Les algorithmes de consensus Proof-of-Stake (PoS) améliorent l'efficacité des réseaux blockchain en éliminant le processus de mining informatique énergivore caractéristique des protocoles Proof-of-Work. Les algorithmes PoS motivent les utilisateurs à valider les données du réseau et à maintenir la sécurité en participant à un processus de mise en garantie (staking).
Une évolution de ce concept, le Delegated Proof of Stake (DPoS), fonctionne de manière similaire mais intègre un système de vote et de délégation, introduisant un élément plus démocratique au processus. Les algorithmes PoS alimentent plusieurs des blockchains les plus avancées et largement adoptées aujourd'hui, indiquant une potentielle transition vers ce qui pourrait devenir le mécanisme de consensus prédominant dans l'écosystème blockchain.
Dans cet article, nous discutons des mécanismes de consensus, des avantages et inconvénients du DPoS, et de ses différences avec le Nominated Proof-of-Stake (NPoS).
Faits importants
Le Delegated Proof-of-Stake (DPoS) est une version modifiée du mécanisme de consensus Proof-of-Stake (PoS).
Dans le DPoS, les participants sélectionnent des délégués pour valider les blocs de la blockchain.
Le DPoS offre une approche inclusive, évolutive et démocratique pour la validation des transactions dans un réseau blockchain.
Explorer les mécanismes de consensus dans la blockchain
Le choix du mécanisme de consensus joue un rôle central dans la définition des caractéristiques d'un réseau décentralisé. Les mécanismes de consensus déterminent comment l'accord est atteint entre les nœuds du réseau, garantissant la sécurité, la fiabilité et l'intégrité des transactions. Examinons les subtilités des différents mécanismes de consensus, leurs caractéristiques uniques et leur impact sur les écosystèmes blockchain.
Proof-of-Work (PoW) : le mécanisme pionnier
À l'avant-garde des mécanismes de consensus blockchain se trouve le Proof-of-Work (PoW). Reconnu pour sa sécurité robuste via des énigmes cryptographiques, le PoW implique des mineurs en compétition pour résoudre des problèmes mathématiques complexes afin de valider les transactions et d'ajouter de nouveaux blocs à une blockchain. Bien que le PoW ait été déterminant dans le succès de crypto-monnaies comme Bitcoin, sa nature énergivore a suscité des débats sur la durabilité.
Proof-of-Stake (PoS) : une alternative plus écologique
En réponse aux préoccupations écologiques associées au PoW, le Proof-of-Stake (PoS) est apparu comme une alternative plus respectueuse de l'environnement. Le PoS s'appuie sur des validateurs qui sont choisis pour créer de nouveaux blocs en fonction de la quantité de crypto-monnaie qu'ils détiennent et sont prêts à « mettre en jeu » (stake) comme garantie. Ce mécanisme réduit non seulement la consommation d'énergie, mais aligne également les incitations avec la sécurité du réseau.
Delegated Proof of Stake (DPoS) : favoriser la démocratie
Dans le DPoS, les détenteurs de jetons votent pour un nombre limité de délégués qui valident les transactions et produisent des blocs. Cette approche rationalisée améliore l'évolutivité et l'efficacité, équilibrant décentralisation et rapidité.
Le Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) se concentre sur l'assurance du consensus même en présence d'acteurs malveillants. Dans les systèmes basés sur PBFT, un nombre prédéterminé de nœuds doit s'accorder sur la validité d'une transaction avant qu'elle ne soit ajoutée à la blockchain. Ce mécanisme privilégie la rapidité et l'efficacité pour atteindre un consensus.
Comment fonctionne le Delegated Proof of Stake ?
Le Delegated Proof of Stake (DPoS) est un mécanisme de consensus conçu pour améliorer l'efficacité et l'évolutivité des réseaux blockchain tout en rendant le processus de validation démocratique. Voici une décomposition du fonctionnement du DPoS :
1. Sélection des témoins ou délégués
Dans le DPoS, le processus de consensus implique un nombre défini de témoins ou délégués élus par les détenteurs de jetons via un mécanisme de vote. Les détenteurs de jetons votent généralement en fonction de la quantité de crypto-monnaie qu'ils possèdent, et les délégués choisis jouent un rôle central dans la validation des transactions et la production de blocs.
2. Production de blocs
Les délégués élus se relaient pour proposer et valider des blocs de transactions. Contrairement aux mécanismes traditionnels de Proof-of-Work (PoW), où les mineurs sont en compétition pour résoudre des énigmes complexes, le DPoS simplifie le processus de production de blocs, le rendant plus prévisible et efficace.
3. Vérification des blocs
Une fois qu'un témoin propose un bloc, celui-ci doit être vérifié par un certain pourcentage d'autres témoins avant d'être ajouté à la blockchain. Ce processus de vérification assure l'accord sur la validité des transactions et maintient l'intégrité de la blockchain.
4. Consensus par le vote
Les détenteurs de jetons participent au processus de consensus en votant pour leurs délégués préférés. Le poids d'un vote est souvent proportionnel au nombre de jetons que possède le votant. Cela aligne les intérêts des détenteurs de jetons avec la sécurité et la fiabilité du réseau.
5. Rotation des délégués
Le DPoS introduit un système de rotation où les témoins sont périodiquement remplacés ou réorganisés en fonction des résultats des votes. Cette rotation empêche la centralisation du pouvoir, améliore la sécurité du réseau et offre des opportunités à un ensemble plus large de participants pour jouer un rôle dans la production de blocs.
6. Récompenses et pénalités
Les délégués sont incités à agir honnêtement et efficacement grâce à des récompenses, généralement des frais de transaction ou de nouvelles crypto-monnaies créées. Les témoins qui se comportent de manière malveillante ou qui ne remplissent pas leurs obligations font face à des pénalités, y compris une suspension temporaire de leur rôle de délégué.
Le Delegated Proof of Stake a été mis en œuvre avec succès dans divers projets blockchain, offrant une alternative évolutive et efficace aux mécanismes de consensus traditionnels.
Histoire du DPoS
Daniel Larimer, une figure éminente de la communauté blockchain, a formellement introduit le concept de DPoS. Larimer a proposé le DPoS comme un mécanisme de consensus plus efficace et évolutif.
BitShares : la première mise en œuvre
En 2014, Daniel Larimer a implémenté le DPoS dans BitShares, une plateforme d'échange décentralisée et financière. BitShares a été l'un des premiers projets à employer le DPoS dans une application blockchain réelle. Daniel Larimer a ensuite implémenté le DPoS dans Steemit, une plateforme de médias sociaux, puis dans EOS (Enterprise Operating System), une plateforme blockchain conçue pour les applications décentralisées (DApps). EOS, en particulier, a attiré une attention significative pour son modèle de consensus basé sur le DPoS.
Succès et critiques du DPoS
Le DPoS a démontré des succès notables en termes d'évolutivité et de vitesse de transaction, abordant certaines des limitations du PoW. Cependant, il a également fait l'objet de critiques, notamment concernant la centralisation, en raison du nombre relativement restreint de témoins élus.
Inspirés par les succès de BitShares et d'EOS, plusieurs autres projets blockchain ont adopté le DPoS comme mécanisme de consensus. Des projets notables comme Lisk et Ark ont implémenté des variations du DPoS pour atteindre une meilleure évolutivité et débit.
Évolution et variations
Au fil du temps, le DPoS a évolué, et des variations du mécanisme ont été implémentées dans différents projets. Certains ont introduit des modifications pour résoudre les problèmes de centralisation perçus, comme l'ajout de couches de consensus supplémentaires ou des changements dans les mécanismes de vote.
Avantages du Delegated Proof of Stake
Le Delegated Proof of Stake (DPoS) offre plusieurs avantages qui contribuent à sa popularité en tant que mécanisme de consensus dans les réseaux blockchain :
Efficacité et évolutivité
Le DPoS simplifie le processus de validation des blocs, ce qui conduit à des temps de confirmation des transactions plus rapides et à un débit plus élevé que les systèmes Proof-of-Work (PoW). Le nombre limité de délégués élus améliore l'évolutivité du réseau.
Réduction de la consommation d'énergie
Contrairement au PoW, qui implique des processus de mining énergivores, le DPoS réduit considérablement l'impact environnemental en éliminant le besoin d'une puissance de calcul importante.
Gouvernance démocratique
Le DPoS permet aux détenteurs de jetons de participer activement à la sélection des délégués par le vote. Ce modèle de gouvernance démocratique vise à trouver un équilibre entre décentralisation et efficacité.
Décentralisation avec des nœuds contrôlés
Bien que le DPoS réduise le nombre de nœuds de validation par rapport à d'autres mécanismes de consensus, il maintient la décentralisation en permettant aux détenteurs de jetons de choisir les délégués. La participation contrôlée assure un réseau plus prévisible et gérable.
Sécurité améliorée
Le DPoS renforce la sécurité en limitant le nombre de nœuds de validation et en faisant tourner les délégués par le biais du vote. La rotation régulière des délégués empêche la concentration du pouvoir et atténue le risque de collusion ou de comportement malveillant.
Incitation pour les participants au réseau
Les délégués élus sont incités à agir honnêtement et efficacement grâce à des récompenses. Cette structure d'incitation encourage un réseau compétitif et fiable.
Finalité des transactions
Le DPoS offre une finalité des transactions plus rapide, ce qui signifie qu'une fois qu'un bloc est ajouté à la blockchain, la probabilité qu'il soit inversé est extrêmement faible. Cette caractéristique est particulièrement bénéfique pour les applications nécessitant des transactions rapides et irréversibles.
Adaptabilité et mises à niveau
Le DPoS permet des mises à niveau et des ajustements plus faciles du mécanisme de consensus sans nécessiter un hard fork. Cette adaptabilité facilite l'évolution du réseau blockchain en réponse à des exigences changeantes ou à des améliorations.
Engagement communautaire
Les détenteurs de jetons sont activement engagés dans la gouvernance du réseau, favorisant un sentiment de communauté et de responsabilité partagée. Le processus de vote encourage une participation continue et un alignement des intérêts entre la communauté et le succès de la blockchain.
Production de blocs prévisible
Le DPoS introduit un calendrier plus prévisible pour la production de blocs, aidant les développeurs et les utilisateurs à anticiper quand les transactions seront confirmées.
La combinaison d'efficacité et d'évolutivité du Delegated Proof of Stake en fait un choix attrayant pour les projets blockchain qui équilibrent performance et décentralisation.
Inconvénients du Delegated Proof-of-Stake
Bien que le Delegated Proof-of-Stake (DPoS) offre plusieurs avantages, il présente également sa part d'inconvénients :
Centralisation
Le DPoS s'appuie sur un nombre limité de délégués ou témoins élus pour valider les transactions et produire des blocs. Cette concentration du pouvoir peut susciter des préoccupations concernant la centralisation, en particulier si un petit groupe domine constamment le processus de consensus.
Vulnérabilité à l'achat de votes
Comme le pouvoir de vote est souvent proportionnel au nombre de jetons détenus, il existe un risque d'achat de votes ou de formation de cartels de vote. Les participants plus fortunés pourraient manipuler le système en acquérant davantage de jetons pour influencer la sélection des témoins.
Potentiel de collusion
Dans le DPoS, les témoins élus jouent un rôle crucial dans la production de blocs. Si un groupe de délégués s'entend ou forme des alliances, ils peuvent compromettre l'intégrité de la blockchain en agissant dans leur intérêt collectif plutôt que dans le bien-être du réseau.
Désincitation pour les petits détenteurs de jetons
Les détenteurs de jetons ayant une mise relativement petite pourraient se sentir moins incités à participer au vote, car leur influence est limitée. Cela pourrait conduire à une décentralisation réduite car une partie importante de la communauté pourrait ne pas s'engager activement dans la gouvernance du réseau.
Dépendance à la réputation des délégués
Le DPoS s'appuie souvent sur la réputation des témoins pour instaurer la confiance dans le réseau. Si un témoin perd en crédibilité, cela peut affecter sa capacité à contribuer efficacement au processus de consensus.
Potentiel de points uniques de défaillance
Puisqu'un petit nombre de délégués sont responsables de la validation des transactions, tout compromis ou échec de la part de ces délégués peut avoir un impact significatif sur les opérations du réseau. Cela introduit le risque de points uniques de défaillance.
Complexité de la gouvernance
Le DPoS peut conduire à des processus décisionnels complexes. Coordonner les préférences d'une base diversifiée de détenteurs de jetons et gérer la rotation des témoins nécessite des structures de gouvernance robustes.
Modèle de sécurité limité
Le DPoS sacrifie certains aspects du modèle de sécurité observé dans les systèmes Proof-of-Work (PoW). Bien qu'il offre efficacité et évolutivité, il peut être considéré comme moins robuste en termes de sécurité, en particulier dans des scénarios de forte collusion.
Potentiel d'apathie envers le vote
Les détenteurs de jetons peuvent devenir apathiques envers le processus de vote, conduisant à une situation où une petite partie de la communauté participe activement à la sélection des témoins. Cela pourrait affecter l'équité et la représentativité du processus de consensus.
Chaque mécanisme de consensus s'accompagne de compromis, et la pertinence du DPoS dépend des objectifs et des exigences spécifiques du projet blockchain.
Nominated Proof of Stake (NPoS) vs. DPoS
DPoS (Delegated Proof of Stake)
Le Delegated Proof of Stake est un mécanisme de consensus où les détenteurs de jetons élisent un nombre défini de délégués pour valider les transactions et produire des blocs. Ces délégués, également connus sous le nom de témoins, jouent un rôle crucial dans le processus de production de blocs.
NPoS (Nominated Proof of Stake)
Le Nominated Proof of Stake est une variante du mécanisme de consensus Proof of Stake (PoS). Dans le NPoS, les détenteurs de jetons nomment un ensemble de validateurs pour participer au processus de validation des blocs. Les validateurs nommés contribuent ensuite à l'algorithme de consensus en fonction de leur mise et du nombre de nominations qu'ils reçoivent.
Aspect
DPoS
NPoS
Élection des délégués/témoins
Les détenteurs de jetons élisent des délégués
Les détenteurs de jetons nomment des validateurs.
Nombre de délégués/validateurs
Nombre fixe de délégués élus.
Le nombre de validateurs nommés peut varier.
Processus de production de blocs
Les délégués se relaient pour proposer et valider les blocs.
Les validateurs nommés contribuent au processus de validation des blocs.
Décentralisation
Préoccupations de centralisation en raison d'un nombre limité de délégués.
Vise la décentralisation grâce à un ensemble plus large de validateurs nommés.
Mécanisme de vote
Les détenteurs de jetons votent pour leurs délégués préférés.
Les détenteurs de jetons nomment les validateurs en qui ils ont confiance.
Flexibilité
Peut avoir moins d'options de participation car les délégués sont fixes.
Offre de la flexibilité dans le nombre de validateurs en fonction des nominations.
Résistance à la collusion
Susceptible de collusion parmi un petit groupe de délégués.
S'efforce de résister à la collusion grâce à un ensemble plus large et plus diversifié de validateurs.
Modèle de gouvernance
Emploie un modèle de gouvernance démocratique.
Peut varier dans les structures de gouvernance selon l'implémentation de la blockchain.
Exemples
EOS (EOSIO) est un exemple de blockchain DPoS.
Polkadot (Substrate) utilise le NPoS dans son mécanisme de consensus.
Le DPoS et le NPoS sont conçus pour répondre aux préoccupations de scalabilité et d'efficacité souvent associées aux mécanismes traditionnels de Proof of Work (PoW), mais ils diffèrent dans leur approche pour atteindre ces objectifs.
Conclusion
Certains projets emploient divers mécanismes de consensus, tels que le Delegated Proof-of-Stake (DPoS), mettant en évidence les avantages potentiels qu'ils apportent à une blockchain.
Cependant, même le DPoS n'est pas exempt de lacunes, particulièrement concernant les questions liées à la décentralisation et à la collusion. Reconnaissant l'importance de la décentralisation, il devient crucial pour les utilisateurs d'opter pour des cold wallets non-custodial qui leur accordent un contrôle complet sur leurs fonds.
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