Qu'est-ce qu'un algorithme de consensus et comment fonctionne-t-il ?
Qu'est-ce qu'un algorithme de consensus ?
Un algorithme de consensus est un mécanisme qui garantit que tous les participants d'un réseau sont d'accord (consensus) sur l'état de la blockchain, sans qu'une autorité centrale soit nécessaire. Les algorithmes de consensus assurent le bon fonctionnement d'une blockchain.
Une blockchain est une chaîne d'informations dans laquelle sont enregistrées des transactions. Lorsque de nouvelles transactions ont lieu, un nouveau bloc est ajouté à la blockchain. Cela permet de consigner toutes les informations, qui ne peuvent ensuite plus être modifiées. L'algorithme de consensus d'une blockchain détermine comment les nœuds se mettent d'accord afin d'ajouter ce nouveau bloc de manière fiable.
Grâce aux algorithmes de consensus, les blockchains fonctionnent et restent sécurisées. Les algorithmes de consensus garantissent que tous les nœuds d'un réseau s'accordent sur l'ordre des transactions, empêchant ainsi les doubles dépenses ou les actions frauduleuses.
À retenir
- Les algorithmes de consensus garantissent que tous les participants à la blockchain soient d'accord.
- Les algorithmes de consensus empêchent les doubles dépenses et les fraudes en établissant un accord sur l'ordre des transactions.
- Il existe différents types d'algorithmes de consensus, chacun avec ses avantages et inconvénients.
Comment fonctionne un algorithme de consensus ?
Les algorithmes de consensus fonctionnent via un processus cryptographique au cours duquel les nœuds valident la validité d'une transaction ou d'un bloc de transactions et doivent s'accorder sur l'ordre dans lequel ces nouveaux blocs sont ajoutés à la blockchain. Le nœud qui est finalement autorisé à ajouter le bloc contenant les nouvelles informations à la blockchain est appelé le validateur et reçoit une récompense sous forme de cryptomonnaie. Ce processus est souvent automatisé et ne nécessite pas d'autorité centrale pour tout contrôler.
Les algorithmes de consensus garantissent que tous les nœuds d'un réseau blockchain s'accordent sur la validité des transactions. Par des méthodes cryptographiques, les nœuds valident les nouvelles transactions ou blocs et votent pour déterminer quel bloc sera ajouté à la blockchain. Le nœud qui peut finalement ajouter un bloc (qu'on peut considérer comme le gagnant) est appelé validateur (dans le cas du Proof of Stake) ou mineur (dans le cas du Proof of Work). Ce nœud reçoit une récompense sous forme de cryptomonnaie (dans le cas de Bitcoin, une récompense en bitcoins). L'ensemble du processus se déroule sans autorité centrale, le réseau s’occupe lui-même de la vérification et de l’approbation.
Nous expliquons le processus des algorithmes de consensus à l'aide d'un exemple issu du monde de la Formule 1 :
Imaginez une course de Formule 1 : plusieurs pilotes foncent sur un circuit avec pour objectif de franchir la ligne d'arrivée en premier. Du départ à l'arrivée, ils ne peuvent pas faire ce qu'ils veulent, car des règles strictes de la FIA (l'organisation internationale du sport automobile) garantissent que tout se déroule de manière équitable et sécurisée. Il peut s’agir de l’obligation d’utiliser certains pneus ou de l’interdiction de couper la piste.
Pendant la course, tout est surveillé par des officiels de course (semblables à des arbitres) et par des capteurs dans les voitures. Ainsi, il est constamment vérifié que les pilotes respectent les règles. En cas d’infraction, un pilote reçoit un avertissement, une pénalité de temps ou peut même être disqualifié.
Une blockchain fonctionne selon un mécanisme similaire : l'algorithme de consensus. Au lieu de pilotes, vous avez des nœuds qui traitent toutes les transactions (la course) et les contrôlent (les règles sont-elles respectées ?). Mais une grande différence est qu’il n’existe pas d’arbitre central comme la FIA, les nœuds se surveillent entre eux. Ils s’assurent que la blockchain fonctionne correctement. Lorsqu’un nœud enfreint les règles, par exemple en autorisant des doubles dépenses, les autres nœuds peuvent l’ignorer ou même le sanctionner.
À la fin, l’algorithme permet aux participants de parvenir à un consensus sur les transactions valides. Le processus ressemble à une course de Formule 1, mais il est entièrement décentralisé.
Quels sont les différents types d'algorithmes de consensus ?
Il existe différents types d'algorithmes de consensus qui permettent au réseau de nœuds d'une blockchain de parvenir à un accord. Chaque mécanisme a ses propres règles, avantages et limitations.
Proof of Work (PoW)
Il s’agit du plus ancien et du plus connu des algorithmes de consensus, introduit par Bitcoin. Il est réputé pour sa consommation élevée d’énergie, car les nœuds doivent résoudre des énigmes mathématiques, ce qui nécessite une importante puissance de calcul. Le Proof of Work est très sécurisé, mais il pose un problème de scalabilité.
Blockchains utilisant le Proof of Work : Bitcoin et Litecoin
Proof of Stake (PoS)
Le Proof of Stake est un algorithme de consensus dans lequel les participants sont sélectionnés en fonction du nombre de jetons qu'ils mettent en jeu, un processus appelé staking. Il est plus économe en énergie que le Proof of Work, car il ne nécessite pas de puissance de calcul intense. En 2022, Ethereum est passé du Proof of Work au Proof of Stake afin d’améliorer son efficacité énergétique.
Blockchains utilisant le Proof of Stake : Ethereum, Cardano et Tezos
Delegated Proof of Stake (DPoS)
Le Delegated Proof of Stake est une variante du Proof of Stake, conçue pour être plus rapide et plus efficace. Il utilise un petit groupe de représentants élus pour ajouter de nouveaux blocs à la blockchain. Cela améliore la rapidité du réseau, mais réduit la décentralisation.
Blockchains utilisant le Delegated Proof of Stake : Tron
Proof of Authority (PoA)
Dans le Proof of Authority, le réseau repose sur des « validateurs », un groupe restreint de participants de confiance qui peuvent ajouter des blocs à la blockchain. Le réseau est rapide et efficace, mais moins décentralisé que les systèmes PoW ou PoS. Le PoA est souvent utilisé dans les blockchains privées.
Blockchains utilisant le Proof of Authority : VeChain
Proof of History (PoH)
Le Proof of History est une méthode de consensus relativement récente et innovante, rendue célèbre par la blockchain Solana. Au lieu de parvenir à un consensus sur l’ordre des transactions, le PoH attribue aux transactions un horodatage cryptographique. Chaque événement du réseau reçoit un horodatage unique avant d’être diffusé dans le réseau, permettant aux nœuds de savoir dans quel ordre ils se sont produits. Cela évite aux nœuds d’avoir à voter. Ainsi, ces blockchains peuvent fonctionner extrêmement rapidement et efficacement, avec des coûts réduits.
Blockchains utilisant le Proof of History : Solana
Autres algorithmes de consensus
- Proof of Burn
- Proof of Capacity
- Proof of Participation
- Proof of Elapsed Time
- Delayed Proof of Work
- Effective Proof of Stake
- Pure Proof of Stake
- Bonded Proof of Stake
- Nominated Proof of Stake
- Proof of Stake Time
- Leased Proof of Stake
- Anonymous Proof of Stake
- Hybrid Proof of Stake
- Delegated Proof of Contribution
- Secure Proof of Stake
- Tresholded Proof of Stake
- Roll Delegated Proof of Stake
- Proof of Coverage
- Proof of Importance
- Delegated Proof of Broker
- Proof of Transfer
- Proof of Storage
- Proof of Activity
En résumé
Les algorithmes de consensus garantissent que les blockchains fonctionnent de manière fiable, sécurisée et décentralisée, en établissant un consensus entre tous les nœuds du réseau sur la validité et l'ordre des transactions. Sans autorité centrale, les blockchains peuvent continuer à fonctionner comme des réseaux transparents, dans lesquels la fraude est empêchée et les doubles dépenses rendues impossibles. Chaque algorithme de consensus présente ses propres caractéristiques, avantages et limitations, ce qui les rend adaptés à différents cas d’usage dans le monde des cryptomonnaies.
