La Proof-of-Work (PoW) est un algorithme de consensus utilisé par de nombreuses blockchains, comme le Bitcoin, pour vérifier la validité des transactions qui ont lieu sur le réseau, lesquelles sont regroupées en blocs puis enregistrées sur le grand livre public de manière à pouvoir être consultées par n’importe qui.
Parmi les blockchains les plus connues utilisant le PoW, on trouve le Bitcoin, le Dogecoin et le Monero.
Dans l’article d’aujourd’hui, nous expliquerons le fonctionnement de l’algorithme de consensus, en analysant ses forces et ses faiblesses.
Summary
Proof-of-Work: objectif et fonctionnement
D’abord théorisé par Hal Finney en 2004 sous le nom de Reusable-Proof-of-Work (RPOW), précurseur du modèle présenté plus tard par Satoshi Nakamoto dans son célèbre whitepaper, le PoW est un algorithme de consensus qui vise à assurer le bon fonctionnement d’un réseau décentralisé de participants anonymes sans qu’ils aient besoin de se faire confiance.
Les blockchains étant par conception dépourvues d’autorité centralisée (par exemple une banque) pour servir d’intermédiaire entre les participants au réseau, cette tâche incombe à l’algorithme de consensus, qui a l’importante mission de veiller à ce que chaque acteur soit incité – économiquement – à effectuer l’action qui bénéficie le plus au réseau lui-même.
En effet, les mineurs sont incités à valider correctement les transactions et à assurer la sécurité du réseau grâce aux block rewards, c’est-à-dire l’émission de nouvelles crypto-monnaies qui sont données en récompense aux mineurs après qu’ils ont fait leur travail correctement.
Intéressons-nous maintenant au cas particulier du Bitcoin pour comprendre comment la PoW garantit la sécurité de la blockchain la plus célèbre au monde.
Le Bitcoin et le mécanisme de consensus Proof-of-Work
Chaque fois que des transactions sont exécutées sur la blockchain du Bitcoin, elles sont regroupées avant d’être vérifiées, en attendant d’être placées dans un bloc.
Chaque bloc contient des informations relatives à la date, aux adresses des portefeuilles et au montant de la transaction, qui sont inscrites dans block header, un nombre hexadécimal (c’est-à-dire en base 16) qui est produit par la fonction de hachage de la blockchain.
Chaque bloc qui compose la blockchain comprend également le hachage du bloc précédent, de sorte qu’il est impossible de modifier un seul bloc sans devoir nécessairement modifier tous les blocs précédents, ce qui rend l’opération incroyablement complexe et coûteuse.
Avant qu’un nouveau bloc puisse être ajouté, son hachage doit être vérifié par les mineurs, par la résolution d’un puzzle cryptographique complexe dont la résolution nécessite un effort de calcul intense.
Le mining étant un processus compétitif, les mineurs rivalisent entre eux pour être les premiers à résoudre l’énigme, à valider le bloc et à recevoir la récompense, composée de $BTC provenant des récompenses de blocs et des frais de transaction.
Afin d’accroître leur compétitivité et leurs chances de recevoir des récompenses, les mineurs se regroupent dans ce que l’on appelle des « mining pools« , partageant leur puissance de calcul et toutes les récompenses obtenues.
En raison de la compétitivité extrêmement élevée du mining aujourd’hui, il est actuellement presque impossible d’obtenir des récompenses sans faire partie d’un pool minier.
Les enjeux de Proof-of-Work
Au fil du temps, les critiques à l’égard de la preuve de travail et du mining n’ont pas manqué, principalement axées sur deux points centraux: l’impact environnemental et la centralisation.
En ce qui concerne l’impact environnemental, les critiques se fondent sur la forte consommation d’énergie qu’entraîne une activité à haute intensité telle que le mining.
S’il est indéniable que le mining de crypto-monnaies entraîne une forte consommation d’énergie, plusieurs initiatives ont vu le jour ces dernières années visant à utiliser des énergies renouvelables et/ou respectueuses de l’environnement pour le mining, diminuant ainsi considérablement les émissions des Réseaux.
En ce qui concerne la centralisation, en revanche, les critiques se réfèrent au fait qu’il existe aujourd’hui un déséquilibre dans la composition des pools de minage, les plus grands pools contrôlant actuellement une grande partie du taux de hachage du réseau.
Comme le montre le graphique, au cours des dernières 24 heures, les quatre plus grands pools de mining ont contrôlé environ 77,2% du taux de hachage du réseau.
Conclusions
Malgré le fait que ces dernières années, l’adoption du Proof-of-Stake (l’autre algorithme de consensus dominant dans le paysage crypto) a connu un grand développement, notamment suite au Merge d’Ethereum qui a sanctionné la transition du réseau du PoW au PoS, le Proof-of-Work est toujours utilisé par de nombreux grands protocoles de capitalisation en raison du haut niveau de sécurité qu’il garantit.
Le PoW risque-t-il d’être complètement remplacé par le PoS dans les prochaines années, ou restera-t-il l’un des algorithmes de consensus les plus utilisés par les blockchain pour garantir leur sécurité?
