Proof of Stake (PoS) ?

Tout comme le proof of Work, le Proof of Stake (PoS) est un mécanisme de consensus utilisé dans les blockchains. Il est utilisé pour valider et sécuriser les transactions, et créer de nouveaux blocs de transactions.

Le Proof of Work (PoW) était initialement le mécanisme de consensus le plus largement utilisé. Le concept de PoS a émergé en tant qu’alternative. Il des atouts plus économes en énergie et plus efficaces pour valider les transactions et sécuriser les réseaux blockchain.

Dans cet article nous nous penchons sur la compréhension du proof of stake et son apport dans la sécurisation des Blockchains. 

Historique 

En 1998, Wei Dai, un cryptographe et développeur bien connu dans le domaine des cryptomonnaies et des cypherpunks, a publié un essai intitulé “b-money”. Dans cet essai, il présente une idée novatrice pour un système de paiement électronique décentralisé. Il y évoque une méthode de consensus où les participants seraient invités à “staker” leurs avoirs pour valider les transactions. 

Cependant, Wei Dai n’a jamais implémenté son concept dans une crypto fonctionnelle à grande échelle. L’une des premières utilisations effectives du PoS remonte à 2012 avec le lancement de la crypto Peercoins ou PPCoin, par Sunny King. 

L’objectif principal du PoS dans Peercoin était de réduire la consommation d’énergie associée au minage de cryptomonnaie. Il voulait offrir une meilleure sécurité et une plus grande efficacité.

Avec le temps, plusieurs autres projets crypto ont embrassé le Proof of Stake (PoS). D’autres ont innové en proposant des variantes de ce mécanisme de consensus. En 2013, par exemple, NXT a été lancé. Il a été parmi les premiers projets à adopter intégralement le PoS comme méthode de consensus. Il a totalement éliminé le minage de blocs dans son système. De même, Ethereum, une des blockchains les plus réputées, a entrepris une transition vers Ethereum 2.0. Il a abandonné le Proof of Work (PoW) pour adopter le PoS.

A sa suite, de nombreux autres projets de blockchain ont adopté le PoS. Ils l’ont utilisé soit comme mécanisme principal de consensus, soit en combinaison avec d’autres mécanismes tels que le PoW. Il s’agit par exemple de Cardano, Tezos et Cosmos.

Quel est l’intérêt du Proof of Stake ?

Contrairement au PoW, qui nécessite une puissance de calcul importante pour résoudre des problèmes mathématiques complexes, le PoS ne nécessite pas de ressources énergétiques considérables. 

En utilisant la mise en jeu de fonds, le PoS est beaucoup plus économe en énergie. En effet, nul n’est besoin de se jeter dans une course perpétuelle à la recherche des ordinateurs plus puissants et plus sophistiqués. Il s’agit d’un processus sain pour l’environnement. 

De plus, le PoS favorise une plus grande décentralisation. Il permet à un plus grand nombre de participants de devenir des validateurs et de participer au processus de consensus. 

Les détenteurs de crypto peuvent “staker” leurs avoirs pour valider les transactions et sécuriser le réseau. Ainsi, ils contribuent à répartir le contrôle du réseau sur plusieurs acteurs.

Par ailleurs, le PoS est conçu pour être aussi sécurisé que le PoW. Il utilise des mécanismes de punition et d’incitation pour dissuader les comportements malveillants. En effet, les validateurs qui valident de manière incorrecte ou malveillante des transactions peuvent perdre leur mise en jeu. Cette technique les incite à agir de manière honnête et à contribuer à la sécurité du réseau.

Le PoS est souvent considéré comme plus évolutif que le PoW en raison de sa capacité à traiter un plus grand nombre de transactions par seconde et à s’adapter aux besoins changeants du réseau.

Enfin, on peut résumer l’intérêt du Proof of Stake en le présentant comme une solution plus économe en énergie, plus sécurisée, plus évolutive et plus accessible que d’autres mécanismes de consensus. Ces avantages en font un choix attrayant pour de nombreux projets de blockchain cherchant à améliorer l’efficacité et la durabilité de leurs réseaux.

Comment fonctionne le Proof of Stake ?

Le PoS repose sur la mise en jeu de fonds des participants, qu’on appelle validateurs. Ces derniers doivent bloquer une certaine quantité de crypto-monnaies comme garantie pour être éligibles à la validation des transactions et à la création de nouveaux blocs. 

De ce fait, on va parler du staking pour décrire le processus par lequel les détenteurs de cryptomonnaie participent au mécanisme de consensus d’un réseau blockchain Proof of Stake (PoS).

Le PoS est un mécanisme qui repose sur l’ingénierie financière. Plus un validateur détient de crypto-monnaies et les met en jeu, plus il a de chances d’être sélectionné pour valider les transactions. 

Une fois sélectionnés, les validateurs se chargent de valider les transactions enregistrées dans un bloc et les ajouter à la blockchain. Ils vérifient la légitimité des transactions et s’assurent qu’elles respectent les règles du protocole de la blockchain. 

En récompense de leur travail, les validateurs reçoivent des récompenses en crypto monnaie. Cependant, le système est conçu pour punir les validateurs qui agissent de manière malveillante. S’il enfreignent les règles du protocole on les sanctionne en leur privant par exemple de leur cryptos mises en jeu.

Par ailleurs, le critère de sélection des validateurs peut varier d’un réseau à un autre. En effet, la quantité des crypto mises en jeu n’est pas toujours le seul facteur déterminant. Chaque réseau PoS a ses propres règles et mécanismes de sélection des validateurs. Il s’agit par exemple des facteurs tels que la réputation, l’activité passée sur le réseau, ou d’autres critères définis par le protocole.

Deux des modèles de preuve d’enjeu les plus répandus sont le Proof of Stake (PoS) et le Delegated Proof of Stake (DPoS).

Le Proof of Stake (PoS)

Le système PoS traditionnel selectionne les validateurs de manière aléatoire en fonction de la quantité de crypto-monnaies qu’ils ont mise en jeu. 

Sur Ethereum par exemple, il faut bloquer un minimum de 32 Ethers pour avoir le droit d’être validateur. Cependant, la probabilité pour un nœud de valider un bloc de transaction est proportionnelle au nombre de jetons bloqués. 

Par exemple, un validateur qui détient 400 Ethers a dix fois plus de chance de passer comme validateur par rapport à celui qui en détient 40. Le validateur selectionné doit etre en mesure de s’acquitter de sa tâche dans un intervalle de temps donné. Sinon le consensur selectionne un deuxième validateur pour le remplacer, et le processus se répète.

Evidemment, une fois le bloc validé et ajouté à la chaîne de bloc, le validateur reçoit sa récompense. De ce fait, par un procédé appelé Slashing, les nœuds non sélectionnés vérifient que le validateur n’a pas falsifié les transactions. En cas de fraude, le validateur perd sa participation à la gouvernance du réseau et ses jetons sont bloqués. 

Delegated Proof of Stake (DPoS)

Le Delegated Proof of Stake (DPoS) est une variante du Proof of Stake (PoS). Il ajoute une dimension supplémentaire à la sélection des validateurs et au processus de consensus. Dans un système DPoS, les détenteurs de cryptomonnaie élisent un petit groupe de validateurs. On les appeles des “délégués”, Leur rôle est de valider les transactions et de sécuriser le réseau.

Les délégués sont généralement des entités reconnues ou des individus respectés dans la communauté. Ils sont choisis en fonction de critères définis par le protocole.

Une fois élus, les délégués sont responsables de la validation des transactions et de la création de nouveaux blocs. Ils utilisent souvent leurs propres ressources informatiques pour exécuter des nœuds de validation et participer au processus de consensus.

Le consensus utilise un mécanisme qui incite les délégués à agir de manière honnête et sécurisée. Pour cela ils reçoivent des récompenses en crypto-monnaie pour leur travail de validation. Toutefois, si les délégués violent les règles du protocole ou adoptent un comportement malveillant, ils risquent une desitution de statut de délégué et la perte des avantages y relatifs.

PoS et Sécurité 

De nombreux experts estiment que le Proof of Stake (PoS) représente un mécanisme de consensus qui garantit un haut niveau de sécurité pour les réseaux blockchain

La mise en jeu de fond garantit la sécurité dans les systèmes PoS. En effet, les participants au PoS ont une mise en jeu de fonds. Cela signifie qu’ils ont investi une quantité significative de crypto dans le réseau. Ils ont donc une forte incitation à agir de manière honnête et sécurisée pour protéger leur investissement. 

Les récompenses et les pénalités sont associées au processus de staking. Ils renforcent ces incitations, en récompensant les comportements vertueux et en sanctionnant les comportements malveillants.

Les attaques 51% sont une menace pour la sécurité des blockchains. Dans cet type d’attaque, un acteur malveillant prend le contrôle de plus de la moitié de la puissance de calcul du réseau.

Dans un système PoS, un attaquant devra prendre le contrôle de plus de la moitié des crypto du réseau pour lancer une attaque similaire. Ce qui serait plus coûteux et peu pratique dans un environnement PoS.

De plus, le PoS favorise généralement une plus grande décentralisation. Il permet à un plus grand nombre de participants de devenir des validateurs et de participer au processus de consensus. Cela permet de réduire le risque de concentration excessive du pouvoir entre les mains d’un petit nombre de participants, et permet de renforcer la sécurité du réseau.

Le PoS peut offrir des temps de confirmation de transaction plus rapides par rapport au Proof of Work (PoW), ce qui réduit le risque de doubles dépenses et d’autres attaques potentielles.

Proof of Stake : Inconvénients

Dans un système PoS, les participants ayant une plus grande quantité de cryptomonnaie ont plus de chances d’être sélectionnés. La concentration de la richesse et du pouvoir entre les mains d’un petit nombre de participants ne cadre pas avec le principe de décentralisation.

Il existe un risque que quelques grands détenteurs de cryptomonnaie dominent le processus de consensus et compromettent la sécurité et l’intégrité. Un groupe malveillant pourrait en profiter pour organiser et coordonner des attaques. 

De plus, les grands détenteurs de crypto peuvent potentiellement manipuler le marché. Par exemple, ils peuvent utiliser leur influence pour influencer les prix ou les décisions de gouvernance.