Qu'est-ce que la Preuve de Travail (PdT - Proof of Work)?
Les Principes de Base
La Preuve de Travail (PoW) est un algorithme de consensus couramment utilisé par les réseaux blockchain pour sécuriser les transactions et empêcher la double dépense. Satoshi Nakamoto a présenté le PoW dans le livre blanc du Bitcoin en 2008. Toutefois, des technologies similaires existaient déjà auparavant. L'un des premiers exemples d'algorithmes PoW est HashCash d'Adam Back, qui a été conçu pour réduire le spam en exigeant des expéditeurs qu'ils effectuent un certain calcul avant d'envoyer un courrier électronique. Le coût de calcul serait négligeable pour les utilisateurs légitimes, mais pourrait rapidement s'accumuler pour ceux qui envoient des courriels non sollicités en masse.
Évitez les Dépenses Doubles en Matière de Monnaie Numérique
La monnaie numérique présente un défi unique : la possibilité de double dépense. Il y a double dépense lorsque les mêmes fonds sont dépensés plus d'une fois. Ce terme est exclusif au contexte de l'argent numérique. Contrairement à l'argent physique, où il est impossible de dépenser deux fois le même billet, l'argent numérique peut être facilement dupliqué. Pour éviter que la valeur de la monnaie ne s'effondre en raison de la double dépense, il est nécessaire d'empêcher les gens de copier et de dépenser les mêmes unités à différents endroits.
La Nécessité d'une Preuve de Travail (PoW)
La Preuve de Travail (POW) est un élément essentiel de la technologie blockchain. Lorsqu'un utilisateur diffuse une transaction sur le réseau, celle-ci n'est pas immédiatement valide. Elle doit d'abord être ajoutée à la blockchain. La blockchain agit comme une grande base de données à laquelle chaque utilisateur peut accéder, ce qui lui permet de vérifier si des fonds ont déjà été dépensés.
Pour comprendre ce concept, imaginez que vous et vos trois amis disposez d'un bloc-notes. Chaque fois qu'un transfert d'unités est effectué, il est enregistré sur le bloc-notes. Cependant, chaque transaction fait également référence à la transaction d'où proviennent les fonds. Par exemple, si Bob paie deux unités à Carole, l'écriture dira : "Bob paie deux unités à Carole à partir de cette transaction antérieure avec Alice". Ce système crée un registre traçable de toutes les unités et empêche de dépenser deux fois les mêmes fonds.
Cette approche fonctionne bien pour les petits groupes, mais elle n'est pas adaptée à l'échelle. Lorsque vous avez un groupe de 10 000 participants, il est difficile de trouver une personne suffisamment digne de confiance pour gérer le bloc-notes. C'est là qu'intervient PoW. Grâce à une combinaison de théorie des jeux et de cryptographie, PoW garantit que les utilisateurs ne dépensent pas des fonds qu'ils n'ont pas le droit de dépenser. Il permet à quiconque de mettre à jour la blockchain conformément aux règles du système, ce qui supprime la nécessité d'un tiers de confiance.
Comment Fonctionne le PoW?
Les transactions ne sont pas ajoutées une à une, mais regroupées en blocs. Après avoir annoncé les transactions au réseau, l'utilisateur qui crée un bloc les inclut dans un bloc candidat. Les transactions ne sont valables que lorsque le bloc candidat est confirmé, ce qui signifie qu'il a été ajouté à la chaîne de blocs.
Pour ajouter un bloc à la blockchain, les mineurs doivent utiliser leurs ressources, en particulier leur puissance de calcul, comme l'exige la preuve de travail. La tâche des mineurs consiste à hacher les données des blocs jusqu'à ce qu'ils trouvent la solution d'une énigme.
Dans le cadre de la preuve de travail, les mineurs doivent fournir des données dont le hachage correspond à certaines conditions, ce qui se fait par le biais d'un jeu de devinettes. Ils prennent des informations sur toutes les transactions qu'ils veulent ajouter, ainsi que d'autres données importantes, puis les hachent avec un élément d'information variable appelé "nonce". Ils doivent les hacher jusqu'à ce qu'ils trouvent un hachage qui satisfasse aux conditions fixées par le protocole, ce qui leur donne le droit de diffuser le nouveau bloc sur le réseau.
S'ils trouvent un hachage valide, ils seront récompensés par de la crypto-monnaie. Toutefois, la tricherie n'est pas envisageable, car tout bloc comprenant une transaction non valide sera automatiquement rejeté par le réseau. Le système garantit cela grâce à la cryptographie à clé publique, qui permet aux utilisateurs de vérifier si quelqu'un a le droit de déplacer les fonds qu'il tente de dépenser.
La Preuve de Travail est un processus coûteux, mais elle rend la tricherie coûteuse et l'honnêteté rentable. Par conséquent, on attend des mineurs rationnels qu'ils se comportent de manière à garantir des revenus. Les conditions applicables aux principales crypto-monnaies sont aujourd'hui extrêmement difficiles à remplir, ce qui complique encore le processus. Toutefois, il est possible de vérifier la validité d'un bloc sans dépenser beaucoup de puissance de calcul.
La Preuve de Travail (Proof of Work) ou la Preuve d'Enjeu (Proof of Stake)
Ces dernières années, les blockchains ont de plus en plus tendance à passer de la preuve de travail à la preuve d'enjeu (PoS) ou à l'adopter dès le départ. Examinons les avantages de la PoS par rapport à la PoW pour comprendre pourquoi de plus en plus de projets la choisissent.
Dans la PoS, les mineurs sont remplacés par des validateurs, qui sont sélectionnés au hasard et qui, s'ils sont choisis, doivent proposer un bloc. Si le bloc est valide, les validateurs seront récompensés par des frais de transaction. Cependant, tout le monde ne peut pas devenir validateur, car le protocole choisit les participants en fonction d'une série de facteurs. Pour être éligibles, les validateurs doivent miser un montant prédéterminé de la monnaie locale de la blockchain. Cette mise sert de dépôt de garantie, et si un validateur se révèle malhonnête, sa mise lui sera retirée à titre de pénalité.
L'un des principaux avantages de la PoS est son empreinte carbone réduite. Étant donné qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des fermes minières très puissantes dans le cadre de la PoS, l'électricité consommée ne représente qu'une fraction de celle utilisée dans le cadre de la PoW.
Bien que la PoS soit actuellement mise en œuvre avec beaucoup d'enthousiasme, elle doit encore faire ses preuves à grande échelle. Le minage est le seul algorithme de consensus qui a permis de garantir des transactions d'une valeur de plusieurs billions de dollars en un peu plus d'une décennie, bien qu'il soit perçu comme un gaspillage. Pour déterminer si le PoS peut rivaliser avec la sécurité du PoW, le jalonnement doit faire l'objet de tests approfondis afin de garantir sa fiabilité à long terme.
La Conclusion de l'accord
Le problème de la double dépense a été efficacement résolu par la preuve de travail, une solution fiable et sécurisée qui a éliminé le besoin d'entités centralisées pour empêcher que les mêmes fonds soient dépensés deux fois. En utilisant la cryptographie, les fonctions de hachage et la théorie des jeux, les membres d'un écosystème décentralisé peuvent parvenir à un consensus sur l'état d'un grand livre financier.