La preuve de travail désigne l'obtention, par le mineur d'une blockchain, du hash permettant la validation d'un bloc. Sa recherche nécessite une puissance de calcul informatique élevée.
La preuve de travail, processus clé de la sécurisation des blockchains
À l'origine, la preuve de travail est une mesure sécuritaire ayant pour objectif de limiter les risques d'attaques informatiques et les phénomènes de spam sur un réseau. Le concept de cette mesure est tout d'abord avancé par Cynthia Dwork d'Harvard, et Moni Naor de l'Institut Weizmann, en 1993. Par la suite, la preuve de travail est réellement formalisée en 1999 par Markus Jakobsson et Ari Juels. La preuve de travail ("proof of work" en anglais) est aujourd'hui un processus faisant partie du système de consensus au cœur du fonctionnement des blockchains.
En effet, les blockchains étant des systèmes de stockage et de transmission de données décentralisés, leur système de sécurité est fondé sur la validation de chaque nouveau bloc par les membres du réseau eux-mêmes : les mineurs. Cette validation ne devient effective que dans le cas d'un consensus, obtenu à la fois par la vérification concrète des données relatives au bloc, et par la preuve de travail. La preuve de travail est la base du minage. Elle a été conçue afin de rendre la validation d'un bloc artificiellement complexe et coûteuse en énergie, dans le but de sécuriser au maximum la blockchain. La preuve de travail consiste, pour le mineur, à calculer le hash d'un bloc en attente de validation, à partir des données du bloc et d'une variable (appelée "nonce"), pouvant modifier la valeur du hash en un nombre colossal de possibilités différentes. Le mineur doit trouver un hash commençant par un certain nombre de zéros. Plus le nombre de zéros est élevé, plus le hash sera difficile à déterminer. C'est ainsi que la difficulté du travail de minage est ajustée, de manière à ce que l'obtention de la preuve de travail nécessite toujours la même durée (dix minutes dans le cas du bitcoin), malgré l'augmentation de la puissance informatique des utilisateurs.
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Par conséquent, trouver le bon hash est en réalité un concours de puissance de calcul brute conservant une grande part de chance, et dont l’objectif est d’être le premier mineur à déterminer le hash du bloc parmi une quantité astronomique de possibilités. Le premier mineur à apporter la preuve de travail en trouvant le bon hash est rémunéré pour avoir effectué la validation d'un nouveau bloc. La preuve de travail est donc un système nécessitant un travail complexe et énergivore, mais dont la vérification par un tiers est tout à fait aisée. Le système de la preuve de travail présente donc l'inconvénient majeur d'être incroyablement coûteux en énergie.
En effet, ce n'est pas un seul mineur qui effectue les milliers de milliards de calculs informatiques nécessaires à l'obtention du hash, mais bien la totalité des mineurs de la blockchain en même temps. Par conséquent, l'énergie colossale dépensée par les mineurs qui ne trouveront finalement pas le bon hash est totalement perdue. Toutefois, le système de la preuve de travail a réalisé le tour de force de sécuriser, à l'échelle mondiale, des réseaux publics décentralisés tels que les blockchains.
