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Alternatives au minage de crypto-monnaies

Temps de lecture : 3 minutes

En règle générale, les systèmes modulaires sont plus spécialisés, plus puissants et plus faciles à entretenir. Toutefois, cela est plus facile à justifier pour les systèmes physiques que pour les logiciels. Les voitures, par exemple, disposent d’une interface standard pour connecter un pneu, et les consommateurs peuvent acheter des pneus adaptés à leur environnement ou à la saison, comme l’été, la pluie ou la neige. Il serait inefficace, coûteux et fastidieux de devoir retirer les essieux et démonter l’ensemble du moteur pour changer les pneus.

Le même principe s’applique à la conception de logiciels. La décomposition des gros problèmes en problèmes individuels plus petits permet de faire fonctionner et d’entretenir l’ensemble du système de manière plus efficace. La preuve de travail s’imbrique dans un certain nombre d’autres processus qui se déroulent sur ce qu’on appelle une blockchain. Dans cet article, je souhaite analyser les problèmes originaux que la preuve de travail était censée résoudre et présenter les nouveaux problèmes qui sont apparus depuis. Et je veux montrer comment des blockchains comme Polkadot utilisent la méthode Proof of Stake pour créer une plateforme plus robuste.

Les bases de la preuve d’enjeu

Le consensus est généralement considéré comme un problème autonome qui nécessite une solution. Cependant, surtout lorsqu’il s’agit de sécuriser des réseaux publics sans autorisation, le consensus implique trois problèmes qui peuvent chacun être résolus séparément : Participation, paternité et finalité.

Tout d’abord, qui est autorisé à participer ? Dans un système de preuve de travail, toute personne disposant d’un processeur peut participer. En d’autres termes, le nombre de participants est ouvert et tout le monde peut participer à tout moment. Cela peut sembler avantageux à première vue et surtout sur le plan éthique, mais cela comporte aussi de nombreux inconvénients. En particulier, le fait que des utilisateurs malveillants participent en secret, sapent les projets et ne découvrent leur participation que tardivement.

Les systèmes de preuve d’enjeu, quant à eux, disposent de nombreux algorithmes pour sélectionner les participants. Pour des raisons que nous aborderons plus tard, la plupart des systèmes de preuve d’enjeu ne sélectionnent qu’un nombre fini de participants pour une durée finie.

Polkadot utilise à cette fin ce que l’on appelle la sélection séquentielle de phragmes. Il s’agit d’un concept d’optimisation du processus électoral qui émane de l’actuaire suédois Lars Edvard Phragmen. Sur cette base, l’ensemble des participants (« validateurs ») est déterminé toutes les 24 heures. Dans ce système, n’importe qui peut participer à n’importe quelle élection avec un enjeu (« jeton »), mais le nombre de participants est limité à un ensemble fini – les gagnants de l’élection – pour la période de 24 heures jusqu’à l’élection suivante. Les candidats validateurs n’ont pas besoin eux-mêmes d’une grande quantité de jetons. En outre, d’autres électeurs (« nominateurs ») peuvent soutenir plusieurs validateurs en qui ils ont confiance.

Le résultat de l’élection phragmatique est l’ensemble de validateurs qui maximise l’enjeu total et minimise la variance de l’enjeu parmi les gagnants. Contrairement aux autres méthodes de consensus par preuve d’enjeu, le pouvoir d’un validateur Polkadot ne dépend pas de la taille de son enjeu ; le validateur avec l’enjeu le plus faible a le même pouvoir de vote pour le consensus que celui avec l’enjeu le plus élevé. Ce système « un validateur-un vote », combiné à l’optimisation du modèle de Phragmen, empêche les oligarchies de prendre le contrôle du réseau avec un petit nombre de validateurs.

Qui crée le prochain bloc ?

Ensuite, un algorithme de consensus doit décider qui sera l’auteur du prochain bloc de la blockchain. Le bloc ne doit pas nécessairement être accepté à la fin, mais si chaque participant propose un bloc à chaque tour, le système serait inondé de blocs possibles. Avec la preuve de travail, la solution est inhérente au système et c’est aussi la raison pour laquelle la preuve de travail consomme autant d’énergie. Les mineurs hachent des nombres aléatoires avec un bloc dans l’espoir de trouver un résultat suffisamment faible pour proposer leur bloc.

Le réseau Bitcoin n’utilise pratiquement aucune énergie pour traiter les transactions ; il utilise presque 100 % de son énergie pour déterminer quel participant (« mineur ») obtient la création du prochain bloc.

Proof of Stake est différent : comme l’ensemble des participants à un moment donné est fini et connu, les algorithmes qui sélectionnent les auteurs de blocs ne doivent pas nécessairement permettre un ensemble illimité d’auteurs de blocs. Les algorithmes peuvent utiliser d’autres schémas pour l’allocation des droits de production de blocs, allant du simple round-robin à des schémas aléatoires complexes.

Polkadot utilise un algorithme appelé BABE (Blind Assignment for Blockchain Extension). Le temps est divisé en créneaux, et les validateurs utilisent une fonction aléatoire vérifiable pour revendiquer des créneaux spécifiques sur la base de leurs clés privées. Par rapport à la sélection à la ronde, BABE garantit que seul un auteur de bloc sait quand c’est son tour d’écrire un bloc et peut simultanément prouver ses droits à l’aide d’une signature numérique. Cette méthode empêche les attaquants de paralyser la blockchain en attaquant sélectivement chaque auteur suivant individuellement.

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