Comment fonctionne le Proof of Stake : tout ce que vous devez savoir sur le mécanisme de consensus de nouvelle génération

Comment fonctionne le Proof of Stake ? Au lieu de la puissance de calcul, cet algorithme de consensus repose sur la taille des pièces que les participants sont prêts à bloquer dans le réseau. Cela différencie radicalement le PoS du traditionnel Proof of Work et ouvre de nouvelles possibilités pour l'efficacité énergétique, la scalabilité et la sécurité de la blockchain.

Principe de fonctionnement : de la théorie à la pratique

Introduit en 2011 comme solution aux problèmes de Proof of Work, le Proof of Stake fonctionne sur le principe de la sélection aléatoire d'un validateur dans le réseau. Le système prend en compte plusieurs facteurs : le volume de pièces bloquées, le temps passé en staking, la randomisation et le financement de la node.

Lorsqu'un participant souhaite rejoindre le processus de validation, il bloque un certain nombre de pièces dans le réseau. Plus il y a de pièces en staking, plus la probabilité d'être choisi pour créer le prochain bloc est élevée — un processus appelé forging. Cependant, le système ne fonctionne pas sur le principe “plus on est riche, plus on a de chances”: des mécanismes spéciaux de randomisation et de sélection basés sur la durée du staking sont utilisés pour éviter la domination de certains participants.

Méthodes de sélection des validateurs

Le choix aléatoire de bloc implique la recherche de nœuds avec le hachage le plus bas et en même temps la somme la plus élevée en staking. Cette approche, bien que juste, est prévisible : le volume de pièces de chaque participant est accessible au public.

Le choix en fonction de la durée de staking fonctionne différemment : les validateurs sont sélectionnés en fonction de la durée pendant laquelle leurs tokens sont restés sur la blockchain. La durée est calculée comme le produit du nombre de jours et de la taille du staking. Après la création du bloc, le compteur est réinitialisé, ce qui empêche la réélection fréquente des mêmes participants.

Processus de validation et récompense

Le validateur sélectionné vérifie la validité des transactions, signe le bloc et l'ajoute à la chaîne. Pour cela, il reçoit une partie des frais des transactions dans le bloc, et parfois une récompense supplémentaire en pièces.

Si un validateur souhaite quitter le système, ses récompenses et son stake sont bloqués pendant un certain temps — cela permet au réseau de vérifier si le participant a ajouté de faux blocs. Si une fraude est détectée, le validateur perd une partie de ses fonds ( ce processus s'appelle « slashing » ). Ce stimulus économique protège le réseau contre les comportements malveillants.

Quelles chaînes utilisent le Proof of Stake

Après la migration d'Ethereum vers PoS dans le cadre de la mise à jour d'Ethereum 2.0, ce mécanisme est devenu la norme pour les nouvelles blockchains. Aujourd'hui, PoS est utilisé :

• Solana
• Avalanche
• Polkadot
• BNB Chain
• BNB Smart Chain

Chaque réseau adapte le mécanisme à ses besoins, créant ses propres variations de l'algorithme.

Avantages du PoS par rapport au PoW

Économie d'énergie — le principal avantage. Le coût de participation dépend des dépenses économiques liées au staking, et non des dépenses énergétiques pour résoudre des énigmes mathématiques. C'est incomparablement plus économique que le Proof of Work.

Une décentralisation plus accessible. Le lancement d'un nœud ne nécessite plus d'équipement minier coûteux. Tout le monde peut verrouiller des pièces et participer à la validation, ce qui réduit la barrière à l'entrée et favorise la distribution du réseau.

Scalabilité sans limites. Comme le réseau ne dépend pas des capacités physiques des mineurs, il est beaucoup plus simple et moins cher d'ajouter de nouveaux validateurs.

Sécurité économique. Le validateur risque ses propres fonds - si le réseau détecte une fraude, il perdra plus qu'il ne gagnera. Ainsi, un comportement malhonnête devient économiquement non rentable.

Adaptabilité. Le Proof of Stake est facilement modifiable pour différentes tâches et besoins de divers blockchains, ce qui a permis de créer de nombreuses variations.

Inconvénients et risques du PoS

Malgré les avantages, le mécanisme présente des inconvénients significatifs.

Problème des forks. Avec PoS, il n'y a pas de sanction économique pour la validation des deux côtés du fork - contrairement à PoW, où cela nécessite d'énormes coûts énergétiques. Cela permet aux attaquants d'attaquer plus facilement le réseau pendant la bifurcation.

Barrière à l'entrée dans le staking. Bien que le PoS soit plus accessible que le PoW, les participants ont tout de même besoin de tokens natifs de la blockchain. Souvent, un staking efficace nécessite des investissements significatifs, ce qui peut exclure les utilisateurs sans capital. Dans le PoW, n'importe qui pouvait travailler sur du matériel bon marché ou rejoindre un pool.

Vulnérabilité à l'attaque des 51 %. Bien que les deux mécanismes soient vulnérables, le PoS est plus sensible à ce risque. Si le prix du token chute ou si la blockchain a une faible capitalisation, un ennemi pourrait théoriquement acheter plus de la moitié des tokens à bas prix et prendre le contrôle du réseau.

Variations de Proof of Stake

Le fonctionnement de la Proof of Stake dans chaque blockchain dépend de sa spécificité. Différentes modifications de l'algorithme ont été développées :

Preuve de Participation Déléguée (DPoS)

Permet aux utilisateurs de staker des pièces sans devenir un validateur à part entière. Au lieu de cela, ils agissent en tant que délégués : ils apportent des fonds par l'intermédiaire d'un validateur choisi et reçoivent une partie de sa récompense. Les délégués choisissent les validateurs en fonction de la taille de l'incitation proposée et de leur réputation.

Preuve de Participation Nominée (NPoS)

Utilisé dans Polkadot. Semblable à DPoS, mais avec une différence clé : le nominé risque de perdre ses fonds si le validateur qu'il a choisi s'avère malhonnête. Chaque nominé peut choisir jusqu'à 16 validateurs, et le réseau répartit ses pièces entre eux de manière égale. Polkadot applique la théorie des jeux pour le choix des validateurs.

Preuve d'Autorité de Staking (PoSA)

Utilise BNB Smart Chain. Combine Proof of Authority et Proof of Stake : un groupe de 21 validateurs actifs, sélectionnés en fonction du nombre de BNB délégués, crée des blocs à tour de rôle. Cette liste est mise à jour quotidiennement.

Résultats

Depuis l'ère du Bitcoin et de sa puissance de calcul, la communauté blockchain est passée au consensus économique. Le Proof of Stake, tel qu'il fonctionne, prouve l'efficacité de cette approche : les réseaux ont gagné en économie, en évolutivité et en équité. Bien que le Proof of Work soit encore utilisé par Bitcoin et plusieurs autres projets, le Proof of Stake devient le standard de la nouvelle génération de blockchains — et ce changement sera avec nous pendant longtemps.