Quels sont les différents types d'algorithmes consensus?

Preuve de travail et son rôle dans la sécurité de la blockchain

1. La preuve de travail (POW) est l'un des mécanismes consensus les plus anciennes et les plus largement reconnus, à l'origine mis en œuvre par Bitcoin. Les mineurs sont en concurrence pour résoudre des puzzles cryptographiques complexes, nécessitant une puissance de calcul substantielle. Le premier à résoudre le puzzle obtient le droit d'ajouter un nouveau bloc à la blockchain et est récompensé par des pièces nouvellement créées.

2. Ce processus garantit la décentralisation et la sécurité, car la modification de n'importe quel bloc nécessiterait de relancer tous les blocs suivants, ce qui est imprégné de calcul pour les acteurs malveillants. La forte consommation d'énergie associée au POW a déclenché des débats au sein de la communauté cryptographique sur la durabilité.

3. Malgré ses inconvénients, POW reste une étalon-or pour la sécurité dans les blockchains publics. Des réseaux comme Bitcoin et Litecoin continuent de s'appuyer sur lui en raison de sa résistance prouvée aux attaques et de la capacité de maintenir un consensus sans confiance entre les nœuds distribués.

4. La nature compétitive de l'exploitation minière incite la participation honnête, car le comportement malhonnête ne donne aucune récompense et gaspille les ressources. Ce modèle économique sous-tend la fiabilité des systèmes basés sur des POW.

5. Des variantes de POW existent pour ajuster les difficultés et les algorithmes de hachage, visant à résister à la centralisation par du matériel spécialisé comme les ASIC. Certaines crypto-monnaies utilisent des fonctions durs de la mémoire pour niveler les champs de jeux pour les mineurs individuels.

Preuve de pieu et de validation économe en énergie

1. La preuve de la participation (POS) remplace les travaux informatiques par la participation économique comme base pour valider les transactions et créer des blocs. Les validateurs sont choisis en fonction de la quantité de crypto-monnaie qu'ils détiennent et sont prêts à «mettre» comme garantie.

2. Ce mécanisme réduit considérablement la consommation d'énergie par rapport au POW, ce qui en fait une alternative attrayante pour les projets soucieux de l'environnement. La transition d'Ethereum vers le POS par le biais de «la fusion» a marqué un changement central dans l'adoption traditionnelle de ce modèle.

3. Dans les systèmes POS, les attaquants devraient acquérir une majorité de l'offre circulante pour compromettre le réseau, qui devient prohibitif. Les conditions de réduction pénalisent les validateurs malveillants en confisquant une partie de leurs actifs marqués.

4. La délégation permet aux utilisateurs de participer à la jaltitude même s'ils n'en exécutent pas les nœuds validateurs, favorisant une participation plus large du réseau. Cette caractéristique améliore la décentralisation et l'accessibilité dans divers écosystèmes basés sur POS.

5. Certaines implémentations POS intègrent la randomisation dans la sélection des validateurs pour éviter la prévisibilité et améliorer la sécurité. Des protocoles comme Cardano et Polkadot utilisent des versions nuancées de POS pour équilibrer l'équité et l'efficacité.

Preuve déléguée des avantages de la participation et de l'évolutivité

1. La preuve déléguée de la participation (DPOS) présente un système de vote où les détenteurs de jetons élisent un nombre limité de délégués pour valider des blocs en leur nom. Cette structure augmente le débit des transactions et réduit les temps de confirmation.

2. Des réseaux comme EOS et TRON utilisent des DPO pour obtenir une évolutivité élevée, traitant des milliers de transactions par seconde. Le nombre réduit de validateurs actifs rationalise le consensus mais soulève des préoccupations concernant la centralisation.

3. Les délégués élus devraient agir dans le meilleur intérêt du réseau, car une mauvaise performance ou un comportement malveillant peuvent entraîner un retrait par le vote communautaire. Ce mécanisme de responsabilité aligne les incitations entre les validateurs et les parties prenantes.

4. Les calendriers de production de blocs sont souvent fixés dans les DPO, permettant des performances prévisibles et une planification efficace des ressources. Cependant, la dépendance à l'égard d'un petit ensemble de nœuds augmente le risque de collusion ou d'attaques ciblées.

5. DPOS montre comment la gouvernance et le consensus peuvent être liés, ce qui permet une prise de décision plus rapide au prix d'une décentralisation. Il fait appel à des plateformes priorisant l'expérience utilisateur et les transactions à faible latence.

Autres modèles de consensus notables dans l'espace cryptographique

1. La preuve d'autorité (POA) s'appuie sur des validateurs pré-approuvés et vérifiés par identité, couramment utilisés dans les blockchains privés ou consortiums. La confiance est placée dans la réputation des validateurs plutôt que dans le pouvoir de calcul ou la participation économique.

2. Preuve d'histoire (POH), employée par Solana, utilise des horodatages cryptographiques pour commander des transactions avant le consensus, améliorant le débit. Il fonctionne en conjonction avec d'autres mécanismes comme le POS pour obtenir un traitement à grande vitesse.

3. Les graphiques acycliques dirigés (DAG) représentent une alternative aux structures de blockchain, où chaque nouvelle transaction valide celles précédentes. Des projets comme Iota et Nano utilisent un consensus basé sur DAG pour éliminer les mineurs et réduire les frais.

4. Les variantes de tolérance aux défauts byzantines (BFT), y compris BFT et HotStuff, sont utilisées dans les réseaux nécessitant une finalité rapide et une forte cohérence, telles que Binance Smart Chain et Facebook's Diem (anciennement Balance). Ces modèles tolèrent jusqu'à un tiers des nœuds défectueux ou malveillants.

5. Chaque algorithme consensuel reflète un compromis unique entre la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité - la soi-disant «Trilemma Blockchain». Les développeurs choisissent des modèles en fonction des priorités et des cas d'utilisation de leur projet.

Questions fréquemment posées

Quelle est la principale différence entre POW et POS? POW exige que les mineurs résolvent des puzzles de calcul en utilisant du matériel et de l'électricité, tandis que POS sélectionne les validateurs en fonction de la quantité de crypto-monnaie qu'ils détiennent et de la participation comme garantie. Le POS consomme beaucoup moins d'énergie et repose sur des incitations économiques pour assurer l'honnêteté.

Pourquoi Ethereum est-il passé de POW à POS? Ethereum est passé au POS pour améliorer l'évolutivité, réduire l'impact environnemental et réduire les barrières à l'entrée pour les validateurs. Le changement a diminué la consommation d'énergie du réseau de plus de 99% et a introduit des récompenses plus prévisibles d'émission et de jalonnement.

Une blockchain peut-elle être à la fois décentralisée et rapide? La réalisation de la décentralisation et de la vitesse élevées est difficile en raison du trilemme de la blockchain. Certains réseaux sacrifient une décentralisation complète pour les performances, tandis que d'autres utilisent des solutions de couche 2 ou de nouvelles conceptions de consensus pour équilibrer ces propriétés sans compromettre la sécurité.

Comment les algorithmes de consensus empêchent-ils les deux dépenses? Les algorithmes de consensus garantissent que tous les nœuds conviennent de l'ordre de transaction et de la validité. Une fois qu'une transaction est confirmée et intégrée dans la blockchain, cela nécessiterait de remplacer la majorité du réseau, qui est peu ou peu pratique sur le plan économique ou sur le plan de calcul dans les systèmes bien conçus.