Preuve de travail (PoW)
Ethereum, comme Bitcoin, utilise actuellement un protocole de consensus appelé Preuve de travail (PoW). Celui-ci permet à l'ensemble du réseau Ethereum de s'accorder sur l'état de toutes les informations enregistrées sur la blockchain Ethereum, empêchant ainsi certains types d'attaques économiques.
Prérequis
Pour mieux comprendre cette page, nous vous recommandons de commencer par lire celles sur les transactions et les blocs.
Qu'est ce que la preuve de travail (PoW) ?
La preuve de travail (PoW) est le mécanisme qui permet au réseau décentralisé Ethereum de parvenir à un consensus, ou de s'accorder sur les soldes des comptes et l'ordre des transactions, par exemple. Cela empêche les utilisateurs d'effectuer une "double dépense" et garantit qu'il est extrêmement difficile d'attaquer la chaîne Ethereum ou d'écraser ses données.
Preuve de travail et minage
La preuve de travail est l'algorithme sous-jacent qui définit la difficulté et les règles pour le travail des mineurs. Le minage est le "travail" en lui-même. C'est l'acte d'ajouter des blocs valides à la chaîne. C'est important car la longueur de chaîne aide le réseau à repérer la chaîne Ethereum valide et à comprendre l'état actuel d'Ethereum. Plus il y a de "travail" effectué, plus la chaîne est longue, plus le nombre de blocs est élevé, plus le réseau peut être certain de l'état actuel des choses.
Comment fonctionne la preuve de travail Ethereum ?
Les transactions Ethereum sont traitées en blocs. Chaque bloc possède :
- une difficulté de bloc (par ex. : 3,324,092,183,262,715) ;
- un mixHash (par ex. :
0x44bca881b07a6a09f83b130798072441705d9a665c5ac8bdf2f39a3cdf3bee29) ; - un nonce (par ex. :
0xd3ee432b4fb3d26b).
Ces données de bloc sont directement liées à la PoW.
Le travail en preuve de travail
Le protocole de preuve de travail, connu sous le nom de Ethash, exige des mineurs qu'ils se livrent à une intense course d'essais et d'erreurs pour trouver le nonce d'un bloc. Seuls les blocs avec un nonce valide peuvent être ajoutés à la chaîne.
Lors de la course pour créer un bloc, un mineur soumet de façon répétée un ensemble de données (qu'il ne peut obtenir qu'en téléchargeant et en exécutant la chaîne complète) à une fonction mathématique. Ceci a pour but de générer un mixHash qui est en dessous d'un nonce cible, dicté par la difficulté de bloc. La meilleure façon d'y arriver est de faire des essais et des erreurs.
La difficulté détermine la cible du hachage. Plus la cible est basse, plus l'ensemble de hachages valides est petit. Une fois généré, il est incroyablement facile à vérifier pour les autres mineurs et clients. Même si une transaction devait changer, le hachage serait complètement différent, ce qui signalerait une fraude.
Le hachage facilite le dépistage de la fraude. Mais la PoW en tant que processus est aussi un excellent moyen de dissuader ceux qui veulent attaquer la chaîne.
Preuve de travail et sécurité
Les mineurs sont encouragés à faire ce travail sur la chaîne principale Ethereum. Il n’y a guère d’intérêt pour un sous-ensemble de mineurs à démarrer leur propre chaîne. Cela sape le système. Les blockchains reposent sur un seul état comme source de vérité. Et les utilisateurs choisiront toujours la chaîne la plus longue ou la plus "lourde".
L'objectif de la PoW est d'étendre la chaîne. La chaîne la plus longue est la plus crédible en termes de validité, car c'est elle enregistre le travail de calcul le plus important. Dans le système de preuve de travail Ethereum, il est presque impossible de créer de nouveaux blocs qui effacent les transactions ou en créent de fausses, ou de maintenir une seconde chaîne, car un mineur malveillant aurait besoin de toujours résoudre le bloc nonce plus vite que tout le monde.
Pour créer constamment des blocs malveillants, mais valides, il faudrait plus de 51 % de la puissance de minage du réseau pour battre tout le monde. Une énorme puissance de calcul serait nécessaire pour pouvoir effectuer cette quantité de "travail". Et les dépenses en énergie pourrait même être supérieures aux gains résultant d'une attaque.
Économie de la preuve de travail
Les autres responsabilités de la preuve de travail consistent à émettre de nouvelles monnaies dans le système et à inciter les mineurs à faire le travail.
Les mineurs qui créent correctement un bloc sont récompensés en recevant 2 ETH fraîchement miné et tous les frais de transaction au sein du bloc. Un mineur peut également obtenir 1,75 ETH pour un bloc "oncle". qui est un bloc valide créé simultanément par un autre mineur. Cela se produit généralement en raison de la latence du réseau.
Finalisation
Dans les réseaux distribués, une transaction est "finalisée" quand elle fait partie d'un bloc qui ne peut pas changer.
Les mineurs travaillant de façon décentralisée, il est possible que deux blocs valides soient extraits en même temps. Cela crée une fourche temporaire. À la fin, une chaîne deviendra la chaîne acceptée une fois qu'un bloc aura été extrait et ajouté, ce qui la rendra plus longue.
Mais pour compliquer davantage les choses, les transactions rejetées sur la fourche temporaire auront peut-être été incluses dans la chaîne acceptée. Cela signifie que cela pourrait être inversé. La finalisation fait dont référence au délai que vous devez attendre avant de considérer une transaction comme irréversible. Pour Ethereum, le délai recommandé est de 6 blocs ou un peu plus d'une minute. Vous pouvez dire ensuite avec une relative confiance que la transaction est réussie. Bien sûr, vous pouvez attendre plus longtemps pour plus d'assurance.
Gardez cela à l'esprit lors de la conception des DApps, car fausser les informations des transactions constituerait une mauvaise expérience pour vos utilisateurs. Surtout si la valeur de la transaction est élevée.
N'oubliez pas que ce délai n'inclut pas les temps d'attente pour qu'une transaction soit prise en charge par un mineur.
Avantages et inconvénients
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| La PoW est neutre. Vous n'avez pas besoin d'ETH pour commencer et les récompenses de bloc vous permettent de passer de 0 ETH à un solde positif. Avec la preuve d'enjeu (PoS) vous avez besoin de posséder de l'ETH pour commencer. | La PoW consomme tellement d'énergie que c'est mauvais pour l'environnement. |
| La PoW est un mécanisme de consensus éprouvé qui a permis de sécuriser et de décentraliser les Bitcoins et Ethereum pendant de nombreuses années. | Si vous voulez miner, vous avez besoin de tels équipements spécialisés que l'investissement pour commencer est important. |
| Comparé à la preuve d'enjeu, elle est relativement facile à implémenter. | En raison des besoins de calcul croissants, les pools de minage pourraient potentiellement dominer le jeu, entraînant des risques de centralisation et de sécurité. |
Comparaison avec la preuve d'enjeu
À un niveau élevé, la preuve d'enjeu a le même objectif que la preuve de travail : aider le réseau décentralisé à parvenir à un consensus de façon sécurisée. Mais il existe quelques différences en matière de processus et de personnel :
- La preuve d'enjeu remplace l'importance de la puissance de calcul par l'ETH misé.
- Elle remplace les mineurs par des validateurs. Les validateurs misent leurs ETH pour activer la possibilité de créer des blocs.
- Les validateurs ne sont pas en concurrence pour créer des blocs. Au lieu de cela, ils sont choisis au hasard par un algorithme.
- La finalisation est plus claire : à certains points de contrôle, si les deux tiers des validateurs s'accordent sur l'état d'un bloc, il est considéré comme définitif. Les validateurs doivent parier la totalité de leur mise sur cela, donc s'ils sont coupables de collusion, ils la perdront.
Plus d'infos sur la preuve d'enjeu
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