Qu’est-ce que c’est et comment est-ce que ça marche

La chose principale

• La preuve de participation (PoS) est l’algorithme de consensus de blockchain le plus populaire sur lequel de nombreuses crypto-monnaies et plates-formes de blockchain sont construites, telles que Ethereum, Cardano, Solana, Tezos et Algorand.
• La popularité des PoS est due à l’absence de la nécessité d’acheter des équipements miniers coûteux et à la possibilité de revenus passifs faciles grâce au jalonnement de crypto-monnaies.
• L’avantage de la preuve de participation par rapport à un autre algorithme populaire de preuve de travail (PoW) est la faible consommation d’énergie pour la génération de blocs et la sécurité de la blockchain ;

Pourquoi et comment est-il apparu preuve de participation ?

Lors de la conception de l’architecture blockchain, qui est un protocole décentralisé de transferts avec une base de données constamment mise à jour, deux questions clés se posent :

• à qui et sur quelle base accorder le droit de générer de nouveaux blocs ;
• comment les transactions seront approuvées pour assurer la protection contre les doubles dépenses et autres abus.

La résolution de ces problèmes a conduit à l’émergence de plusieurs mécanismes de consensus, c’est-à-dire d’ensembles de règles par lesquelles les participants à un réseau décentralisé s’accordent sur la manière exacte dont les transactions peuvent être approuvées et incluses dans de nouveaux blocs.

Le créateur du bitcoin Satoshi Nakamoto en octobre 2008 dans le livre blanc de la première crypto-monnaie proposait le mécanisme de Proof-of-Work (« preuve de travail »).

Selon PoW, les opérateurs de nœuds d’un réseau décentralisé (mineurs) résolvent des problèmes mathématiques gourmands en ressources en mode de libre concurrence – en recherchant un hachage de bloc par sélection. En cas de succès, le mineur ou le pool gagnant a la possibilité d’ajouter le bloc trouvé et reçoit en retour une récompense – de nouveaux bitcoins.

Déjà quelques années après le lancement du bitcoin, il est devenu évident que le principe de la preuve de travail entraîne une augmentation constante de la puissance minière et, par conséquent, des coûts d’électricité. De plus, en raison de la nécessité d’utiliser des équipements puissants, la disponibilité de l’exploitation minière a diminué.

Le 11 juillet 2011, le forum de crypto-monnaie alors populaire Bitcointalk a proposé l’idée d’un mécanisme de consensus alternatif pour le bitcoin, qui s’appelait Proof-of-Stake, ou « preuve d’enjeu ».

Il a été proposé que le droit de vote dans un réseau décentralisé soit reçu par tous ses participants en fonction de la part du nombre total de pièces qu’ils possèdent.

Déjà en août 2012, ce nouveau mécanisme de consensus a reçu sa première implémentation pratique dans la crypto-monnaie PPPoin. De nouvelles pièces ont été distribuées via l’exploitation minière et les transactions pouvaient être traitées par n’importe quel nœud stockant la crypto-monnaie PPC. Le même schéma de consensus hybride a été utilisé dans d’autres premiers projets PoS tels que Gridcoin et Blackcoin. La première crypto-monnaie PoS « pure » sans minage était la blockchain Nxt, lancée le 24 novembre 2013.

Le mécanisme de consensus Proof-of-Stake s’est avéré si efficace et flexible qu’au cours des années suivantes, il a été mis en œuvre dans des centaines de crypto-monnaies dans diverses versions et modifications.

Comment fonctionne la preuve de participation

Selon le concept original de Proof-of-Stake, le droit de gérer la blockchain est accordé à tous ses participants en fonction de la part de pièces qu’ils possèdent.

Par exemple, dans la crypto-monnaie Nxt avec son mécanisme PoS « canonique », tous les utilisateurs qui ont au moins 1002 NXT dans le portefeuille officiel du client NXT au cours des 1440 derniers blocs ont une chance de former le bloc suivant. Dans le même temps, chaque portefeuille est en fait un nœud complet (nœud) et stocke sa propre copie de la blockchain. Un tel portefeuille peut être exécuté sur un serveur hautes performances, ainsi que sur un ordinateur portable, un micro-ordinateur Raspberry Pi et même dans un service cloud.

Plus il y a de pièces dans le portefeuille NXT, plus il est probable qu’il obtienne le droit de former un nouveau bloc, puis l’utilisateur recevra tous les frais de transaction qui sont tombés dans ce bloc. Idéalement, un portefeuille qui possède 1 % des pièces formera 1 % de tous les nouveaux blocs.

Le processus de création de blocs dans Nxt et d’autres premières crypto-monnaies PoS était appelé « forgeage » (c’est-à-dire « forgeage »), mais ce terme est rarement utilisé à ce jour.

Le processus de détention de crypto-monnaies dans un portefeuille afin de recevoir des récompenses pour avoir participé à la sécurisation du réseau est appelé « staking ». Aujourd’hui, dans de nombreuses crypto-monnaies PoS, envoyer des pièces pour le jalonnement signifie les bloquer dans un contrat intelligent spécial avec l’impossibilité de se déplacer pendant un certain temps, de plusieurs heures à plusieurs semaines.

Comment la délégation de pièces a-t-elle eu un impact sur les performances des points de vente ?

L’utilisation du mécanisme Proof-of-Stake, lorsque presque n’importe quel détenteur de crypto-monnaie peut être un producteur de blocs, permet d’atteindre un haut niveau de décentralisation et de sécurité de la blockchain. Cependant, selon le trilemme de la blockchain, la performance a un coût. Dans le réseau de crypto-monnaie Nxt mentionné, le débit n’est que de 4 transactions par seconde, ce qui est nettement inférieur à de nombreuses crypto-monnaies utilisant le consensus PoW. Par exemple, Dogecoin traite 33 transactions par seconde.

Pour trouver un compromis entre décentralisation et performance, ils ont proposé le concept de délégation, lorsque les pièces de plusieurs portefeuilles, ainsi que le droit de vote, peuvent être transférés vers quelques nœuds informatiques.

En 2013, Daniel Larimer, un programmeur et entrepreneur crypto américain, a utilisé ce concept pour créer un mécanisme Delegated Proof-of-Stake (DPoS). Il a d’abord été implémenté dans la plateforme de blockchain BitShares, puis implémenté dans diverses versions dans les projets de cryptographie les plus célèbres EOS, Cardano, Tezos, etc. Aujourd’hui, la fonction de délégation est devenue un standard de l’industrie et est utilisée dans presque toutes les implémentations PoS.

Dans DPoS, les propriétaires de crypto-monnaie eux-mêmes peuvent ne pas participer au fonctionnement du réseau, mais transférer leurs pièces à des validateurs pour cela – des participants professionnels qui gèrent des nœuds de blockchain. En retour, ils s’engagent à attribuer des récompenses aux propriétaires des pièces, souvent moins une petite commission.

Dans les différentes blockchains, selon leur architecture, le nombre de validateurs impliqués dans la production de blocs diffère significativement :

• Pois – jusqu’à 16;
• Chaîne BNB et EOS – 21 ;
• Près de – 100 ;
• Cardano – environ 3200;
• Avalanche – environ 1200;
• Solana – plus de 3400.
• Ethereum – plus de 400 mille.

En règle générale, l’exécution d’un validateur nécessite un équipement spécial avec un accès constant à Internet, ainsi qu’une quantité importante de pièces natives du réseau. Par exemple, un validateur sur le réseau Ethereum doit avoir au moins 32 ETH et un validateur Tezos doit avoir au moins 8 000 XTZ.

Preuve de participation et jalonnement

Pour compenser les coûts de calcul des nœuds pour vérifier les transactions et générer de nouveaux blocs, la plupart des blockchains PoS prévoient une récompense qui est payée en pièces natives de ce réseau. En règle générale, sa taille pour chaque bloc est fixe, mais peut varier en fonction des paramètres actuels du réseau.

Par exemple, dans la plate-forme blockchain Tron, un super représentant (comme le validateur est appelé dans ce cas), qui a généré le bloc suivant et traité les transactions, reçoit 32 TRX. Il partage une partie de ce montant avec les utilisateurs qui ont misé leur TRX et ont donc voté pour lui.

La rentabilité du staking pour les validateurs et les détenteurs de pièces est déterminée par deux facteurs :

• le taux d’émission, qui est déterminé par une valeur fixe de pièces émises pour chaque nouveau bloc ;
• la part des pièces en circulation bloquées en staking (Staking Ratio) ;

Par exemple, si 1 million de pièces sont émises par jalonnement par an avec un approvisionnement total de 100 millions de pièces, la rentabilité du jalonnement avec 50 % de pièces verrouillées sera de 2 % par an. Si 25% de l’offre est bloquée en jalonnement, alors le rendement double, jusqu’à 4% par an.

Quels types de Proof-of-Stake existent

Sur la base des principes de PoS et de délégation, de nombreux mécanismes de consensus ont été développés, qui diffèrent par un certain nombre de nuances, par exemple, la répartition des rôles entre les participants dans un réseau décentralisé.

En voici quelques uns:

• Preuve de participation louée (LPoS, « preuve de bail de partage ») — utilisé dans la blockchain Waves, où les utilisateurs louent leurs pièces au validateur moyennant des frais ;
• Preuve de participation nominée (NPoS, « preuve de mise désignée ») — utilisé dans la plateforme blockchain Polkadot et implique la présence de soi-disant nominateurs qui paient des acomptes pour les validateurs et sont responsables de leur intégrité ;
• Preuve de participation pure (PPoS, « pure proof of stake ») – utilisé dans le réseau Algorand, où les prochains validateurs de bloc sont sélectionnés secrètement et aléatoirement parmi tous les portefeuilles avec un solde supérieur à 1 ALGO ;
• Preuve de participation efficace (EPoS, « preuve d’enjeu efficace ») — utilisé dans la plateforme de blockchain Harmony. Il a un mécanisme spécial de distribution des récompenses qui encourage le lancement de nombreux petits validateurs au lieu d’un petit nombre de grands, ce qui stimule la décentralisation ;
• Preuve d’autorité (PoA) — un algorithme hybride qui combine preuve d’enjeu et réputation de validateur, chacun devant être approuvé par les développeurs. Dans PoA, le validateur doit subir une procédure de vérification d’identité similaire à KYC. Cet algorithme utilise BNB Chain.

Est-il possible de passer au Proof-of-Stake pour Bitcoin et autres crypto-monnaies ?

La forte consommation d’énergie des crypto-monnaies minières fonctionnant sur l’algorithme PoW fait l’objet de critiques depuis de nombreuses années. Selon une étude récente du Cambridge Center for Alternative Finance, l’extraction de bitcoins est responsable de 0,1 % de toutes les émissions anthropiques de dioxyde de carbone.

C’est ce facteur qui est devenu l’un des principaux arguments dans les tentatives d’interdiction de l’exploitation minière dans différents pays. Ainsi, à la fin de 2021, l’extraction de crypto-monnaie a été interdite en Chine. En mars 2022, le Parlement européen a mis aux voix la question de l’interdiction des crypto-monnaies. Bien que le projet de loi n’ait pas été soutenu, il a marqué une tendance à évincer les prisonniers de guerre du domaine juridique.

Après la transition réussie du réseau Ethereum vers le consensus Proof-of-Stake le 15 septembre 2022, la consommation électrique du réseau a diminué de près de 2000 fois soit 99,95%. À cet égard, la discussion sur la transition des crypto-monnaies populaires PoW vers PoS a commencé avec une vigueur renouvelée.

En décembre 2021, les développeurs de la meme-crypto-monnaie Dogecoin ont annoncé sa transition imminente sur l’algorithme Proof-of-Stake. Vitalik Buterin, co-fondateur d’Ethereum, a décidé de les aider dans cette démarche.

The Electric Coin Company, le développeur de la crypto-monnaie anonyme Zcash, discute également avec la communauté des perspectives de passage au PoS. Selon le fondateur de la société, Zuko Wilcox, cela augmentera non seulement la sécurité et l’efficacité énergétique de la blockchain, mais aidera également à attirer les propriétaires de ZEC pour gérer le protocole.

Le plus grand doute est la possibilité de passer au PoS dans le cas du bitcoin.

Premièrement, la première crypto-monnaie n’a pas un seul développeur. Plusieurs équipes de développement indépendantes discutent de toutes les innovations proposées, si bien que même la mise en place de la plus petite d’entre elles provoque des débats acharnés et prend des années.

Deuxièmement, la transition vers le PoS ne sera pas soutenue par les pools miniers, que cette étape menace de perte de revenus. Il est à noter qu’en 2020, un groupe de développeurs a lancé un fork de BitcoinPoS, que la communauté crypto a tout simplement ignoré.

À leur tour, les partisans du PoW soulignent un niveau de sécurité plus élevé pour cet algorithme : avec le niveau de décentralisation extrêmement élevé actuel du réseau bitcoin, il est pratiquement invulnérable aux attaques externes.