le modèle devient un bloc à part entière dès que tous les validateurs le signent.

Si certains validateurs sélectionnés ne sont pas disponibles pour compléter le bloc, le bloc gagnant suivant est sélectionné, un nouveau groupe de validateurs est choisi, et ainsi de suite, jusqu'à ce qu'un bloc reçoive le nombre de signatures requis. Les frais sont partagés entre le mineur et les validateurs ayant validé le bloc.

Les critiques à l’encontre de la preuve d’activité sont les mêmes que pour la preuve de travail (trop d’énergie est nécessaire pour extraire des blocs) et la preuve d’enjeu (rien n’empêche un validateur de signer deux fois).

Decred est actuellement la seule pièce utilisant une variante de preuve d'activité.

Preuve de brûlure

Avec la preuve de destruction, au lieu d'investir dans du matériel informatique coûteux, vous « détruisez » vos pièces en les envoyant à une adresse où elles sont irrécupérables. En les confiant au pays imaginaire, vous obtenez un privilège à vie pour miner sur le système, selon un processus de sélection aléatoire.

Selon la méthode de preuve de destruction, les mineurs peuvent détruire la monnaie native ou celle d'une chaîne alternative, comme le Bitcoin. Plus vous détruisez de pièces, plus vous avez de chances d'être sélectionné pour miner le bloc suivant.

Au fil du temps, votre participation dans le système diminue, vous souhaiterez donc éventuellement brûler plus de pièces pour augmenter vos chances d'être sélectionné à la loterie. (Cela imite le processus d'extraction de Bitcoin, où vous devez continuellement investir dans des équipements informatiques plus modernes pour maintenir la puissance de hachage.)

Bien que la preuve de destruction soit une alternative intéressante à la preuve de travail, le protocole gaspille inutilement des ressources. Une autre critique est que la puissance de minage revient simplement à ceux qui sont prêts à dépenser plus d'argent.

La seule cryptomonnaie utilisant la preuve de destruction est le slimcoin, une Cryptomonnaie basée sur le peercoin. Elle utilise une combinaison de preuve de travail, de preuve d'enjeu et de preuve de destruction, mais elle est uniquement semi-actifà ce moment-là.

Preuve de capacité

Comme nous l'avons vu, la plupart de ces protocoles alternatifs utilisent un système de paiement à l'utilisation. La preuve de capacité n'est pas différente, mais ici, vous « payez » avec de l'espace disque. Plus vous disposez d'espace disque, plus vous avez de chances de miner le bloc suivant et d'obtenir la récompense correspondante.

Avant de procéder à l'extraction dans un système de preuve de capacité, l'algorithme génère de grands ensembles de données appelés « plots », que vous stockez sur votre disque dur. Plus vous disposez de plots, plus vous avez de chances de trouver le bloc suivant dans la chaîne.

En investissant dans des téraoctets d'espace disque dur, vous vous offrez une meilleure chance de créer des blocs dupliqués et de forker le système. Mais avec la preuve de capacité, nous avons toujours le problème de l'absence d'enjeu pour dissuader les mauvais acteurs.

Les variantes de la preuve de capacité comprennent la preuve de stockage etpreuve d'espaceBurstcoin est la seule Cryptomonnaie à utiliser une forme de preuve de capacité.

Preuve du temps écoulé

Le fabricant de puces Intel a mis au point son propre protocole de consensus alternatif appelépreuve du temps écouléCe système fonctionne de manière similaire à la preuve de travail, mais consomme beaucoup moins d’électricité.

De plus, au lieu de demander aux participants de résoudre un puzzle cryptographique, l’algorithme utilise un environnement d’exécution de confiance (TEE) – tel que SGX – pour garantir que les blocs sont produits de manière aléatoire, mais sans le travail requis.

L'approche d'Intel repose sur un temps d'attente garanti via le TEE. Selon Intel, l'algorithme de calcul du temps écoulé est évolutif sur des milliers de nœuds et fonctionne efficacement sur tout processeur Intel prenant en charge SGX.

Le ONE problème avec ce protocole est qu’il vous oblige à faire confiance à Intel – et n’est-ce T faire confiance à des tiers que nous essayons d’éviter avec les blockchains publiques ?

Image de boules de gommevia Shutterstock