Processus clés dans la sécurisation des blockchains et la validation de nouveaux blocs, la preuve de travail est aujourd'hui concurrencée par la preuve d'enjeu.
Nous sommes en 1993 lorsque Cynthia Dwork, informaticienne américaine, et Moni Naor, chercheur en informatique théorique israélien, posent les bases du fonctionnement de la blockchain. Ils décrivent notamment le consensus permettant la création des nouveaux blocs. Concept mis en pratique 15 ans après par Satoshi Nakamoto, qui met en place le consensus proof of work au sein de la blockchain Bitcoin. Plus de 10 ans plus tard, ce consensus a largement fait ses preuves mais souffre de certains défauts, que la preuve d'enjeu entend bien corriger...
Voici un résumé complet des informations dont vous avez besoin pour connaître les caractéristiques propres aux preuves d'enjeu et de travail, ainsi que les différences qui les opposent.
La Preuve de Travail (Proof of Work)
La preuve de travail fait partie du consensus de validation utilisé dans le cadre de la création de nouveaux blocs au sein d'une blockchain. Ce protocole est actuellement utilisé par de nombreuses cryptomonnaies, notamment par la plus répandue et la plus populaire de toutes, le Bitcoin. Les blockchains étant à la fois des bases de données et des systèmes d'échanges, elles se développent par le contrôle, la validation, et l'ajout constant de nouveaux blocs à leur chaîne. Pour ce faire, ce sont les membres du réseau eux-mêmes qui effectuent le travail de vérification et d'adjonction. Dans le cadre de la preuve de travail, ces membres actifs sont appelés "mineurs".
Le minage s'inscrit directement dans le consensus nécessaire à la validation d'un bloc de données. D'une part, le mineur doit vérifier la conformité des données entrantes, et d'autre part, il doit fournir la preuve de travail. Fondement du minage, la preuve de travail consiste à calculer le hash d'un nouveau bloc potentiel à partir des données dudit bloc et d'une variable, appelée "nonce". Cette variable pouvant modifier la valeur du hash du tout au tout, un nombre de possibilités colossal doit être testé par le mineur pour espérer trouver la valeur correcte. Cette complexification du calcul est purement artificielle et volontaire ; elle vise à sécuriser au maximum le système. L'obtention de la preuve de travail dépend donc de la puissance de calcul brute dont dispose le mineur, c’est-à-dire de la puissance de son matériel informatique.
En effet, plus la blockchain se développe, plus les preuves de travail nécessitent des calculs longs et énergivores. Le premier mineur à fournir la preuve de travail au reste du réseau obtient le droit de miner le nouveau bloc, et touche une récompense sous la forme de tokens dans la cryptomonnaie correspondante.
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La Preuve d'Enjeu (Proof of Stake)
La preuve d'enjeu est elle aussi un processus entrant dans la validation des nouveaux blocs d'une blockchain. Elle a été conçue en réaction aux défauts inhérents à la preuve de travail. Point de calcul complexe et énergivore dans le consensus proof of stake, et point de minage ; les membres actifs du réseau, appelés "minters" ("forgeurs" en Français) mettent en jeu une certaine quantité de jetons en leur possession, afin d'obtenir le droit d'ajouter un nouveau bloc à la chaîne.
Le fait de confier la validation des blocs aux nœuds les mieux pourvus en jetons garantit la sécurité du système. En effet, la conformité des données est capitale pour les forgeurs, qui verraient la valeur de leurs jetons chuter en cas de défaillance sécuritaire. Ainsi, un forgeur est sélectionné aléatoirement par la blockchain, parmi les membres les plus riches en tokens, pour effectuer le travail. Une fois sa tâche accomplie, le minter reçoit une récompense en jetons, comme dans le cadre du consens proof of work.
Preuve de Travail (Proof of Work) VS Preuve d'Enjeu (Proof of Stake)
- La preuve de travail est testée depuis plus de 10 ans et son efficacité en termes de sécurité n'est plus à démontrer. La preuve d'enjeu est plus récente, mais séduit déjà de nombreux acteurs du marché, dont Ethereum, qui a prévu de basculer vers ce type de consensus.
- La preuve de travail est particulièrement énergivore, ce qui pose à la fois des problèmes de lenteur des transactions, et de considérations écologiques. À l'inverse, la preuve d'enjeu ne consomme que très peu d'énergie en comparaison, et offre une vitesse d'échange des données bien supérieure.
- La preuve de travail pose un important problème de centralisation : alors que les cryptomonnaies se veulent décentralisées, la course à la puissance informatique imposée par le consensus proof of work a conduit à la formation de mining pools monopolisant le marché. Cependant, c'est un problème qui n'est pas totalement écarté dans le cadre de la preuve d'enjeu, qui conduit à un système de type oligarchique : les membres les plus riches s'enrichissent de plus en plus.
- La preuve de travail permet de sécuriser efficacement le réseau : en plus de 10 ans, Bitcoin n'a jamais été hacké. Seul un hacker disposant de 51% de la blockchain serait en mesure de la falsifier, ce qui est quasiment impossible. La preuve d'enjeu fournit une sécurité moins importante, étant donné que la dépense énergétique nécessaire à une attaque du réseau est beaucoup plus faible.
Preuve de travail et preuve d'enjeu sont donc tous deux des processus permettant de valider et de sécuriser les transactions au sein d'une blockchain. Le premier, utilisé depuis l'origine des cryptomonnaies, a largement fait ses preuves au niveau de la sécurité, mais entraîne une dépense d'énergie exponentielle ainsi qu'une centralisation autour de pools miniers. Le second, plus récent, tente de pallier ces défauts, et y parvient parfaitement en ce qui concerne l'énergie dépensée et la vitesse des transactions. Toutefois, il pose également un problème de centralisation et sa sécurité semble plus faillible. L'avenir nous dira, notamment avec le passage d'Ethereum au consensus proof of stake, lequel des deux surpasse l'autre.
