Proof of Stake (PoS)

La preuve d’enjeu (Proof of Stake ou PoS en anglais) est un algorithme alternatif permettant d’atteindre un consensus sur un réseau distribué, utilisé dans les systèmes de blockchain pour vérifier les transactions et ajouter de nouveaux blocs à la chaîne de blocs. Contrairement à la preuve de travail, la preuve d’enjeu ne nécessite que peu de puissance informatique, mais plutôt un montant spécifié de cryptomonnaie qui sert d’« enjeu », afin de participer au processus de création et d’ajout des blocs.

Le Proof of Stake (PoS, ou preuve d’enjeu en français) fait partie des mécanismes de consensus blockchain les plus courants avec le Proof of Work. La preuve d’enjeu se positionne comme une alternative à la preuve de travail pour éviter la surconsommation énergétique et les problématiques environnementales qui y sont associées, mais également le risque d’une centralisation progressive du réseau.

Le Proof of Stake ne nécessite aucune forme de minage et repose sur un mécanisme tout à fait différent. On ne parlera donc pas de mineurs, mais de « minters » (forgeurs).

Les spécificités du Proof of Stake

Alors que dans la preuve de travail, le mineur doit investir dans du matériel pour pouvoir avoir une puissance de calcul permettant de résoudre un problème mathématique complexe, le protocole Proof of Stake réclame un investissement différent. Pour participer à la sécurisation du réseau d’une blockchain PoS, il suffit d’avoir accumulé une quantité suffisante de jetons de la cryptomonnaie échangée sur le réseau. Le nombre de jetons nécessaire varie d’un réseau à l’autre.

Plus une personne possédera de jetons d’une cryptomonnaie, plus on considérera que la sécurité du réseau est un enjeu important pour elle. C’est la raison pour laquelle on parle de « preuve d’enjeu » : lorsqu’un participant est à même de prouver que la sécurité de la blockchain représente un réel enjeu pour lui, celui-ci aura d’autant plus de chances d’être sélectionné pour produire des blocs et obtenir une récompense. Ainsi, plus un nœud possède une quantité importante de la cryptomonnaie du réseau, plus celui-ci pourra forger de blocs et obtenir de récompenses.

Fonctionnement d’un protocole Proof of Stake

Le fonctionnement d’un protocole Proof of Stake est nettement plus simple à comprendre que celui du Proof of Work. Un algorithme de preuve d’enjeu implique que différents utilisateurs du réseau mettent en dépôt une partie de leurs possessions en cryptomonnaie pour devenir des minters. L’algorithme se base ensuite sur la tête de la blockchain (soit le dernier bloc de la chaîne) pour sélectionner aléatoirement un minter et lui offrir le droit de créer le prochain bloc.

Si celui-ci ne créé pas le bloc dans un intervalle de temps qui lui est donné, l’algorithme sélectionnera automatiquement un deuxième validateur à sa place. En Proof of Stake, la chaîne la plus longue est celle qui est considérée par défaut comme valide.

Avantages et inconvénients du Proof of Stake

• Les avantages du Proof-of-Stake

Le principal avantage du Proof of Stake est de ne pas nécessiter d’importantes quantités d’électricité pour sécuriser une blockchain. Sur le long terme, les projets en Proof of Stake ont donc une croissance plus soutenable et sont globalement plus scalables.

Cela est d’autant plus le cas que les monnaies générées en preuve de travail nécessitent souvent d’être créées en grande quantité pour pouvoir offrir des récompenses significatives aux mineurs afin de leur permettre de rentabiliser leur investissement matériel. En PoS en revanche, les cryptomonnaies ont moins de chances d’être inflationnistes car il n’est pas nécessaire de créer de nouveaux tokens en grande quantité pour continuer à motiver les validateurs : quoiqu’il se passe, ils seront toujours gagnants à contribuer à la sécurité du réseau.

Comparée au Proof of Work, le Proof of Stake réduit également les risques de centralisation, car il ne permet pas de réaliser les mêmes économies d’échelle qu’un investissement dans une grande quantité de matériel de minage. Ainsi, s’il est possible pour les fermes de minage suréquipées de réussir à évincer les mineurs particuliers, un avantage aussi disproportionné a moins de chances de se produire avec un consensus en PoS. C’est l’une des raisons pour lesquelles les particuliers préfèrent aujourd’hui se tourner vers le staking ou l’investissement dans un masternode plutôt que vers le mining.
Le Proof of Stake présente également l’avantage de rendre les formes d’attaques à 51% beaucoup plus coûteuses que sur la preuve de travail. 

• Les inconvénients du Proof of Stake

La preuve d’enjeu présente cependant des inconvénients. Le premier d’entre eux, et non des moindres, est d’être moins sécurisée que la preuve de travail.

Un des principaux problèmes de la preuve d’enjeu est également la question du « Nothing at Stake ». L’attaque du « Nothing at Stake » devient possible si la blockchain subit un fork et se divise alors en deux branches. En cas de fork d’une Blockchain Proof of Stake, un validateur a plus d’intérêt à continuer à forger sur les deux chaînes plutôt qu’à n’en choisir qu’une, car cela lui permet de multiplier ses espérances de gains.

Cela n’est pas le cas en PoW, où le mineur a au contraire intérêt à concentrer ses efforts et sa puissance de calcul sur la chaîne où il aura le plus de chances de miner un bloc. Pour pallier ce problème, des mécanismes de pénalités (« Slashing ») sont prévus afin de dissuader les comportements de « Nothing at Stake » et de pousser les minters à ne voter que sur une seule chaîne.

On peut également discuter le niveau de décentralisation du protocole de PoS. S’il est plus décentralisé qu’un réseau en Proof of Work, un réseau reposant sur un protocole Proof of Stake peut néanmoins rappeler le fonctionnement d’une ploutocratie, où les plus aisés disposent du plus grand pouvoir. Posséder un grand pourcentage du nombre de tokens mis en circulation reste possible, et bien que l’attaque des 51% reste peu probable, le PoS ne peut être considéré comme un consensus 100% décentralisé.

Si le Proof of Stake a donc su répondre à certains problèmes posés par la Proof of Work, les protocoles en place demeurent largement perfectibles. De nombreuses alternatives existent pour tendre vers des mécanismes de consensus plus complets. Les blockchains de “nouvelle génération” tendent de plus en plus à adopter un protocole de Delegated Proof of Stake, souvent considéré comme étant l’un des protocoles les plus équilibrés entre sécurité, décentralisation et scalabilité du réseau.