Qu’est-ce que le Proof of History (PoH) ?

Définition : Proof of History
Le Proof of History (PoH) est un système d’horodatage cryptographique qui enregistre les événements dans une blockchain dans un ordre infalsifiable, avant même que les transactions ne soient validées, ce qui permet de traiter les transactions plus rapidement et plus efficacement.
À retenir
- Le Proof of History (PoH) n’est pas un mécanisme de consensus, mais fonctionne conjointement avec le Proof of Stake (PoS) pour enregistrer l’ordre des transactions avant que le consensus n’ait lieu.
- Chaque hash dépend du précédent, créant ainsi une chronologie infalsifiable que tout le monde peut vérifier rapidement.
- Grâce au PoH, combiné avec le PoS et Tower BFT, Solana peut exécuter plus de 50 000 transactions par seconde.
TLDR : Qu’est-ce qu’un algorithme de consensus ?
Avant de comprendre ce qu’est le Proof of History, il est utile de savoir ce qu’est un algorithme de consensus. Les deux notions sont étroitement liées.
Un algorithme de consensus est l’ensemble des instructions précises qui décrit comment un réseau décentralisé, tel que Solana, Bitcoin ou Ethereum, parvient à un accord sur la validité des transactions. Tous les participants (nœuds) suivent cet algorithme pour déterminer si une transaction est valide. Une fois qu’une partie suffisamment importante du réseau (le quorum requis) est d’accord, la transaction est regroupée avec d’autres transactions approuvées dans un bloc. Ce bloc est ensuite ajouté à la blockchain par un nœud.
Les algorithmes de consensus doivent garantir :
- Sécurité : protection contre la fraude ou les attaques, même si certains nœuds sont malveillants.
- Décentralisation : absence d’une autorité centrale de décision.
- Scalabilité et débit : capacité à traiter un grand nombre de transactions rapidement.
L’algorithme de consensus fonctionne à l’intérieur d’un mécanisme de consensus. Le mécanisme est le système ou la méthode globale permettant d’aboutir à un accord, tandis que l’algorithme est la procédure étape par étape qui décrit le déroulement de ce processus.
Exemple dans la blockchain :
- Mécanisme : Proof of Stake ou Proof of Work.
- Algorithme : les règles exactes définissant comment les validateurs sont choisis, comment les votes sont comptés et comment les blocs sont confirmés.
Le Proof of History (PoH) n’est pas un mécanisme de consensus en soi, mais un système d’horodatage cryptographique que Solana utilise en complément de son mécanisme de Proof of Stake. Le PoH permet de placer les transactions dans un ordre temporel vérifiable. Ainsi, les nœuds ont moins besoin de communiquer entre eux pour s’accorder sur l’ordre, ce qui accélère et optimise le processus de consensus.
Qu’est-ce que le Proof of History ?
Le Proof of History (PoH) est une technologie développée pour résoudre l’un des problèmes les plus complexes des blockchains : établir un ordre temporel fiable et décentralisé des événements. Le PoH est une extension du mécanisme Proof of Stake déjà existant. Il a été mis au point par Solana pour résoudre un problème rencontré par d’autres blockchains, telles qu’Ethereum, qui nécessitent beaucoup de communication pour déterminer quelle transaction est survenue en premier. Le PoH enregistre l’ordre de manière cryptographique avant que le consensus ne soit atteint, ce qui permet de pallier ce problème.
Solana utilise à la fois le Proof of History et le Proof of Stake. Ce sont en effet les validateurs Proof of Stake qui valident les transactions sur le réseau et ajoutent des blocs à la blockchain de Solana. Cette liste de transactions est ordonnée par le mécanisme PoH.
Ainsi :
- Le Proof of History détermine cryptographiquement l’ordre des transactions.
- Le Proof of Stake valide les transactions et ajoute des blocs à la blockchain Solana.
- Cette collaboration empêche les nœuds (validateurs) de devoir communiquer à l’avance pour déterminer quelle transaction a eu lieu en premier, ce qui permet de valider les transactions plus rapidement et plus efficacement.
En combinant le Proof of Stake avec le Proof of History, Solana obtient un algorithme de consensus hybride composé de deux mécanismes complémentaires. Cela rend la blockchain Solana extrêmement rapide, évolutive et peu coûteuse par rapport à d’autres blockchains comme Ethereum et Bitcoin.
Comment fonctionne le Proof of History (PoH) ?
Le Proof of History fonctionne comme un mécanisme permettant d’enregistrer des événements dans une blockchain avec un horodatage cryptographique. Ainsi, le réseau sait dans quel ordre les événements se sont produits, avant même que tous les participants (nœuds) ne soient parvenus à un consensus.
Le PoH rend cela possible grâce à un calcul spécifique exécuté selon un processus fixe : la Verifiable Delay Function (VDF). Le résultat du calcul précédent est nécessaire pour effectuer le suivant. Chaque étape génère un hash unique, servant d’horodatage.
Ensemble, ces horodatages forment une chronologie immuable des événements. Lorsqu’une transaction est validée, elle est liée au hash actuel dans la chaîne. Grâce aux horodatages et au hash, il est possible de déterminer précisément à quel moment de la chronologie (et donc à quelle date et heure) la transaction a eu lieu.
L’avantage : les validateurs n’ont pas besoin de discuter pour savoir quelle transaction est arrivée en premier. Les transactions peuvent ainsi être traitées en parallèle, ce qui est extrêmement efficace et rapide. Solana peut ainsi atteindre plus de 50 000 transactions par seconde.
Techniquement, voici comment cela fonctionne : tous les événements sont hachés avec la fonction de hachage SHA-256. La sortie de chaque hash devient l’entrée du suivant. Cela crée une longue chaîne ininterrompue. Comme le hachage prend toujours un certain temps, il est également possible de mesurer le temps écoulé entre les événements.
Le résultat : une chronologie intégrée, fiable et immuable, sans horloge centrale ni intermédiaire. Cela permet à Solana de fonctionner extrêmement rapidement et efficacement, tout en garantissant que chacun voit le même ordre des événements.
En résumé : grâce au PoH, le réseau n’a pas besoin d’attendre que chaque validateur confirme quelle transaction est survenue en premier. Au lieu de cela :
- L’ordre est déjà fixé dans la chaîne PoH.
- Les validateurs doivent seulement vérifier que les transactions sont valides et dans le bon ordre.
Le processus de consensus est ainsi allégé, accéléré et optimisé.
Le processus du Proof of History
Le processus du Proof of History se compose des étapes suivantes :
1. Génération de la chaîne de hash
- Une fonction de hachage cryptographique (SHA-256) est appliquée de manière répétée, la sortie de l’étape précédente servant d’entrée à l’étape suivante.
- Chaque hash est unique et ne peut être calculé qu’en parcourant tous les hashes précédents, ce qui crée une séquence vérifiable.
- Cela produit une « horloge cryptographique » : une série d’horodatages que tout le monde peut vérifier.
2. Insertion des événements et transactions
- Les nouvelles transactions ou événements sont insérés dans la chaîne de hash.
- Cela permet de déterminer exactement à quel endroit dans la séquence (et donc à quel moment) un événement s’est produit, sans recourir à des sources de temps externes.
3. Assemblage des blocs
- Le validateur dont c’est le tour (leader) utilise la séquence PoH pour ordonner les transactions.
- Comme l’ordre est fixé de manière cryptographique, les validateurs n’ont plus besoin de se mettre d’accord sur cet ordre, ce qui fait gagner du temps.
4. Traitement du consensus
- Les autres validateurs vérifient la séquence PoH et les transactions.
- Solana utilise Tower BFT (un Proof of Stake personnalisé) en plus du PoH pour voter sur la validité des blocs.
- Une fois qu’un nombre suffisant de votes est atteint, le bloc devient définitif.
Quelle cryptomonnaie fonctionne avec le Proof of History (PoH) ?
Le Proof of History (PoH) est utilisé par Solana. Cela signifie que le SOL repose sur le Proof of History. Lors d’opérations sur la blockchain de Solana, comme la vente de SOL, le mécanisme de consensus Proof of History est utilisé pour finaliser votre transaction.
Solana combine le PoH avec le Proof of Stake et Tower BFT. Ensemble, ils assurent un modèle de consensus robuste et efficace.
Voici comment ils fonctionnent ensemble :
- Proof of History (PoH) : crée une preuve cryptographique de l’ordre et du moment des événements.
- Proof of Stake (PoS) : détermine qui peut valider, en fonction de la quantité de SOL qu’une personne met en staking.
- Tower BFT : protocole de consensus fonctionnant au-dessus du PoH et du PoS. Il détermine comment les validateurs s’accordent sur la version correcte de la blockchain.
Le PoH est également mentionné comme innovation potentielle dans d’autres projets tels que Arweave (pour le stockage) ou Chainlink (pour les oracles), mais ceux-ci ne sont (pour l’instant) pas largement utilisés.
Exemple de Proof of History
Lorsqu’un validateur reçoit une transaction, le processus est le suivant :
-
Chaque hash est calculé à partir du précédent, créant une chaîne unique :
Hash 1 → Hash 2 → Hash 3 → … → Hash n (actuellement en cours) -
Cette chaîne continue de fonctionner comme un chronomètre.
-
Lorsqu’une transaction (Transaction T) arrive, le validateur l’attache directement au hash actif à ce moment précis (Hash n) :
Hash 1 → Hash 2 → Hash 3 → … → Hash n │ <--- Transaction T
Comme la chaîne de hash évolue toujours de la même manière et dans le même ordre, tout le monde sait exactement à quel « moment » cette transaction a eu lieu.
Cela signifie :
- Pas de discussion sur qui était le premier.
- Chaque élément obtient automatiquement un horodatage vérifiable.
Le Proof of History est donc un chronomètre numérique pour l’ensemble du réseau.
Avantages du Proof of History
Le Proof of History offre plusieurs avantages pour Solana :
- Vitesse élevée des transactions : Solana peut traiter des dizaines de milliers de transactions par seconde.
- Frais de transaction réduits : grâce à l’efficacité, les coûts sont très faibles avec le PoH.
- Latence réduite : l’horodatage cryptographique permet au réseau de traiter les transactions plus rapidement et plus efficacement.
- Consensus efficace : les validateurs n’ont pas à atteindre d’abord un accord sur l’ordre, celui-ci étant déjà défini par le PoH.
- Ordre temporel cryptographique fiable : facile à vérifier et difficile à manipuler, ce qui renforce la sécurité.
Inconvénients du Proof of History
Outre ses avantages, le Proof of History présente également quelques inconvénients :
- Exigences matérielles élevées : les validateurs doivent constamment exécuter des VDF et du hachage, nécessitant un matériel puissant. Cela limite l’accès à la validation.
- Risque de centralisation : en raison de la complexité et du nombre plus faible de validateurs, la validation peut être moins décentralisée par rapport à des modèles plus simples comme le PoW, qui fonctionne sur du matériel générique.
- Nouveauté et tests limités : le PoH est relativement récent ; l’expérience en situation de forte charge réseau reste limitée. Cela a conduit Solana à connaître plusieurs pannes réseau par le passé.
En résumé
Le Proof of History est un ajout innovant à la technologie blockchain existante. En attribuant de manière cryptographique un horodatage immuable aux événements, le PoH résout l’un des plus grands défis des réseaux décentralisés : déterminer rapidement et de manière fiable l’ordre des transactions. Associé au Proof of Stake et à Tower BFT, il fait de Solana l’une des blockchains les plus rapides et les plus efficaces, avec des vitesses de transaction atteignant des dizaines de milliers par seconde à faible coût. Bien que cette technologie impose des exigences matérielles élevées et soit encore relativement jeune, le PoH a démontré qu’il est possible de combiner évolutivité, rapidité et sécurité d’une manière que les modèles de blockchain traditionnels comme Bitcoin et Ethereum ne peuvent égaler.