Qu’est-ce que la preuve d’enjeu d’Ethereum ?

Par Gaurav Roy

La preuve d’enjeu est le mécanisme sous-jacent de l’algorithme de consensus d’Ethereum. En 2022, Ethereum est officiellement passé au mécanisme de preuve d’enjeu, considéré comme moins énergivore et offrant une plateforme pour la mise en œuvre de nouvelles solutions de passage à l’échelle.

Cet article de la Ledger Academy vous aidera à comprendre les subtilités de l’algorithme de consensus par preuve d’enjeu d’Ethereum de manière simple et concise. Commençons !

Qu’est-ce que la preuve d’enjeu ?

La preuve d’enjeu (Proof of Stake ou PoS) est un type de mécanisme de consensus utilisé pour sécuriser les réseaux de blockchain. Les mécanismes de consensus constituent la colonne vertébrale de toutes les blockchains, car ils définissent les règles sous-jacentes du fonctionnement d’un réseau.

Qu’est-ce qu’un mécanisme de consensus ?

Commençons par comprendre ce qu’on entend par consensus. En règle générale, un consensus est un processus utilisé pour parvenir à un accord au sein d’un groupe de personnes.

Dans le contexte de la blockchain, le consensus est le processus par lequel un groupe de nœuds sur un réseau détermine quelles transactions de la blockchain sont valides. Un mécanisme de consensus est la méthodologie permettant de parvenir à cet accord.

Une blockchain est un registre numérique de transactions distribuées, décentralisées et souvent publiques. Chaque transaction sur une blockchain est enregistrée sous la forme d’un « bloc » de données. Elle doit être vérifiée par des réseaux informatiques de pair à pair, avant d’être ajoutée à la chaîne. Ce système permet de sécuriser la blockchain contre les activités frauduleuses et la double dépense.

Il existe plusieurs types de mécanismes de consensus. Ils fonctionnent tous différemment mais ont le même objectif : s’assurer que les enregistrements de transactions sur une blockchain sont exacts et fiables. La preuve d’enjeu est l’un des mécanismes de consensus les plus populaires.

Mécanisme de consensus par la preuve d’enjeu

Un réseau basé sur la preuve d’enjeu est un système dont la sécurité repose sur des cryptomonnaies mises en staking. Chaque nœud de validation doit avoir « immobilisé » sur le réseau un dépôt de sécurité (un certain montant d’ETH) pour pouvoir participer au consensus. En utilisant les cryptos comme garantie, les nœuds sont incités à respecter les règles et à assurer la sécurité du réseau.

Qu’est-ce qu’un validateur ?

Un nœud de validation joue un rôle crucial dans un réseau de blockchain. Il est chargé de participer au processus de recherche de consensus au sein d’une blockchain de preuve d’enjeu. Les nœuds de validation votent pour vérifier l’authenticité d’un nouveau bloc de transactions, ce qui permet de s’assurer collectivement que les nouveaux blocs sont valides avant de les ajouter définitivement à la blockchain. Parallèlement, un nœud spécifique est sélectionné pour servir de « proposeur de bloc » pour le créneau en cours. Ce nœud a pour mission de créer le nouveau bloc de transactions et de le diffuser aux autres nœuds afin qu’ils le vérifient.

Comment s’effectue la vérification des nouveaux blocs ?

Tous les nœuds de validation possèdent la même copie de l’historique de la blockchain. Grâce à cet historique commun, ils évaluent si les nouveaux blocs de transactions sont valides. Ils procèdent ensuite à un vote collectif avant de les ajouter à la chaîne principale.

Comment le réseau Ethereum sélectionne-t-il les validateurs ?

La sélection des validateurs dans le système de preuve d’enjeu d’Ethereum se fait en fonction du montant que le validateur a mis en staking dans le réseau. Ainsi, plus le montant staké est important, plus le nœud a de chances d’être sélectionné pour ajouter un nouveau bloc à la chaîne.

Exigences en matière de staking sur Ethereum

Dans le système de preuve d’enjeu d’Ethereum, chaque validateur doit staker la crypto native du réseau (dans ce cas, 32 ETH). La nécessité de staker des ETH incite les validateurs à agir dans l’intérêt du réseau. En effet, les validateurs risquent de perdre des ETH s’ils tentent de corrompre le système ou s’ils ne réussissent pas à valider les transactions de manière fiable et efficace.

Grâce à l’application Ledger Live, vous pouvez staker vos ETH facilement et en toute sécurité auprès d’un validateur et commencer à gagner des récompenses passives en ETH.

Qu’entend-on par « finalité » ?

On appelle « finalité » le temps nécessaire pour protéger une transaction sur la blockchain. La finalité garantit qu’un bloc particulier de la blockchain ne peut être modifié ou annulé. Les transactions contenues dans le bloc sont donc immuables.

Même si une transaction est confirmée comme faisant partie du bloc le plus récent, cela ne signifie pas qu’elle ne peut pas être modifiée ou annulée. Pendant le bref laps de temps qui suit, une transaction peut être vulnérable aux attaques d’acteurs malveillants qui tentent d’exploiter les faiblesses de la blockchain.

Finalité de bloc dans le cadre de la preuve d’enjeu d’Ethereum

Avec la preuve d’enjeu, Ethereum utilise certains blocs comme « checkpoint » pour gérer les votes des validateurs. On appelle « checkpoint » le premier bloc de chaque epoch. Une epoch est une période de 32 créneaux durant laquelle les validateurs proposent et valident des blocs. Elle a une durée de 6,4 minutes.

Après avoir voté pour la validité de blocs individuels, les validateurs votent pour des checkpoints entiers. Si un checkpoint reçoit des votes d’au moins deux tiers du nombre total d’ETH mis en staking, il passe au statut supérieur. Le dernier checkpoint devient alors « justifié ». Le dernier checkpoint, qui est déjà justifié parce qu’il était la cible de l’epoch précédente, passe alors au statut « finalisé ».

Si un pirate veut annuler un bloc finalisé, il doit donc être prêt à perdre au moins un tiers de tous les ETH stakés.

Qu’est-ce que le slashing ?

Le slashing est un système disciplinaire utilisé par les protocoles de preuve d’enjeu pour pénaliser les validateurs pour toute violation des règles. À visée punitive, le réseau déduit généralement une partie de leur dépôt de garantie (les cryptos initialement mises en staking).

Pour mieux comprendre le système de slashing, examinons quelques-uns de ses éléments clés :

Incitation des validateurs

Dans le système PoS d’Ethereum, le montant de cryptos staké par les nœuds de validation (32 ETH) fait office de dépôt de garantie. Étant donné que ce montant peut être « slashé » par le réseau (si un validateur ne respecte pas les règles), les nœuds de validation ont tout intérêt à se comporter d’une manière qui profite à la blockchain.

Dissuasion des temps d’arrêt

L’un des comportements qui conduisent le plus souvent au slashing est le temps d’arrêt (downtime). On entend par « temps d’arrêt » la période pendant laquelle un validateur est hors ligne et incapable de créer de nouveaux blocs. Cela peut être dû à des retards de réseau, à des problèmes de logiciel ou à des problèmes liés aux équipements.

Lorsqu’un validateur est hors ligne, il ne peut pas participer au processus de consensus. Puisque cette indisponibilité est préjudiciable au fonctionnement général du réseau, le réseau la pénalise par le biais du slashing.

En quoi la preuve d’enjeu (PoS) diffère-t-elle de la preuve de travail (PoW) ?

La preuve de travail (Proof of Work ou PoW) et la preuve d’enjeu sont deux types de mécanismes de consensus qui permettent aux réseaux de cryptomonnaies de fonctionner sans autorité centrale. Mais ces mécanismes ont une façon qui leur est propre d’y parvenir, et ils présentent des degrés de sécurité et de fiabilité différents.

La preuve de travail : une sécurité basée sur la consommation d’énergie

Avec les mécanismes de consensus par preuve de travail, un nouveau bloc ne peut être ajouté que si l’empreinte numérique du bloc est calculé à l’aide d’une équation incroyablement complexe. Des milliers de milliards de calculs peuvent être nécessaires avant que cette valeur ne soit découverte au hasard par un mineur. C’est une opération qui peut consommer beaucoup d’énergie. Seul le mineur qui y parvient en premier pourra valider le bloc et être récompensé. Dans ce système, l’énergie est la ressource que le réseau utilise pour se sécuriser. L’énorme quantité d’énergie nécessaire pour contourner le mécanisme de consensus de la blockchain est un facteur clé de dissuasion pour les acteurs malveillants.

La preuve d’enjeu : une sécurité basée sur les cryptos mises en staking

Un réseau de preuve d’enjeu comme Ethereum se sécurise par la mise en staking de cryptomonnaies. Au lieu de dépenser de la puissance de calcul pour résoudre une énigme, les nœuds qui valident les nouvelles transactions mettent en staking leur propre valeur en guise de garantie. Les nœuds doivent donc fonctionner efficacement et honnêtement pour ne pas perdre leur garantie.

Par ailleurs, tout acteur malveillant désireux de prendre le contrôle du réseau devrait posséder plus de 51 % des cryptos stakées à ce moment-là. Il est tellement difficile de contrôler 51 % de toutes les cryptos stakées sur le réseau qu’une telle attaque est quasiment impossible à réaliser. C’est ainsi que fonctionne le mécanisme de consensus qui sécurise les réseaux de preuve d’enjeu.

Preuve d’enjeu d’Ethereum

Après des années de travail, le Merge (la Fusion) récent est désormais achevé et la transition d’Ethereum vers la preuve d’enjeu est désormais en marche. Cependant, le processus dans son ensemble n’est pas achevé, si bien que son impact n’est pas encore visible. Ethereum 2.0 se fait encore attendre.

Au moment où nous écrivons ces lignes, les ETH stakés ainsi que les récompenses de staking n’ont pas encore été déverrouillés. De plus, la mise en œuvre de certaines nouvelles options de scalabilité majeures, telles que le Danksharding, n’a pas encore eu lieu. Seul l’avenir nous dira à quel point ce nouveau mécanisme de consensus sécurise le réseau.

Comprendre le mécanisme de consensus de la preuve d’enjeu d’Ethereum vous aidera utiliser la blockchain Ethereum via le wallet ETH Ledger, en toute connaissance de cause. Le savoir, c’est le pouvoir. La Ledger Academy est là pour vous servir de guide. Nous décryptons le mécanisme de consensus complexe mais puissant qui sécurise Ethereum, une blockchain véritablement titanesque.

Le savoir, c’est le pouvoir.