Qu'est-ce que la preuve de travail

PoW (Proof of Work) est l'un des mécanismes de consensus les plus fondamentaux dans l'espace blockchain. Les premiers projets de blockchain tels que Bitcoin, Ethereum et Litecoin utilisaient le PoW pour garantir la cohérence et la résistance à la falsification de la blockchain.

Une explication simple du PoW est que tous les nœuds du réseau se bousculent pour répondre à la même question mathématique. Celui qui le découvrira le premier pourra enregistrer les transactions et obtenir le gain correspondant (nouvelle cryptocurrency émise par la blockchain).

En 1993, deux pionniers de la cryptographie, Cynthia Dwork et Moni Naor, ont proposé pour la première fois le PoW dans un article. En 2008, Satoshi Nakamoto a choisi PoW comme mécanisme de consensus pour Bitcoin. Avec la montée en flèche du prix du bitcoin, le monde a progressivement pris conscience de la puissance du PoW. Aujourd'hui, le PoW est devenu l'un des principaux mécanismes de consensus.

Le 7 août 2010, Satoshi Nakamoto a posté sur le forum Bitcoin Talk que "La preuve de travail a la belle propriété de pouvoir être relayée par des intermédiaires non fiables". La preuve de travail nécessite beaucoup d'énergie, ce qui confère à la blockchain une forte capacité de résistance aux attaques. Il est donc extrêmement coûteux d'altérer les blockchains sous PoW.

Comment fonctionne le PoW ?

Afin de parvenir à un consensus sur les transactions dans un certain laps de temps, le PoW exige que les nœuds participent à une course à la comptabilité. Dans la preuve de travail, le soi-disant "travail" est en fait un calcul mathématique, dans lequel la puissance de calcul (taux de hachage) joue un rôle décisif.

La seule façon de résoudre le problème dans PoW est d'accumuler de la puissance de calcul, en essayant encore et encore pour finalement trouver la seule réponse correcte. Une fois que le bon résultat est atteint, il peut être facilement vérifié par tous les nœuds grâce à la diffusion. Ensuite, les transactions sur ce bloc seront vérifiées par l'ensemble du réseau. Enfin, le réseau passe à l'étape suivante de la compétition. L'ensemble de ce processus est appelé "exploitation minière".

Bien qu'un seul nœud puisse obtenir les récompenses à chaque tour de compétition, chaque tour est indépendant les uns des autres, de sorte que la bataille pour l'enregistrement des transactions est en fait une guerre de puissance informatique. Plus le taux de hachage contrôlé par un nœud est élevé, plus il recevra de récompenses. Plus le nombre de nœuds est élevé, et plus l'énergie consommée par l'ensemble du réseau est importante, plus la blockchain sera sécurisée.

Le PoW est clairement conçu et le Bitcoin utilisant le PoW est théoriquement la crypto-monnaie la plus décentralisée. Sans elle, un réseau Bitcoin sans confiance ne fonctionnerait jamais.

Les avantages du PoW :

1. Simple, fiable et facile à mettre en œuvre.
2. Hautement décentralisé. Aucune autorité centrale n'est requise. Les nœuds peuvent entrer et sortir librement de la blockchain.
3. Le coût théorique d'une attaque est très élevé, ce qui rend une blockchain PoW sûre et fiable. Un attaquant qui cherche à altérer les informations de la blockchain doit contrôler plus de la moitié de la puissance de calcul de l'ensemble du réseau (51 % du taux de hachage).

Inconvénients de Pow :

1. Intense en énergie.

S'appuyer uniquement sur la concurrence informatique rend le PoW gourmand en énergie.

À mesure que le taux de hachage du réseau Bitcoin augmente, la consommation énergétique du minage est devenue une préoccupation mondiale. Le Cambridge Center for Alternative Finance estime qu'au 10 mai 2021, la consommation électrique annuelle mondiale pour l'extraction de bitcoins a atteint 149,37 TWh. Si l'on compare ce chiffre à celui des pays, le bitcoin consomme plus d'énergie que 100 pays tels que la Malaisie et l'Ukraine, et presque autant que le Vietnam, qui se classe au 25e rang.

En outre, une grande partie de l'énergie consommée par Bitcoin provient de sources d'énergie non renouvelables telles que le charbon, ce qui a suscité des préoccupations environnementales. En conséquence, plusieurs pays, dont la Chine, ont totalement interdit l'extraction de bitcoins.

1. Inefficace

Avec PoW, les transactions sur la blockchain Bitcoin prennent beaucoup de temps à être confirmées, et le débit sur le réseau est très faible.

En raison de la difficulté fixée par PoW, le temps de blocage des bitcoins est d'environ 10 minutes, ce qui signifie qu'il faut jusqu'à une heure (après environ 6 blocs) pour qu'une transaction soit effectivement confirmée. Le TPS du réseau Bitcoin est d'environ 7, ce qui signifie que seules 7 transactions peuvent être traitées par seconde.

1. Besoin en équipement et centralisation

Alors que les processeurs personnels étaient les équipements de minage les plus courants aux premiers jours du bitcoin, la concurrence pour la puissance de calcul s'est intensifiée à mesure que le prix du bitcoin augmentait. Les cartes graphiques haute performance et même les mineurs ASIC dédiés sont devenus le courant dominant de l'exploitation minière. À mesure que le seuil d'équipement pour l'exploitation minière s'élève, les pools miniers professionnels contrôlent la majeure partie du taux de hachage, ce qui va à l'encontre de l'intention initiale de décentralisation.

Autres blockchains qui utilisent le PoW

Bitcoin et Litecoin

Bitcoin est la première crypto-monnaie de l'histoire de l'humanité et le berceau du mécanisme PoW ; à son tour, le mécanisme PoW consommateur d'énergie est devenu le label unique de Bitcoin. Dans un avenir prévisible, Bitcoin continuera à utiliser le mécanisme de consensus PoW.

Outre le bitcoin, de nombreuses monnaies anciennes ont emprunté au bitcoin et adopté le mécanisme PoW, comme le Litecoin (LTC). En outre, plusieurs forks de Bitcoin ont également adopté le mécanisme PoW, comme Bitcoin Classic (BGH), Bitcoin Cash (BCH), etc.

Ethereum

Ethereum, né en 2014, utilise également le mécanisme de consensus PoW. Cependant, compte tenu de plusieurs lacunes du mécanisme PoW, Ethereum est sur le point de passer au mécanisme de consensus PoS (Proof of Stake), qui consomme moins d'énergie et est plus efficace, et ce processus est exactement ce qu'ils appellent ETH 2.0.
Fin 2020, Ethereum a déjà mis en service une chaîne de balises utilisant le mécanisme de consensus PoS, et il est prévu que la chaîne principale d'Ethereum fusionne avec la chaîne de balises au cours de 2022, se transformant ainsi complètement en mécanisme de consensus PoS.
Outre Ethereum, plusieurs crypto-monnaies qui utilisaient auparavant le mécanisme de consensus PoW sont également envisagées pour une conversion au mécanisme PoS, comme Dogecoin (DOGE).

Conclusion

En tant que mécanisme de consensus le plus ancien de la blockchain, le PoW a été largement utilisé et a inspiré tous les projets de blockchain ultérieurs. Le mécanisme de PoW présente à la fois des avantages irremplaçables et des inconvénients importants. À mesure que l'industrie de la blockchain se développe et que le nombre d'utilisateurs augmente, le problème du gaspillage d'énergie et du manque d'efficacité des mécanismes de PoW est également apparu.
À l'heure actuelle, diverses nouvelles chaînes publiques ont vu le jour sous la bannière d'une plus grande décentralisation, d'un meilleur rendement énergétique et d'une plus grande efficacité, récoltant un certain nombre de nouveaux utilisateurs, mais au final, il est difficile d'ébranler le statut de Bitcoin, qui utilise toujours le mécanisme PoW. À l'avenir, y aura-t-il un "consensus parfait" qui résoudra les problèmes du mécanisme PoW, tout en maintenant la sécurité et la décentralisation ? Cela vaut la peine de garder un œil dessus.

Auteur : Ashley Traducteur:Ashley
Réviseur(s) : Hugo , Edward
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