Dossier complet sur le Proof of Work

« Proof of work » ou PoW, est le nom que l’on donne à l’algorithme de consensus qui permet de confirmer les transactions sur réseau d’une Blockchain.

On utilise ce système de la « Preuve de travail » pour confirmer les transaction qui seront alors ajoutées à un bloc qui sera lui même ajouté à la Blockchain. Dans ce système, les mineurs sont tous en compétition pour gagner le droit de confirmer un bloc et ainsi obtenir la récompense en crypto-monnaie.

C’est ce processus que l’on appelle communément le « Mining ».

Le principe est très simple. Il s’agit pour les mineurs de résoudre un problème mathématique.

Que voulez-vous dire par « problème » mathématique ?

Le problème mathématique nécessite une forte capacité de calcul car le seul moyen de le résoudre est d’essayer toutes les clefs algorithmiques possibles jusqu’à ce que soit trouvée la solution que l’on appelle « hash ».

Il y a de nombreux types de problèmes mathématiques et ils sont conçus pour augmenter en difficulté avec le temps, à mesure que le réseau grossit.

Pourquoi une telle complexité ?

Tout d’abord il faut préciser que le problème ne doit pas être trop compliqué à résoudre sinon la génération d’un bloc, et donc, la confirmation des transactions, prennent trop de temps. Si le problème mathématique met trop de temps à être résolu, les transactions se retrouvent en attente d’exécution.

Mais si le problème est trop facile à résoudre, il s’expose à des vulnérabilités comme des attaques DoS qui visent à inonder le réseau de fausses requêtes pour bloquer celles qui sont légitimes.

Tout cela étant dit, si le problème doit être assez compliqué, sa solution doit être facilement vérifiable par l’ensemble des mineurs du réseau afin de vérifier son authenticité et permettre à 51 % d’entre eux d’accepter de l’ajouter à un bloc.

Comment l’algorithme est-il implémenté dans la Blockchain ?

La complexité du problème mathématique dépend du nombre de mineurs et de transactions. Le hash (clef algorithmique) de chaque bloc contient le hash du précédent bloc et c’est pour cette raison que la difficulté de la résolution du problème mathématique augmente avec le temps et que plus une transaction devient vieille et moins elle a de chances d’être annulée par des personnes mal intentionnées (nous y reviendrons plus tard).

A chaque fois qu’un mineur parvient à résoudre le problème mathématique et que sa solution est approuvée par 51 % des mineurs, un nouveau bloc contenant toutes les dernières transactions est formé et ajouté à la chaîne de blocs (Blockchain).

Quelles sont les crypto-monnaies qui utilisent le système « Proof of Work » ?

Toutes les crypto-monnaies, ou presque, l’utilisent.

C’est le Bitcoin qui fut la première monnaie virtuelle à utiliser ce système sécurisé de validation des transactions. Tous les 10 minutes, un nouveau bloc est ajouté à sa Blockchain.

Pourquoi les créateurs du Bitcoin ont-ils décidé d’utiliser le système « Proof of Work » ?

Le principe est de protéger la Blockchain, et donc, le registre qui sauvegarde l’historique des transactions (qui possède quoi) contre des attaques. Une attaque est possible mais elle nécessiterait un très important pouvoir de calcul et beaucoup de temps. Par conséquent, son coût est si élevé qu’il la rend inutile.

Quels sont les inconvénients du système « Proof of work » ?

Les principaux inconvénients sont la consommation d’énergie, le risque de voir 51 % des mineurs parvenir à corrompre le réseau et le coût associé au matériel de calcul.

Le « mining » nécessite un matériel informatique spécialisé dans la résolution de problèmes algorithmiques. Le coût est devenu si élevé que seul le mining en groupe permet de réellement d’amortir ses investissements. Et cela génère un autre problème qui est celui de la centralisation du réseau via l’émergence de groupes gigantesques qui pourraient à terme prendre le contrôle de la Blockchain et éventuellement la corrompre s’ils deviennent majoritaires. Si la décentralisation du réseau tombe alors il n’est plus sécurisé.

D’autre part, la consommation d’énergie est extrêmement élevée.

Que voulez-vous dire par une attaque 51 % ?

Cela arrive lorsque des mineurs parviennent à rassembler 51 % du pouvoir de mining (pouvoir de calcul).

Concrètement, des personnes mal intentionnées, si elles arrivaient à saisir 51 % du pouvoir de calcul, pourraient faire 3 choses :

-Obtenir toutes les récompenses liées au mining (actuellement la récompense est de 12.5 Bitcoins par bloc).
-Bloquer certaines transactions.
-Envoyer une transaction puis l’annuler avant qu’elle soit confirmée dans un bloc.

Quel est le problème avec l’annulation d’une transaction ?

Ces gens mal attentionnés pourraient acheter quelque chose, obtenir le produit qu’ils ont payé avec leur crypto-monnaie puis annuler cette transaction dans le bloc. C’est ce que l’on appelle la double dépense d’une crypto-monnaie. La complexité technique d’une telle attaque ne nous permet pas de la développer dans cette article mais sachez que pour y parvenir, il faut se lever tôt. Vraiment tôt.

Rapidement, il s’agit en réalité de créer deux blockchains qui coexistent. Une comprenant la première transaction légitime et une autre contenant l’annulation de cette transaction. Il s’agit pour ceux qui possèdent 51 % de la puissance de calcul de perpétuer la blockchain contenant la fraude au détriment de l’autre.

Pourquoi le jeu n’en vaut pas la chandelle ?

Premièrement, il est extrêmement compliqué de changer des blocs trop anciens. Plus la transaction a eu lieu il y a longtemps et plus il est difficile de la changer. Il faudrait vraiment annuler une transaction d’un large montant pour que cela en vaille la peine

Deuxièmement, si une Blockchain est corrompue, logiquement, plus personne ne voudra l’utiliser. Par conséquent, la crypto-monnaie basée sur cette Blockchain verrait sa valeur rapidement chuter en flèche. D’où la question : Quel intérêt ? Cela ne pourrait être intéressant que pour une crypto-monnaie concurrente qui pourrait alors augmenter sa part de marché…

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