Qu'est-ce que la « Proof of Work » ? Comment fonctionne le mécanisme de consensus de Bitcoin ?

Supposons que vous essayiez de comprendre comment fonctionne la technologie blockchain.

Dans ce cas, vous vous êtes probablement demandé qui garantit la sécurité des transactions, étant donné qu'il n'y a pas d'organismes centraux.

La réponse courte serait que les réseaux blockchain tels que Bitcoin ou Ethereum possèdent des mécanismes qui assurent que chaque transaction est traitée, confirmée et stockée en toute sécurité.

Il existe deux principaux mécanismes que les réseaux blockchain utilisent pour cela :

• Proof-of-Work (PoW)
• Proof-of-Stake (PoS)

Un débutant aurait du mal à comprendre comment fonctionne une blockchain sans intermédiaires, surtout que de nombreuses explications sur Internet sont encore remplies de jargon technique.

Si vous lisez un article indiquant : « Les réseaux blockchain utilisent le Proof-of-Work ou le Proof-of-Stake comme mécanisme pour vérifier les transactions », vous seriez probablement confus.

C'est pourquoi nous allons détailler comment les réseaux blockchain s'assurent que les transactions sont vérifiées et stockées en toute sécurité, sans avoir besoin de banque, de comptable ou de tout autre tiers.

Dans cet article, nous nous concentrerons uniquement sur le concept de Proof-of-Work.

Pour mieux comprendre le mécanisme, nous devons expliquer le mécanisme de consensus.

Ce mécanisme est le concept central que le Proof-of-Work et le Proof-of-Stake utilisent pour remplacer les intermédiaires.

Qu'est-ce qu'un mécanisme de consensus ?

Le terme « consensus » désigne l'accord d'un groupe de personnes sur un sujet ou une question. Par exemple, si vous sortez avec des amis, vous devez parvenir à un consensus sur l'endroit où aller (cinéma, dîner, etc.).

En ce qui concerne la technologie blockchain, il existe plusieurs façons ou modèles permettant à un groupe de personnes de parvenir à un consensus.

Sur quoi les utilisateurs d'un réseau blockchain doivent-ils se mettre d'accord ?

En résumé, les utilisateurs du réseau blockchain doivent s'assurer que chaque transaction contient des informations correctes et qu'il n'y a aucune tentative de fraude.

Comment chaque utilisateur du réseau blockchain peut-il savoir que la transaction est valide ?

Comme nous l'avons expliqué dans notre précédent article de blog sur la technologie blockchain et son fonctionnement, chaque utilisateur possède une copie numérique de la liste de toutes les transactions de l'histoire de la blockchain (le registre), ce qui rend l'ensemble du processus transparent.

Pourquoi les réseaux blockchain utilisent-ils des mécanismes de consensus ?

La décentralisation est l'une des principales caractéristiques de la technologie blockchain. Elle promet une manière plus transparente de réaliser des activités quotidiennes sans avoir besoin d'intermédiaires.

Le concept de mécanisme de consensus repose sur l'idée que le consensus de chaque utilisateur du réseau blockchain est le seul moyen juste, transparent et sécurisé d'effectuer des transactions sans tiers (comme des banques, des notaires ou d'autres institutions).

Comparons le flux de transactions dans une banque et dans un réseau blockchain pour expliquer comment les utilisateurs maintiennent les opérations du réseau grâce à un mécanisme de consensus.

Une transaction via une banque en tant qu'intermédiaire ressemble généralement à ceci :

En revanche, une transaction via un réseau blockchain ressemble généralement à ceci :

Beaucoup de gens se demandent ce qui empêche un utilisateur aléatoire du réseau blockchain de faire quelque chose contre les règles pour en tirer un profit personnel.

Le mécanisme de consensus est conçu pour détecter automatiquement les tentatives de fraude et exclure ce type d'utilisateur du réseau blockchain.

Comment est-ce possible ?

Comme nous l'avons mentionné précédemment, les blockchains et autres projets Web 3 utilisent deux modèles pour garantir la sécurité et la transparence : le Proof-of-Work et le Proof-of-Stake.

Qu'est-ce que le Proof-of-Work ?

Le Proof-of-Work est un algorithme développé en 1993.

Son objectif initial était de protéger contre le spam potentiel sur les serveurs et les attaques par déni de service (DoS) (une cyberattaque déployée pour rendre un ordinateur ou un réseau indisponible pour son utilisateur).

Le concept a refait surface en 2009 grâce à Bitcoin. Cette fois, le Proof-of-Work avait un nouvel objectif. Il a été conçu comme un mécanisme de consensus pour :

• aider à confirmer chaque transaction dans le réseau Bitcoin
• ajouter de nouveaux blocs de transactions à la blockchain
• empêcher la « double dépense » (envoyer la même quantité de coins plusieurs fois à différentes personnes)

Le réseau Bitcoin utilise encore le mécanisme Proof-of-Work. Outre Bitcoin, il existe d'autres cryptomonnaies basées sur le Proof-of-Work, telles que Dogecoin et Litecoin.

Comment fonctionne le Proof-of-Work ?

Le mécanisme est appelé « Proof-of-Work » parce que les utilisateurs du réseau blockchain (nœuds) doivent investir un certain travail pour vérifier les transactions.

Nous allons utiliser des exemples visuels pour l'expliquer.

Supposons que la personne A envoie 100 € à la personne B via un réseau blockchain.

Une fois le montant envoyé, chaque utilisateur du réseau blockchain (nœud) examinera la transaction. En utilisant le registre distribué, ils constateront qu'il s'agit d'une nouvelle transaction avec un montant de 100 €.

Une fois cela établi, les utilisateurs s'assureront que la personne A n'a pas simultanément envoyé les mêmes 100 € aux personnes C, D et E (dans une situation où la personne A n'aurait que 100 € sur son compte et essaierait de les envoyer à d'autres).

Si la transaction remplit toutes les conditions, elle sera confirmée et stockée dans un bloc.

C'est à ce moment que le Proof-of-Work entre en jeu.

Chaque bloc possède une énigme cryptographique unique.

Une fois que le stockage du bloc atteint sa limite (un bloc dans Bitcoin peut contenir 100 transactions), il doit se connecter au bloc précédent sur la blockchain.

Chaque nœud utilisera la puissance de son ordinateur pour résoudre l'énigme cryptographique.

L'utilisateur qui a résolu l'énigme cryptographique partagera la solution avec les autres utilisateurs. Ils s'accorderont tous pour dire que le bloc de transactions peut être stocké sur la blockchain (après quoi il ne pourra plus jamais être modifié ou altéré).

De plus, l'utilisateur recevra une récompense pour avoir résolu l'énigme cryptographique.

La récompense pour la résolution de l'énigme cryptographique et le stockage du bloc de transactions dans le réseau Bitcoin est de 3,125  BTC (par bloc).

Lors du prochain processus de halving de Bitcoin, la récompense sera réduite de moitié à 1,625 Bitcoins par bloc.

Les utilisateurs qui investissent leur puissance de calcul pour résoudre des énigmes cryptographiques sont également appelés mineurs (l'ensemble du processus est appelé minage).

Le processus de minage peut sembler tentant, mais il est devenu pratiquement impossible pour l'utilisateur lambda de participer ces dernières années.

Résoudre une énigme cryptographique nécessite une grande quantité de puissance de calcul, car vous êtes en concurrence simultanée avec des dizaines de milliers d'autres utilisateurs pour une seule solution.

3 avantages clés du mécanisme de Proof-of-Work

1. Sécurité

Le mécanisme de consensus Proof-of-Work permet de créer un système efficace, entièrement transparent et sécurisé.

Il élimine toute possibilité de manipulation du réseau, comme la double dépense (dépenser de l'argent que vous ne possédez pas).

Les utilisateurs peuvent essayer d'ajouter des transactions frauduleuses à la blockchain, mais les autres nœuds détecteront facilement ces tentatives de fraude.

En conséquence, les nœuds empêcheront automatiquement cet utilisateur et l'excluront du réseau.

Ajouter un grand nombre de transactions frauduleuses à la blockchain est pratiquement impossible.

Cela signifie que vous devez contrôler la majorité des nœuds du réseau (avoir le contrôle de 51 %), ce qui nécessiterait une grande quantité d'argent et de puissance de calcul.

Selon plusieurs calculs, tenter de prendre le contrôle du réseau blockchain coûterait des centaines de milliards de dollars.

Même si une entité parvenait à contrôler 51 % du réseau blockchain, il est peu probable qu'elle réussisse à manipuler le réseau.

2. Système décentralisé

Outre la sécurité, le Proof-of-Work garantit un haut niveau de décentralisation.

Il offre à chaque utilisateur la possibilité de faire partie du réseau. Chaque utilisateur peut mettre à jour les changements, consulter les enregistrements et accéder au registre public.

Cela est pratiquement impossible dans la finance traditionnelle, où les institutions gardent les enregistrements et les informations pour elles-mêmes.

3. Incitations de récompense

La blockchain permet à chacun de participer au réseau et de recevoir des récompenses en contrepartie.

Comme mentionné précédemment, chaque nœud qui résout l'énigme cryptographique et confirme le nouveau bloc dans la blockchain peut recevoir une compensation sous forme de frais de transaction.

Cette fonctionnalité motive de nombreux utilisateurs à rejoindre le réseau et à devenir un nœud. Avoir de nombreux nœuds signifie que le réseau sera plus fort et plus stable, ce qui rendra les transactions beaucoup plus rapides.

Inconvénients du Proof-of-Work

Les fonctionnalités qui font du Proof-of-Work un mécanisme sûr et fiable ont également des impacts négatifs, principalement pour les utilisateurs lambda.

La possibilité de gagner des « coins gratuits » grâce au minage a attiré de nombreuses personnes dans cet espace.

Au fil du temps, à mesure que les cryptomonnaies sont devenues plus populaires, beaucoup ont investi davantage pour améliorer leur équipement de minage et être mieux placés pour résoudre une énigme cryptographique.

Aujourd'hui, les mineurs opèrent à un tout autre niveau. Il existe des entreprises de minage avec des fermes de minage contenant des centaines d'ordinateurs.

C'est quelque chose avec lequel les utilisateurs lambda ne peuvent pas rivaliser, ce qui a conduit à la création d'un « monopole du minage ».

De plus, disposer d'installations de minage étendues a conduit à un autre problème, à savoir une consommation d'énergie plus élevée.

La conséquence de cette forte consommation d'énergie est un impact négatif sur l'environnement.

Même si de nombreuses entreprises essaient de trouver des solutions pour un minage durable, la perception publique du concept de Proof-of-Work reste majoritairement négative, ce qui explique pourquoi elles préfèrent davantage le mécanisme de Proof-of-Stake.