PoW vs PoS : La guerre des algorithmes de consensus

Dans le monde de la blockchain, les mécanismes de consensus sont de plus en plus nombreux. Cette émergence s’explique par le fait que les projets tentent de créer des systèmes à cheval entre décentralisation, sécurité, efficacité et, parfois, écologie. Pour certains, le Proof-of-Work (PoW) répond mieux à ses enjeux. Mais pour ses détracteurs, le Proof-of-Stake (PoS) reste la meilleure solution. La récente conférence Surfin’ Bitcoin a permis de mener une discussion ouverte sur le sujet.

Petit rappel sur le fonctionnement du PoW et du PoS

D’une part, le Proof-of-Work consiste à déployer de la puissance de calcul pour valider les blocs de transactions. Plus la quantité d’énergie injectée par les mineurs est importante, plus ils ont de chances de toucher la récompense. Cela pousse les mineurs à investir dans de grandes fermes minières afin de maximiser leurs gains.

D’autre part, la Proof-of-Stake permet de valider les blocs en immobilisant de la crypto sur le réseau. En cas de tentative de fraude, le système a la possibilité de sanctionner les fautifs en retenant tout ou partie de leurs avoirs ou encore en bloquant leur adresse. Cela garantit un certain niveau de sécurité puisque personne ne voudra se compromettre par crainte de représailles.

Crypto et décentralisation

Samedi dernier, le vulgarisateur crypto Yorick de Mombynes a animé un débat sur le thème « PoW vs PoS : la guerre des algorithmes de consensus« . Dans le panel d’experts qui y participaient, nous avions : Gilles Cadignan (Woleet), Fanis Michalakis (LN Market), Monsieur-TK (YouTubeur) et Abdelhamid Bakhta (StarkWare). La discussion a tourné autour de plusieurs axes, dont la problématique de la centralisation.

Pour certains de ces experts, la PoS revêt un caractère très centralisée. Effectivement, Ethereum (ETH), sur le point de passer à la Proof-of-Stake, prévoit que chaque validateur verrouille au moins 32 ETH pour créer un nœud de validation. Cela représente également un investissement important et risque de créer une centralisation autour des gros détenteurs d’ETH.

Cependant, la barrière à l’entrée est-elle aussi importante sur Ethereum que sur Bitcoin ?

Effectivement, les barrières à l’entrée que ce soit pour la PoS ou le PoW existent. Pour cause, le mining est de nos jours un domaine très industrialisé. Ce qui favorise les grandes fermes minières, étant donné que pour les particuliers, l’achat d’équipements adaptés est un frein majeur. Selon Gilles Cadignan, cette situation annonce la fin de la pratique du solo-mining. Cela dit, il espère qu’à l’avenir, avec les progrès de la technologie, il sera possible de mieux redistribuer les pouvoirs afin d’éviter une telle centralisation.

Selon lui, la rentabilité peut évoluer en fonction de la ressource énergétique dont dispose le mineur. Cela pourrait être intéressant pour les petites structures si elles s’installent dans des zones plus avantageuses. De plus, dans la mesure où la difficulté de mining est automatiquement réajustée via le hashrate, il existe une issue pour les petits mineurs.

Dans le même ordre d’idées, Fanis Michalakis a soulevé la question de l’impact du contexte géopolitique sur la centralisation. Selon lui, le fait que de nombreuses grandes fermes de mining aient quitté la Chine pour s’installer aux États-Unis – suite à l’interdiction du mining dans le pays – présente un risque de centralisation important.

PoW, PoS et écologie

Les réseaux PoW, en particulier le Bitcoin, sont souvent critiqués pour leur consommation énergétique prétendument excessive. D’ailleurs, le passage de PoW à PoS d’Ethereum est présenté comme une démarche écologique. Mais pour certains, il ne s’agit que d’une stratégie marketing. D’autant plus que les fervents défenseurs du bitcoin ont déjà démontré à plusieurs reprises que le bitcoin ne consomme pas autant qu’on veut bien le faire croire.

Cela dit, il est légitime de se demander si, à long terme, on peut s’attendre à ce que le réseau bitcoin évolue vers du PoS. Pour Gilles Cardignan, cette hypothèse n’est pas envisageable puisque le mécanisme de consensus du réseau Bitcoin ne peut être modifié. De plus, il nous rappelle que contrairement aux idées reçues, le PoS n’est pas une évolution du PoW, mais le contraire. En effet, le PoW serait né pour corriger le problème de censure et de centralisation associé au PoS.

Par ailleurs, d’après les experts, pour réduire l’impact environnemental des blockchains PoW, les entreprises de mining peuvent peut-être considérer l’utilisation du méthane pour exploiter leur infrastructure.

PoW ou PoS, lequel est le plus sécurisé ?

Les libertés individuelles

La sécurité des mécanismes de consensus tient compte de plusieurs facteurs, dont ceux qui touchent à la vie privée, et parmi eux la censure. Cette dernière peut être définie comme une entrave volontaire à la liberté d’expression de la part d’un organisme public. Dans un réseau blockchain, elle permet de supprimer les transactions suspectes ou de bloquer les utilisateurs supposés malveillants. Toutefois, si elle peut s’avérer nécessaire dans la vie courante, il convient de trouver un équilibre avec le respect des libertés individuelles. Concrètement, d’un point de vue purement idéologique, chacun devrait pouvoir envoyer de l’argent comme bon lui semble, quand et à qui il le souhaite.

Cependant, il semble qu’avec le Proof-of-Stake, les validateurs disposent d’un pouvoir de censure très important. Ce qui implique un risque significatif d’atteinte à la liberté. En revanche, avec le Proof-of-Work, ce risque semble limité.

Une limite due à la complexité

Cela dit, la sécurité serait également une question de complexité. Selon Gilles Cadignan, plus un algorithme est complexe, plus il s’expose à des brèches de toutes sortes. En ce sens, puisque le code source du PoW est plus court et moins enrobé que celui du PoS, la réponse est toute trouvée.

En outre, les attaques à 51% seraient plus difficiles à interrompre sur du PoS. La raison en est qu’il est impossible de déloger un validateur abusif s’il a pris le contrôle de la majorité des jetons. Par contre, sur du PoW, l’énergie et les serveurs sont des ressources indépendantes au réseau. Il suffirait donc de s’en procurer davantage pour inverser la tendance dominante. Cela dit, les attaquants peuvent très bien en acquérir aussi. De plus, il faudrait que le stock logistique à disposition puisse le permette. Toutefois, dans ce cas, il suffit que les mineurs honnêtes se retirent du réseau. Malgré tout, la vitesse de réaction sur PoS à l’air beaucoup plus importante que sur le consensus du PoW.

Face à cette situation, la solution pour améliorer la sécurité serait peut-être de combiner les deux, de sorte qu’un attaquant soit obligé de faire une attaque à 51% en PoS et autre en PoW pour prendre le contrôle du réseau.