Qu’est-ce que la preuve d’activité de l’algorithme de consensus hybride ?

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Différence entre l’algorithme de preuve d’activité et l’algorithme de preuve de travail de Bitcoin

Vous avez probablement entendu parler des algorithmes de consensus de crypto-monnaies Proof of Work (PoW) et Proof of Stake (PoS) et de la façon dont ils ajoutent de la valeur à l’extraction de crypto-monnaies.

Bitcoin utilise PoW, et Ethereum est prêt à passer à PoS. Les deux sont les algorithmes de consensus dominants dans l’espace des crypto-monnaies, mais un algorithme cherche à améliorer à la fois PoW et PoS via un hybride des deux : La preuve d’activité (PoA).

Qu’est-ce que la preuve d’activité et que peut-elle accomplir exactement ?

Le PoA est un algorithme de consensus de blockchain qui combine les meilleurs aspects du PoW et du PoS. Il est décrit par ses créateurs comme « une extension élaborée du protocole Bitcoin (PoW) » pour remédier aux menaces probables pour la sécurité.

L’idée de PoA est venue de quatre personnalités influentes de la communauté des crypto-monnaies, l’une d’entre elles étant le fondateur de Litecoin, Charlie Lee.

Dans leur livre blanc Proof of Work, publié en 2014, quatre auteurs ont écrit qu’en combinant les pouvoirs de PoW et PoS, PoA « offre une bonne sécurité contre les attaques futures éventuellement pratiques sur le bitcoin, et a une pénalité relativement faible en termes de communication réseau et d’espace de stockage. »

En d’autres termes, la PoA vise à améliorer la sécurité globale du PoW de Bitcoin et à fournir aux mineurs les avantages du PoS sans trafic réseau supplémentaire.

Comment fonctionne la preuve d’activité ?

Comme indiqué dans le document, l’algorithme PoA commence par le PoW et se termine par le PoS. Mais au milieu du minage d’un bloc, PoA introduit ce qu’on appelle une sous-routine « follow-the-satoshi », dans laquelle l’algorithme transforme une certaine valeur pseudo-aléatoire en un satoshi (la plus petite unité de la crypto-monnaie) qui est choisi uniformément parmi tous les satoshis qui ont été frappés jusqu’à présent ».

Le fonctionnement du PoA, selon la proposition de PoA :

Le minage commence avec le PoW. Un mineur dépense de l’énergie de hachage pour générer un en-tête de bloc vide.

L’en-tête de bloc généré avec succès est diffusé sur le réseau PoA.

La sous-routine follow-the-satoshi est alors invoquée : les mineurs du réseau qui sont en ligne vérifient alors si l’en-tête de bloc diffusé est valide ou non. Lors de la validation, ils vérifient également s’ils sont ou non les « chanceux » détenteurs du satoshi généré aléatoirement.

C’est à ce stade que le PoS prend place. Selon Charlie Lee, les « chanceux » choisis sont « répartis de manière égale en fonction des pièces détenues. » Cela signifie que si A possède 200 pièces et B 100, A a deux fois plus de chances d’être l’heureux gagnant ».

Les « heureux gagnants » doivent ensuite signer le hachage de l’en-tête du bloc, conformément au protocole PoW standard, et diffuser leur signature sur le réseau PoA.

Ce processus se poursuit jusqu’à ce que le dernier « gagnant » signe le bloc et procède à la création d’un en-tête de bloc enveloppé, qu’il diffuse au réseau PoA pour validation.

Les récompenses générées par les blocs sont alors partagées entre le dernier mineur et le ou les heureux gagnants.

Si les « gagnants » sélectionnés ne sont pas présents pour signer un hachage, le protocole passe au bloc gagnant suivant. Ce processus se répète jusqu’à ce que le bloc obtienne les signatures requises du premier mineur et de tous les « gagnants ».

Preuve d’activité : Le pour et le contre

Le principal avantage du PoA est sa sécurité renforcée : en combinant les forces du PoW et du PoS, le PoA minimise considérablement le risque d’une attaque à 51 %.

En effet, un attaquant doit submerger les systèmes de PoW et de PoS, c’est-à-dire avoir un taux de hachage de plus de 50 % et posséder un nombre important de pièces, avant de pouvoir détruire le PoA.

Les partisans du PoA affirment que l’étape du follow-the-satoshi permet de mesurer le niveau de participation des mineurs et des parties prenantes sur le réseau, ce qui les incite à participer au processus de validation.

À son tour, en permettant aux nœuds PoW et PoS d’interagir les uns avec les autres, le PoA favorise une « topologie de réseau améliorée ».

Cependant, la fusion du PoW et du PoS nécessite également de doubler la puissance de calcul nécessaire à l’exécution du protocole.

Cela entraîne une consommation excessive de carbone, ce qui est évidemment nuisible à l’environnement.

Bien que le PoA revendique des frais de transaction plus faibles, l’exécution d’un algorithme de consensus exigeant en termes de calcul comme le PoA nécessite un matériel de minage avancé, un investissement lourd pour certains mineurs.

Certains membres de la communauté cryptographique pensent également que, malgré un processus de validation plus robuste, le PoA ne mettra pas fin au problème de la double signature.

Certaines crypto-monnaies utilisent-elles la preuve d’activité ?

Au moment de la rédaction de cet article, il n’y a que deux crypto-monnaies qui utilisent la PoA :

Decred (DCR) : les nouveaux blocs sont minés toutes les 5 minutes dans Decred. Lorsque de nouveaux blocs sont minés, 60% de la récompense du bloc va aux mineurs PoW, 30% va aux détenteurs de PoS, et les 10% restants reviennent au financement du développement du protocole.

Espers (ESP) : lancé en 2016, ESP se présente comme un projet de blockchain dont l’objectif est de « proposer une messagerie sécurisée, des sites web sur la chaîne et une expérience globale agréable pour l’utilisateur. »

La preuve d’activité est sécurisée mais énergivore

PoA est un algorithme de consensus ambitieux qui fusionne le meilleur de PoW et PoS et fournit des couches de défense supplémentaires à une blockchain.

Cependant, comme nous l’avons souligné ci-dessus, le protocole a toujours ses inconvénients et ne permet pas de prévenir complètement les attaques de blockchain.

Néanmoins, PoA est un exemple concret de la manière dont les chercheurs en blockchain tentent constamment d’améliorer les algorithmes de consensus pour permettre des transactions plus sûres et plus rentables.

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