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Proof-of-Work VS Proof-of-Stake

réseau et blockchain

Si vous vous intéressez à la cryptomonnaie, il y a une notion que vous avez déjà dû entendre. Il s’agit de la Proof-of-Work. Cela vous parle, mais vous ne voyez à quoi ça sert ou ne savez pas comment l’expliquer ? Cet article clarifie les fondamentaux du processus Proof-of-Work utilisé notamment sur la blockchain Bitcoin. De plus, vous découvrirez aussi le pendant à la Proof-of-Work, la Proof-of-Stake. Dernier venu, ce protocole risque de faire de plus en plus parler de lui. Ne bougez pas, nous vous expliquons les différences entre les deux processus.

Proof-of-Work, Proof-of-Stake : Quel rapport avec la blockchain ?

Avant d’aller dans les détails des protocoles, il est important de savoir à quel moment ils interviennent dans la blockchain. Pour faire simple, la blockchain se compose de blocs qui contiennent les transactions. Pour être intégré à la blockchain, chaque bloc doit être validé ou contrôlé.

Dans le cas d’une transaction en monnaie classique, votre banque contrôle que vous avez bien les fonds nécessaires lorsque vous réalisez un achat par carte. Une fois le contrôle effectué, l’ordre d’achat est passé et la transaction est complète.

Il en est exactement de même pour les blockchains. La seule différence (et elle est majeure) réside dans le fait que les membres du réseau d’une crypto (Bitcoin, Ethereum, etc.) sont ceux qui réalisent ce contrôle. Pour cette raison, on qualifie la plupart des cryptomonnaies comme des monnaies décentralisées, sans organisme tiers.

L’étape du contrôle ou de la validation de l’opération est appelé communément « minage ». Les personnes qui réalisent cette opération sont appelés « mineurs ». Cette étape est cruciale. Les mineurs sont les garants de l’intégrité du système. De plus, ils permettent d’assurer le fonctionnement de la blockchain. En effet, sans nouveau bloc miné et intégré, c’est la fin de la blockchain ! Rien que ça !

Les protocoles Proof-of-Work (POW) et Proof-of-Stake (POS) interviennent durant la phase de minage des cryptos. Concrètement, ils correspondent à l’algorithme de consensus qui permet de gérer le contrôle des blocs. Pour être précis, il est plus correct de parler de minage dans le cas d’une POW et de minting ou staking pour une POS. Dans les faits, l’abus de langage est souvent fait et accepté.

Enfin, bien que ce soit les deux plus connus, il faut savoir qu’il existe d’autres algorithmes de consensus en crypto comme la Proof-of-Authority (PoA), la proof-of-Capacity, etc.

Proof-of-Work : Comment ça marche ?

Principe du Proof-of-Work

Les premières traces de la Proof-of-Work remontent à 1993. À l’époque, un semblant de Proof-of-Work était étudié en rapport avec la gestion des spams sur internet. Dans les faits, la véritable Proof-of-Work telle qu’on la connaît désormais est apparue en 2008 avec Satoshi Nakamoto, le créateur du Bitcoin. Depuis, d’autres cryptos utilisent la POW comme le Litecoin, Bitcoin Cash, l’Ethereum 1.0, etc.

Dans un protocole du type Proof-of-Work, une compétition s’instaure entre les mineurs lorsqu’il est nécessaire de valider un bloc. Pour gagner, un mineur doit trouver la « preuve » en premier, c’est-à-dire, le bon hash du bloc. En retour du travail fourni, le gagnant reçoit une récompense directement en crypto (en bitcoins pour le minage de bitcoin par exemple). Cette récompense permet de créer et de mettre en circulation de nouveaux jetons.

Minage de bitcoin

Avantages du Proof-of-Work

Utilisée depuis la création du Bitcoin, la POW bénéficie d’un retour d’expérience favorable. Avec le temps, force est de constater qu’elle s’est avéré efficace et répond aux attentes. La POW permet aujourd’hui au Bitcoin d’être la cryptomonnaie la plus utilisée et la plus connue dans le monde.

Avec son principe de récompense, la Proof-of-Work s’avère particulièrement intéressante financièrement. De nombreuses personnes et entreprises l’ont très vite compris et se sont lancées dans l’industrie du minage. Très incitatif, le minage a de beaux jours devant lui et avec lui les cryptos concernées.

Inconvénients du Proof-of-Work

Un inconvénient important de la POW est qu’il s’agit d’un processus extrêmement énergivore. Pour faire du minage, vous avez effectivement besoin d’un matériel spécifique. De plus, ne croyez pas que vous pouvez y arriver seul dans votre chambre. L’augmentation des mineurs dans le monde a entraîné une augmentation de la difficulté du minage. Autrement dit, plus le temps passe, plus il faut un matériel puissant pour faire du minage. Pour cette raison, il n’est pas rare de voir des entreprises disposer de grosses structures dédiées au minage. D’autres font le choix de s’associer à d’autres mineurs afin de créer des « pools » pour mettre en commun leur puissance de calcul et avoir plus de chance de remporter le gros lot. Cette course au matériel a des répercussions non négligeables.

Tout d’abord, elle transforme petit à petit l’industrie de minage en une activité élitiste, réservée à quelques poids lourds. Les acteurs du minage deviennent de plus en plus puissants mais de moins en moins nombreux. Avec le « pool mining », il est facile d’imaginer qu’il y a un risque pour qu’un jour une poignée de personnes prenne le contrôle du réseau entier. Ce cas est couramment qualifié d’« attaque 51 % ». Une telle situation mettrait en péril la cryptomonnaie en question, qui ne serait alors plus décentralisée mais sous la coupe de quelques acteurs.

Enfin, un autre inconvénient majeur concerne le coût environnemental associé aux activités de minage. Le minage demande des capacités informatiques importantes quasiment en continu. L’énergie consommée par le minage est énorme et représente l’énergie produite par plusieurs centrales nucléaires. Bien sûr, le benchmarking réalisé chaque année par l’Université de Cambridge montrent que l’énergie utilisée pour le minage est à 35 % d’origine renouvelable. Toutefois, dans les faits, ce chiffre est à relativiser et ne constitue pas une moyenne. À l’heure où les questions environnementales ne peuvent plus être ignorées, l’empreinte carbone du minage est un véritable enjeu pour l’avenir.

Proof-of-Stake : Qu’est-ce que c’est ?

Principe du Proof-of-Stake

La Proof-of-Stake a été créée en réponse aux limites de la POW. Il s’agit d’un protocole beaucoup plus récent. La première cryptomonnaie à utiliser la POS était le Peercoin, créé en 2012. Depuis, la POS est utilisée notamment par le Dash, Stellar, Tezos et bientôt par l’Ethereum 2.0.

ethereum ETH cryptomonnaie

La différence fondamentale avec la POW concerne le choix des personnes qui contrôlent le bloc. Comme on l’a vu, dans un protocole POW, le « validateur » est le mineur qui remporte la compétition. Dans le cas de la POS, il y a un choix déterministe du validateur. Comment cela se passe ? Dans les faits, lorsqu’il y un bloc à valider, chaque personne qui souhaite le valider met en jeu (« stake ») une certaine quantité d’argent. Il s’agit d’un argent que le mineur choisi met en dépôt en quelque sorte. Cet argent lui sera redonné lorsqu’il aura accompli correctement sa tâche.

La façon de rémunérer les mineurs est différente pour la POS. Elle ne met pas en jeu une récompense fixe qui permet de créer de la monnaie. Les mineurs sont plutôt payés grâce aux frais de transactions qui sont associés.

Avantages du Proof-of-Stake

Le gros avantage de la POS est qu’elle est plus résistante aux attaques 51 %. En effet, la POS ne met pas en jeu de compétition entre les mineurs. Le risque de voir des pools géants se créer et prendre le contrôle est donc moindre.

En l’absence de compétition, la course au matériel n’est pas aussi prépondérante qu’avec la POW. En regard des considérations environnementales, cela fait de la POS un modèle beaucoup plus durable et vertueux que celui de la POW.

Enfin, un autre avantage important est que la POS possède une meilleure scalabilité, c’est-à-dire une meilleure vitesse pour gérer les transactions. En effet, comme expliqué ci-dessus, la POW met en compétition les mineurs. Seul le travail du vainqueur permet de valider le bloc et de passer au bloc suivant. Autrement dit, les travaux des autres mineurs « perdants » engagés dans la compétition ne servent à rien. La blockchain POW avance donc au rythme du mineur le plus rapide. Dans la POS, c’est différent. Puisque les validateurs sont choisis, cela signifie qu’il peut y avoir plusieurs validateurs qui travaillent en parallèle pour des validations différentes. La capacité de traitement des transactions est donc découplée.

Inconvénients du Proof-of-Stake

La POS n’est pas sans inconvénient. Par exemple, elle peut facilement générer un système élitiste en choisissant toujours les validateurs qui mettent le plus d’argent en jeu. Il en résulterait que les mêmes validateurs seraient toujours choisis et deviendraient de plus en plus riches. Des réflexions sont en place pour éviter cette tendance.

De plus, en misant sur un validateur, la POS se trouve dépendante de la réussite de ce dernier. Or, que se passe-t-il si le validateur ne fait pas son travail correctement ? Là encore, des solutions sont envisagées comme la détermination d’un pool de validateurs en back-up.

Mais le plus grand handicap de la POS à l’heure actuelle est son faible retour d’expérience comparé à la POW. Voilà pourquoi le lancement de l’Ethereum 2.0 est très attendu par les spécialistes. Si l’Ethereum 2.0 est un succès, la POS aurait alors un véritable étendard crypto, à l’image de la POW avec le Bitcoin.

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    Kévin Comitogianni
    De formation ingénieur mécanique, j'ai travaillé dans l'industrie pendant 10 ans, particulièrement dans le nucléaire. Reconverti dans la rédaction web depuis plusieurs années, j'utilise mes connaissances techniques pour l'écriture d'articles sur des thèmes spécifiques comme la finance, les cryptomonnaies, la blockchain.

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