Blockchain : quelles différences entre la Preuve de travail et la Preuve d’enjeu ?
La Proof of Work et la Proof of Stake sont deux algorithmes de consensus qui doivent déterminer de manière incontestable les acteurs autorisés à miner chaque bloc d’une blockchain. Mais leurs fonctionnements diffèrent radicalement.
La blockchain est une base de données bien étrange. Elle est avant tout un registre. Elle est non modifiable a posteriori (une sorte de marbre numérique). Elle est décentralisée et distribuée entre ses utilisateurs. Et elle veut recréer de la confiance entre des parties qui, justement, ne se font pas confiance (ou ne se connaissent pas).
Au centre de cette technologie de registre distribué, on trouve les « algorithmes de consensus ». Comme un registre – même s’il est décentralisé – ne peut avoir qu’une seule et unique version de ses écritures, il faut désigner à chaque nouvelle entrée d’informations (les transactions) la personne (le mineur) qui aura le droit de modifier le registre (en ajoutant un bloc).
C’est là qu’entrent en jeu les algorithmes de consensus. Ils doivent « choisir » de manière objective et irréfutable le nœud qui va ajouter les nouvelles transactions.
Le premier algorithme utilisé, et le plus connu, s’appelle la « preuve de travail » (« Proof of work » ou PoW). Il répondait au cahier des charges qu’on lui fixait, mais ses défauts ont poussé les développeurs à en concevoir d’autres. Un des plus sérieux challengers de la PoW aujourd’hui s’appelle la « preuve d’enjeu » (« Proof of Stake » ou PoS).
Qu’est-ce qu’une Proof of Work ?
La preuve de travail utilise une méthode somme toute assez rudimentaire. Elle consiste à proposer aux mineurs potentiels un problème qui ne peut être résolu que par la force brute (par exemple, à partir d’un hash, retrouver une suite de caractères). Autrement dit, ce jeu s’apparente à une loterie.
Le premier mineur à résoudre le problème (qualifié de cryptographique parce qu’il utilise un hash) obtient l’autorisation d’ajouter de nouveaux blocs. Pour inciter les nœuds de la blockchain à participer, le gagnant de la « loterie » empoche une récompense (un ou des coins).
Le problème de la PoW est qu’elle pousse les acteurs à engager de plus en plus de puissance de calcul pour gagner. Et donc d’énergie. Elle est d’autant plus énergivore que les « perdants » ont eux aussi lancé des essais de résolution par force brute. Il n’y a qu’un seul gagnant, mais tous les participants ont « brûlé » beaucoup d’énergie chacun de leur côté.
Une autre limite de la PoW est qu’elle est un processus assez lent et qu’elle ralentit la validation des transactions à mesure que la blockchain grandit.
Qu’est-ce que la « proof of stake » ?
La preuve d’intérêt détermine le choix du mineur en fonction d’un tout autre critère : l’intérêt (en fait l’implication) des participants dans la blockchain.
La preuve d’enjeu a été conçue comme une alternative à la preuve de travail qui soit à la fois plus rapide, moins énergivore et qui permette à une blockchain de scaler.
Cette implication est mesurée en premier lieu par les actifs détenus (« stake »). D’autres critères peuvent être pris en compte comme la durée de détention des coins (la durée prise en compte peut par ailleurs être limitée dans le temps), ou le nombre de transactions réalisées (utilisateur actif).
Ces critères peuvent aussi être évalués proportionnellement au nombre global de coins détenus.
Le système de preuve d’enjeu a été conçu pour être une alternative à la preuve de travail qui soit à la fois plus rapide, qui permette à une blockchain de scaler, et qui tienne compte de la consommation d’énergie et de l’impact environnemental.
Son principal problème, dans sa forme initiale, est que les utilisateurs les plus riches peuvent avoir le plus de contrôle. Les plus riches ont plus de chances de gagner plus de coins et donc de devenir plus riches encore, et ainsi de suite.
C’est pourquoi les protocoles PoS ajoutent aujourd’hui d’autres variables à leur algorithme de consensus.
Consommation d’énergie
L’une des plus grandes différences entre la preuve d’enjeu et la preuve de travail est donc la quantité d’électricité utilisée.
Les cryptomonnaies sont souvent critiquées pour leur impact environnemental (surtout lorsque les mineurs utilisent des énergies très carbonées). De fait, la Proof of Work utilise beaucoup d’énergie. Énormément même. L’université de Cambridge estime ainsi que le Bitcoin, qui utilise cette preuve de travail, consomme plus d’électricité par an que la Finlande.
À l’inverse, l’autre grande blockchain publique populaire, Ethereum, est passée à la preuve d’enjeu en 2022. La Fondation qui la supervise estime que cette évolution devrait réduire de 99,95 % ses besoins en énergie.
Comparaison entre la preuve de travail et de la preuve d'intérêt
