Preuve de travail

Preuve de travail

Proof of Work est un mécanisme de consensus. Il est utilisé dans certaines crypto-monnaies comme le bitcoin et assure l’unanimité sur le réseau.

Qu’est-ce que la preuve de travail ?

Le mécanisme de preuve de travail (PoW) est une forme de mécanisme dit de consensus permettant de se mettre d’accord sur une version identique de la blockchain au sein d’un réseau décentralisé.

Pourquoi a-t-on besoin d’une preuve de travail ?

Le principe de base de la preuve de travail repose sur l’idée que les mineurs du réseau doivent prouver qu’ils ont fourni un certain effort pour créer un bloc. Cela permet de garantir plusieurs principes fondamentaux des crypto-monnaies comme le bitcoin.

  1. la difficulté (difficulty) de trouver un hash valable pour l’en-tête du bloc est telle qu’un nouveau bloc arrive sur le réseau toutes les dix minutes environ – et donc un certain nombre de BTC. Cela garantit la croissance algorithmique de la masse monétaire.2) Pour les nœuds, il est très facile de savoir quelle est la bonne blockchain à l’aide du PoW : A savoir celle dans laquelle la plus grande partie du travail a été investie sous forme de capacité de calcul.
  2. la preuve de travail sécurise le réseau. Les attaquants devraient injecter dans le réseau plus d’énergie que tous les autres nœuds de minage n’en ont à disposition – et tenir sur une longue période. Cela n’est plus envisageable avec le bitcoin.4) La preuve de travail est en outre le mécanisme de redistribution de l’argent le plus équitable que nous connaissions. En effet, contrairement à la monnaie fiduciaire, les nouveaux coins ne peuvent pas être créés d’un trait de plume, mais nécessitent un réel effort en termes de ressources.

Comment fonctionne la preuve de travail dans une blockchain ?

L’exécution d’un mécanisme de preuve de travail ou le calcul des résultats est appelé « minage » dans le contexte des chaînes de blocs. Les mineurs essaient de trouver un résultat présentant certaines caractéristiques en effectuant des milliards d’opérations de calcul. Une fois qu’ils ont trouvé un tel résultat, ils sont rémunérés par ce que l’on appelle la Block Subsidy.

Le processus d’une transaction qui est poussée sur le réseau se présente comme suit jusqu’à la confirmation :.

  1. les transactions sont regroupées dans un bloc
  2. les mineurs vérifient si ces transactions sont légitimes en hachant l’en-tête du bloc candidat
  3. le premier mineur qui a trouvé la solution reçoit le block subsidy ainsi que les frais de transaction
  4. les transactions validées sont ajoutées à la blockchain sous la forme du bloc

Comment fonctionnent exactement les calculs de preuve de travail ?

Les mineurs utilisent des fonctions de hachage, c’est-à-dire des fonctions mathématiques qui génèrent une chaîne de caractères de longueur fixe à partir d’une chaîne de caractères de longueur quelconque. La difficulté réside dans le fait qu’il faut trouver un résultat présentant certaines caractéristiques qui découlent de la fonction de hachage. Le bitcoin, par exemple, utilise la fonction de hachage SHA-256 pour le minage.

Du point de vue du mineur, la question doit donc être résolue :
« Quelle entrée dois-je introduire dans la fonction mathématique pour obtenir l’output donné » ?
Étant donné qu’une caractéristique importante de la fonction de hachage utilisée est l’absence d’inversibilité, il n’est pas possible de calculer simplement, pour une sortie, quelle était l’entrée correspondante.

Au lieu de cela, il faut « deviner » quelle était l’entrée avec laquelle on peut obtenir exactement cette sortie. C’est pourquoi les mineurs effectuent les calculs des milliards de fois par seconde et essaient de nombreuses valeurs d’entrée jusqu’à ce qu’ils trouvent finalement une entrée qui donne la sortie souhaitée.

Si le bloc est correctement miné, il est ajouté à la chaîne de blocs. Comme tous les participants du réseau connaissent l’algorithme, ils peuvent vérifier si la solution est correcte et s’ils possèdent une blockchain valide. Ce qui est décisif, c’est qu’il est facile de vérifier si les calculs sont corrects, alors que le calcul lui-même est complexe pour le mineur. La preuve est difficile à fournir, mais facile à vérifier.

Qu’est-ce que la Difficulty ?

La Difficulty résulte de la difficulté à trouver l’output souhaité de la fonction de hachage. Dans le cas du bitcoin, on indique par exemple le nombre de zéros que doit avoir la sortie au début de la chaîne (nonce). Plus le nombre de zéros requis est élevé, plus il est difficile de trouver la sortie. Cela peut être facilement illustré par un jeu de loto. Il est beaucoup plus facile de trouver deux bons numéros que de trouver six bons numéros parmi les numéros donnés.

La Difficulty du Bitcoin est toujours fixée de telle sorte qu’un nouveau bloc devrait être trouvé en moyenne toutes les dix minutes. Cette valeur indicative est vérifiée toutes les deux semaines. S’il s’avère que la valeur indicative de 2.016 blocs a été dépassée en deux semaines, c’est-à-dire que plus de blocs que prévu ont été trouvés, la difficulty est trop faible et est corrigée à la hausse – et inversement.

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