Quelle est la différence entre la preuve de travail et la preuve de mise?

Comprendre les mécanismes de base du consensus

Dans les réseaux de blockchain, la réalisation de l'accord entre les participants distribués est essentielle pour valider les transactions et maintenir l'intégrité du grand livre. Les deux méthodes dominantes utilisées pour y parvenir sont la preuve de travail (POW) et la preuve de mise en scène (POS) . Les deux servent le même objectif fondamental: empêcher les dépenses doubles et garantir que seuls des blocs valides sont ajoutés à la blockchain. Cependant, ils diffèrent considérablement par la façon dont ils sélectionnent les validateurs de blocage et sécurisent le réseau. Le POW repose sur le pouvoir de calcul, tandis que la POS dépend de la participation économique détenue par les participants.

Comment fonctionne la preuve de travail

La preuve de travail oblige les mineurs à résoudre des puzzles cryptographiques complexes en utilisant des ressources de calcul substantielles. Le premier mineur à résoudre le puzzle diffuse la solution au réseau pour la vérification. Une fois confirmée, le nouveau bloc est ajouté à la chaîne et le mineur reçoit une récompense de bloc. Ce processus est très compétitif et à forte intensité d'énergie. La difficulté du puzzle s'adapte périodiquement pour maintenir des temps de bloc cohérents, quel que soit le nombre de mineurs actifs.

• Les mineurs utilisent du matériel spécialisé comme les ASIC (circuits intégrés spécifiques à l'application) pour maximiser le taux de hachage.
• La consommation d'électricité est un coût opérationnel majeur, ce qui entraîne des préoccupations concernant l'impact environnemental.
• La sécurité est dérivée du coût élevé de l'acquisition et de l'exploitation des équipements d'extraction.
• La probabilité d'extraction d'un bloc est directement proportionnelle à la part du mineur de la puissance totale de hachage du réseau.

Étant donné que la résolution de ces puzzles nécessite des ressources réelles, l'attaque du réseau exigerait une quantité irréaliste d'énergie et de capital, ce qui rend Pow en sécurité contre la plupart des formes de manipulation.

Comment la preuve de la preuve fonctionne différemment

La preuve de mise remplace le travail informatique par l'engagement économique. Au lieu des mineurs, POS utilise des validateurs qui verrouillent une certaine crypto-monnaie comme pieu. Le protocole sélectionne les validateurs à proposer et à attester de nouveaux blocs en fonction de facteurs tels que la taille de leur pieu et la durée qu'il a été maintenue. Certains systèmes introduisent également le hasard pour empêcher la centralisation.

• Les validateurs doivent déposer une quantité minimale de pièces - comme 32 ETH dans le système POS d'Ethereum - pour activer leurs droits de validation.
• Si un validateur tente de tricher ou de valider les transactions frauduleuses, une partie ou la totalité de sa participation peut être réduite.
• Les récompenses sont réparties dans des pièces nouvellement créées et des frais de transaction, proportionnels à la participation honnête du validateur.
• La consommation d'énergie est considérablement plus faible car aucun calcul intensif n'est requis.

Ce changement réduit les obstacles liés au matériel et à l'électricité, permettant une participation plus large tout en maintenant la sécurité du réseau grâce à des incitations financières.

Comparaison des modèles de sécurité et des vecteurs d'attaque

Les hypothèses de sécurité en POW et POS sont fondamentalement différentes. En POW, la sécurité provient du coût de l'acquisition et de l'exécution du matériel minier. Un attaquant devrait contrôler plus de 50% du pouvoir de hachage total du réseau pour manipuler la blockchain - un scénario connu sous le nom d' attaque de 51% . L'exécution d'une telle attaque est prohibitive coûteuse et détectable en raison de changements soudains de la distribution du taux de hachage.

En revanche, le POS sécurise le réseau en rendant les attaques financièrement irrationnelles. Pour lancer une attaque de 51% dans un système POS, un adversaire doit acquérir plus de la moitié des jetons marqués. Cela nécessiterait non seulement un capital immense mais aussi déclencher des contre-mesures économiques:

• La valeur marchande du jeton augmenterait probablement alors que l'attaquant achète de grandes quantités, augmentant le coût de l'attaque.
• Les validateurs honnêtes peuvent se coordonner pour débarquer la chaîne et la liste noire l'acteur malveillant , en préservant la version légitime du grand livre.
• Les mécanismes de réduction des mécanismes pénalisent automatiquement le comportement malhonnête, réduisant le pieu de l'attaquant.

La pos attose ainsi la sécurité directement avec la valeur de la crypto-monnaie indigène et la rationalité économique des participants.

Efficacité énergétique et impact environnemental

L'une des différences les plus discutées entre POW et POS est leur empreinte environnementale. Les réseaux de prisonniers de guerre comme Bitcoin consomment de grandes quantités d'électricité, souvent comparables à l'utilisation annuelle des petits pays. Cette énergie est dépensée en continu pour les opérations de hachage, même lorsque le réseau est inactif.

POS élimine le besoin de calcul constant. Les validateurs exécutent un logiciel sur des ordinateurs ordinaires, consommant une puissance minimale. Par exemple, après que Ethereum est passé au POS en 2022, sa consommation d'énergie a chuté de plus de 99,9% . Cette réduction spectaculaire fait du POS une option plus durable, en particulier à mesure que le contrôle réglementaire sur les émissions de carbone augmente.

• La consommation d'énergie de POW est une fonctionnalité, pas un bug - elle assure la sécurité par le coût du monde réel.
• Le POS réalise la sécurité par le biais de sanctions économiques, réduisant la dépendance à l'égard des ressources physiques.
• Les critiques soutiennent que la dépense énergétique de POW soutient la stabilité du réseau dans certaines régions en utilisant un excès de puissance.

Malgré des vues différentes sur la consommation d'énergie, l'efficacité du POS n'est pas contestée d'un point de vue technique.

Considérations de décentralisation et d'accessibilité

La décentralisation est un principe central de la conception de la blockchain, et les deux modèles l'approchent différemment. POW permet à quiconque qui a du matériel de participer, mais au fil du temps, l'exploitation minière est devenue centralisée parmi les grandes piscines et les organisations qui peuvent se permettre des opérations à l'échelle industrielle. La concentration géographique dans les régions avec une électricité bon marché limite encore la décentralisation.

La POS abaisse les barrières d'entrée en termes d'énergie et d'équipement mais introduit des obstacles financiers. Il est nécessaire de posséder une participation importante pour être sélectionné comme validateur. Pour y remédier, de nombreux réseaux POS prennent en charge les pools d'allumage , où les utilisateurs combinent leurs jetons pour répondre aux exigences minimales et partager des récompenses proportionnellement.

• La mise en place en solo offre un contrôle total mais nécessite une configuration technique.
• Le jalon de la piscine réduit la responsabilité individuelle mais implique des frais de service.
• Certaines plates-formes offrent des dérivés de jalonnement liquide (par exemple, Steth), permettant aux utilisateurs d'échanger des actifs marqués tout en gagnant des récompenses.

Bien que la POS favorise la participation économe en énergie, des préoccupations demeurent concernant la concentration de richesse influençant les droits de validation des blocs.

Questions fréquemment posées

Une blockchain Pow peut-elle passer à POS? Oui, une blockchain peut passer de POW à POS via une fourchette dure ou une mise à niveau du protocole. Ethereum a terminé cette transition en septembre 2022 au cours de la «fusion», changeant son mécanisme consensuel tout en préservant les soldes du compte et l'historique des transactions. Ces mises à niveau nécessitent des tests approfondis, un consensus communautaire et une coordination entre les opérateurs de nœuds et les développeurs.

Que se passe-t-il si un validateur POS est hors ligne? Si un validateur se déconnecte temporairement, il peut manquer des récompenses. Les temps d'arrêt prolongés peuvent entraîner des pénalités appelées «réduction des pieus de frappe» ou partielle, selon les règles du réseau. La plupart des systèmes permettent aux validateurs de déléguer la surveillance de la disponibilité aux services tiers pour éviter les pénalités accidentelles.

Pow est-il obsolète maintenant que le POS existe-t-il? Non, Pow n'est pas obsolète. Bitcoin et plusieurs autres crypto-monnaies majeures continuent d'utiliser POW en raison de sa sécurité et de sa résistance prouvées à certains types de manipulation. Certains développeurs et utilisateurs préfèrent POW pour sa simplicité et ses antécédents à long terme, malgré ses coûts énergétiques.

Les réseaux POS ont-ils encore des mines? Non, les réseaux POS n'impliquent pas l'exploitation minière au sens traditionnel. Il n'y a pas de résolution de puzzle de calcul. Au lieu de cela, de nouveaux blocs sont créés via un processus appelé «forgeage» ou «frappe» , où les validateurs sont choisis pour créer des blocs en fonction de leur pieu et d'autres critères spécifiques au protocole.