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De Bitcoin à Solana : Les différences entre Preuve de Travail (PoW) et Preuve d'enjeu (PoS)

Proof of Work (PoW), Proof of Stake (POS), que de termes complexes qui pourtant, si vous vous intéressés à l’écosystème crypto (et si vous êtes ici, c’est que oui !), sont essentiels à comprendre. En effet, ces deux “preuves” désignent une brique primordiale au bon fonctionnement d’une blockchain : son consensus.


Dans cet article, nous allons revenir sur ces différents termes, afin qu’à la fin, vous soyez des experts sur ces sujets ! Pas de panique, ici nous ne rentrerons pas dans la technique, il s’agit plutôt d’expliquer le fonctionnement général de ces éléments tout en prenant du recul sur les avantages et inconvénients de chacun. Installez-vous confortablement, la leçon peut démarrer.


Introduction aux consensus


Une alternative nouvelle dans un monde centralisé


Avant de reparler de Proof of Work ou de Proof of Stake, il faut d’abord comprendre ce qu’est un consensus. Et pourquoi ce dernier est primordial au bon fonctionnement d’une blockchain.


Commençons par rappeler les bases. Une blockchain est un registre distribué permettant un transfert de valeur (information, monnaie, preuve, etc.) de manière décentralisée et sans tiers de confiance.


Aujourd’hui, tous nos échanges sont dits centralisés et sécurisés par des tiers de confiance. Prenons différents exemples illustrant ces tiers de confiance :

  • Banques pour le transfert d’argent

  • Google pour les mails (ou autre gestionnaire de mails)

  • GAFA pour nos échanges réguliers (Messenger, WhatsApp, etc.)

  • Notaires/Avocats pour nos preuves de propriétés comme une maison


Ce fonctionnement est d’ailleurs facilement compréhensible. Seriez-vous prêt à acheter ou vendre une maison sur la simple bonne foi de votre interlocuteur ? Si ce dernier décide de réclamer la propriété de la maison ensuite, comment prouvez-vous qu’elle est bien à vous désormais ?


Les tiers de confiance ont ce rôle : permettre des échanges entre les humains là où la confiance n’est pas naturelle. Et ils semblent indispensables. A moins que nous trouvions une alternative fiable permettant de se passer totalement de confiance ? C’est à ce stade que surgissent Bitcoin (BTC), sa blockchain et les cryptomonnaies. Et ces derniers reposent tous sur des blockchains avec un consensus.


blockchain et consensus, l'un ne va pas sans l'autre

Pourquoi un consensus est-il nécessaire pour une blockchain ?


Comme nous l’avons vu précédemment, le principe inhérent à une blockchain est sa décentralisation. Ici, aucun tiers de confiance n’est présent. Et pourtant, des échanges sont possibles sur ce réseau. Pourquoi ?


En partie grâce à ce fameux consensus. Ce dernier va permettre d’établir des règles pour permettre à un groupe (dans le cas présent composé d’individus) d’aboutir à une décision commune malgré des divergences potentielles.


Nous utilisons tous les jours des consensus plus ou moins complexes :

  • Élection d’un président à la majorité

  • Suivre l’avis d’un leader (désigné ou naturel)

  • Débattre de ce qu’on mangera ce midi avec les collègues

Dès que vous prenez une décision collective, une forme de consensus apparaît alors.

Dans le cadre d’une blockchain, puisqu’il n’existe aucun tiers de confiance permettant de prendre des décisions pour vous, il faut bien se mettre d’accord sur comment le remplacer. Et bien entendu, il faut que cette solution soit fiable, sans corruption ou triche possible.

La Proof of Work et la Proof of Stake sont deux formes de consensus différentes permettant d’about au résultat escompté.


Comment donner sa confiance en des inconnus ?


Récapitulons ce que nous avons vu jusqu’ici :

  • Dans notre société, les échanges importants sont centralisés et régulés par des tiers de confiance

  • Les cryptomonnaies se proposent comme une alternative décentralisée sans tiers de confiance

  • Les consensus doivent alors permettre de mettre le groupe d’accord et d’avoir confiance aux autres

Nous arrivons alors à un écueil important : pourquoi irais-je accorder de la confiance à des inconnus pour sécuriser mes échanges ? Ou pire, pourquoi n’irais-je pas moi-même “sécuriser” les échanges afin d’en tirer profit personnellement ?


Vous pourriez pourquoi pas compter sur la bonté et l’altruisme de l’humain mais ce serait être utopique (bien que des projets cryptomonnaies existent ainsi mais toujours à petite échelle). Non, l’Homme est un être cupide et dans le monde actuel, seul l’argent permet de mettre tout le monde d’accord.


La Proof of Work ainsi que la Proof of Stake répondent tous deux à cette problématique, et nous allons voir dans la suite de cet article comment.


Qu’est-ce que la Proof of Work ?


Définition


La Proof of Work (PoW) ou “preuve de travail” en français est un consensus qui a vu le jour dans les années 1990 et dont la première mise en œuvre se prénomme Hashcash, développé par un certain Adam Back (personnage important pour Bitcoin).


Deux mineurs de Bitcoin (BTC)

La Proof of Work requiert l’exécution d’une tâche qui peut, par exemple, prendre la forme d’un calcul. Dans le cadre des cryptomonnaies, c’est bien souvent ce qui est demandé : résoudre une énigme mathématique plus ou moins complexe. Pour résoudre cette énigme, pas d’autre choix que d’utiliser la puissance de calcul d’un ordinateur.


Si vous souhaitez participer au consensus et donc aider à la sécurisation et aux échanges, vous êtes obligés d’aider à la résolution de l’énigme, ce qui vous coûtera donc de l’électricité (pour faire tourner votre ordinateur).


Dès lors, dans l’écosystème cryptomonnaie, vous êtes ce qu’on appelle couramment un “mineur” (comme pour aller récupérer de l’or dans les mines).


La résolution de l’énigme mathématiques est une compétition : le mineur qui la résout en premier impose sa vision aux autres mineurs, et une nouvelle énigme peut alors commencer.


Avantages


La Proof of Work comprend deux principaux avantages :

  • Ouvert à tout le monde

  • Extrêmement bien sécurisé

Ces derniers permettent à la preuve de travail d’être utilisée dans différents projets crypto et d’être reconnue comme un des consensus majeurs de l’écosystème.

Parmi les différents consensus existants, la Proof of Work est d’ailleurs le consensus le plus sécurisé et robuste qui existe aujourd’hui.


Inconvénients


Peut-être en avez-vous déjà entendu parler, mais on fait souvent le procès de la Proof of Work vis-à-vis de son impact écologique. En effet, dans un monde où le réchauffement climatique préoccupe de plus en plus (nous vous épargnerons la morale ici), les dépenses énergétiques perçues comme trop importante ou inutile sont souvent pointées du doigt.

La Proof of Work n’y échappe pas et il faut reconnaître qu’elle est consommatrice d’électricité, surtout en comparaison des autres consensus existants.


La Terre impactée par le réchauffement climatique

Néanmoins, il faut modérer ces propos en remettant les choses en perspective. Quel est le prix à payer pour la sécurité d’un tel réseau ? Chacun placera le curseur à hauteur de ses convictions.


Si pour vous la blockchain est inutile, alors la PoW est un désastre écologique encore plus important que les vidéos de chatons sur internet. Au contraire, si vous pensez qu’un réseau décentralisé est important pour l’humanité, alors le prix de la preuve de travail vous semblera bien moindre.


Cryptomonnaies utilisant le PoW


Les cryptomonnaies utilisant la Proof of Work sont multiples, mais nous y retrouvons les plus connues :

  • Bitcoin (BTC) ;

  • Ethereum (ETH) ;

  • Litecoin (LTC) ;

  • Bitcoin Cash (BCH).

Bitcoin est la première des cryptomonnaies à avoir utilisé la Proof of Work. C’est aussi la plus connue des cryptos.


D’ailleurs, le BTC n’a jamais connu le moindre hack depuis son lancement en 2009. Coïncidence ? Avec les mathématiques, on ne rigole pas !


Petite mention spéciale pour Ethereum qui est actuellement en transition vers Ethereum 2.0 et qui passera alors en Proof of Stake. La transition est alors toute trouvée pour vous introduire ce second consensus.


Qu’est-ce que la Proof of Stake ?


Définition


La Proof of Stake (PoS) ou “preuve d’enjeu” en français est un consensus qui, tout comme la Proof of Work, permet la décentralisation d’une blockchain.


Néanmoins, ce consensus se différentie fortement de la Proof of Work de par sa nature. En effet, là où vous utilisiez de la puissance de calcul pour la PoW, la Proof of Stake demande à l’utilisateur de prouver la possession d’une quantité de cryptomonnaie pour participer au consensus.


Ici, pas besoin de dépenser la moindre énergie donc. Si vous souhaitez participer au réseau et le sécuriser, il faut avant tout commencer par investir dans ce même réseau en détenant une partie de ses tokens.


Nous retrouvons ici un mécanisme similaire à la Proof of Work : l’utilisateur doit mettre en jeu de l’argent pour prouver sa bonne foi (au travers d’énergie dépensée ou de jetons détenus). Plus vous possédez de jetons de la chaîne, plus vous aurez de chance d’être sélectionné comme validateur.


Un empilement de jetons comme la Proof of Stake

La preuve d’enjeu est arrivée dans la dernière décennie et est rapidement devenue à la mode pour être aujourd’hui le deuxième consensus le plus utilisé. De plus, de nombreux dérivés de la PoS ont vu le jour par la suite comme la preuve de possession (PoH), la preuve d’utilisation (PoU) ou encore la preuve d’enjeu déléguée (DPoS).


Avantages


L’avantage majeur de la Proof of Stake réside dans son fonctionnement en lui-même. Prouver que vous détenez des jetons de la chaîne n’est pas compliqué. C’est pourquoi la PoS est reconnue comme étant un consensus écologique puisque ne dépensant quasiment aucune énergie.


De nombreuses blockchains ont fait le choix d’adopter la preuve d’enjeu ou un de ses dérivés pour des raisons vertes.


L’autre avantage est qu’il ne demande pas de connaissances particulières à l’utilisateur. En effet, aucun matériel spécifique n’est requis.


Inconvénients


Le principal reproche à la Proof of Stake provient du choix de ses validateurs. En effet, ce sont ceux qui détiennent le plus de jetons qui ont le plus de chance de valider les nouveaux blocs et donc de toucher les futures récompenses.


Nous avons alors un effet “boule de neige” avec les plus gros portefeuilles qui accaparent toute la génération de la cryptomonnaie et qui grossissent encore plus, entrant dans un cercle sans fin (vicieux ou vertueux, à vous d’en juger).


Ce phénomène tend à dé-décentraliser (on peut aussi dire “recentraliser”) la blockchain utilisant la PoS, ce qui est plutôt contraire à son idéologie de base. Mais c’est une contrepartie à son peu d’énergie dépensée.


Cryptomonnaies utilisant PoS


Voici quelques exemples de cryptomonnaies utilisant la Proof of Stake :

  • Solana (SOL) ;

  • Cardano (ADA) ;

  • Algorand (ALGO) ;

  • Tezos (XTZ) ;

  • Et bientôt Ethereum 2.0.

La preuve d’enjeu a de nombreux soutiens dans l’écosystème cryptomonnaie et profite d’une excellente image.


PoW vs PoS : qui remporte le match ?


Trilemme des blockchains

Avant de s’intéresser à qui gagne ou qui perd ce match, il faut comprendre une autre notion propre aux cryptomonnaies : le trilemme des blockchains. Derrière ce nom barbare se cache un fait bien plus simple. Toutes les blockchains cherchent à optimiser 3 points. Néanmoins, elles ne peuvent en avoir que 2 sur les 3 parmi :

  1. Sécurité ;

  2. Décentralisation ;

  3. Vitesse.


Trilemme des blockchains

Le choix parmi ces trois caractéristiques ne dépend pas que du consensus. Néanmoins, il peut avoir un impact dessus.


Par exemple, nous avons vu que la Proof of Work était extrêmement sécurisée, tandis que la Proof of Stake avant tendance à réduire la décentralisation sur le long terme.


C’est pourquoi il est intéressant d’avoir ce trilemme en tête et de comprendre ce que cherche à faire une blockchain avant de juger son choix de consensus.


Différentes visions


Au final, vous l’aurez compris, il n’y a pas vraiment de gagnant définitif entre PoW et PoS. Ces deux consensus ont des différences fortes et proposent deux visions d’un même monde : celui des échanges décentralisés.


Différents critères pourront vous diriger plutôt vers la preuve de travail ou vers la preuve d’enjeu, selon vos affinités personnelles et vos convictions.


Il ne faut pas oublier non plus que les cryptomonnaies sont encore récentes, et là où la Proof of Work a plus de 13 ans d’expérience avec Bitcoin, la Proof of Stake est encore très récente. Il nous manque donc des données pour prendre du recul et trancher sur la question.


Que ce soit en Proof of Work, Proof of Stake ou autre, toutes les blockchains doivent choisir un consensus. Ce consensus va permettre de sécuriser la blockchain et de se passer de tiers de confiance.


La preuve de travail et la preuve d’enjeu font tous les deux partie d’une même famille de consensus : les consensus Nakamoto. Depuis peu, une nouvelle famille de consensus est apparue : Avalanche. Cette famille est notamment représentée par la cryptomonnaie AVAX qui l’a adopté.


Cette famille de consensus, rendue possible par une équipe anonyme, ouvre la voie a des possibilités nouvelles. Il se dirait même que le trilemme des blockchains serait résolu avec Avalanche. Mais pour le moment, nous sommes loin d’avoir le recul nécessaire pour affirmer cela, et la Proof of Work et la Proof of Stake ont très bien fait leur preuve jusqu’ici.

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