Comment les algorithmes de consensus résolvent les problèmes liés à la preuve de travail de Bitcoin

Auparavant, l’extraction de Bitcoin était une affaire communautaire, mais le processus de confirmation des transactions en Bitcoin nécessite désormais une immense puissance de hachage spécifique à l’algorithme d’extraction SHA-256.

En conséquence, la quantité d’électricité nécessaire au traitement et à la vérification des transactions a atteint une échelle immense.

Au début, lorsque les premiers utilisateurs, comme le regrettéHal FinneyLes utilisateurs ont commencé à expérimenter le Bitcoin. Il leur suffisait d'ouvrir le premier client Bitcoin et de laisser leur processeur tourner à plein régime, créant ainsi des bitcoins pour quelques fractions de centime. En revanche, le minage nécessite aujourd'hui des dizaines de milliers de dollars en équipement, en électricité et en frais d'hébergement optionnels.

En conséquence, ceux qui disposent de ressources financières importantes dominent désormais le secteur du minage de Bitcoin . Aujourd'hui, le minage se traduit par l'émergence d'opérations de minage de type entreprise, hébergées dans des centres de données.

Jackson Palmer, qui a créé l'altcoin Dogecoin basé sur l'algorithme scrypt et la preuve de travail, n'est pas très positif quant aux perspectives de l'exploitation minière en général, notamment en ce qui concerne la consommation d'énergie.

Il a déclaré à CoinDesk:

« Je suis ouvertement contre le minage [de preuve de travail] comme avenir des monnaies numériques en raison de la quantité d'énergie qu'il gaspille et des dommages qu'il cause à l'environnement - sans rien donner en retour, si ce n'est rendre les riches en monnaie fiduciaire encore plus riches. »

Une solution possible qui a déjà été déployée dans l’écosystème de la monnaie numérique s’éloigne de la preuve de travail, mais incarne toujours les principes d’un système non centralisé.

La grande course à la Technologies

Un problème majeur qui affecte l’exploitation minière aujourd’hui – mais qui ne reçoit peut-être pas beaucoup d’attention – est que les circuits intégrés spécifiques à l’application (ASIC) pour l’exploitation minière SHA-256 ou scrypt ne sont capables que d’ un ONE processus.

Les ASIC peuvent extraire de la monnaie numérique et confirmer des transactions, mais une fois rendus obsolètes par les équipements miniers de nouvelle génération, l'équipement perd rapidement sa valeur.

Bien que la plupart des composants des équipements miniers soient recyclables, le délai entre la création d’un produit et sa disparition dans cette industrie est court.

Afin d'exploiter une mine de manière compétitive, il existe une course constante pour construire et obtenir des équipements plus puissants.

Il n’y a rien de mal à un peu de concurrence, mais la course à la construction de meilleurs mineurs a vu l’essor decoûts opérationnels énormesEn conséquence, de nombreux mineurs sont enfermés dans des systèmes de retour sur investissement (ROI) à long terme qui sont sensibles à tout changement significatif de la valeur d'échange du bitcoin.

Un déclin de laprix L'augmentation du nombre de mineurs de Bitcoin pourrait réduire leur motivation à participer. Bien que cela n'entraîne T de perturbations immédiates, la santé à long terme du réseau décentralisé pourrait être compromise, car seules les entreprises minières bien financées pourraient continuer à fonctionner.

Face à ces menaces, existe-t-il une alternative aux systèmes de preuve de travail qui résolvent les problèmes cryptographiques et, en même temps, consomment des quantités excessives d’argent et de ressources naturelles ?

Bien qu’il y ait eu un certain nombre de propositions visant à utiliser la preuve de travail à bon escient, telles quepour résoudre les nombres PRIME ou promouvoir la santé personnelle, ce ne sont peut-être pas non plus la solution idéale.

Une solution en préparation ?

Une solution possible aux problèmes liés à la preuve de travail pourrait provenir d’unarticle universitairepublié par Miguel Castro et Barbara Liskov du MIT en 1999 présentant le concept de tolérance aux pannes byzantines pratiques (PBFT).

PBFT est un système initialement conçu pour les systèmes de stockage à faible latence – quelque chose qui pourrait être applicable aux plateformes basées sur des actifs numériques qui T nécessitent pas un débit important, mais qui exigent de nombreuses transactions.

Daniel Feichtinger, co-fondateur d'une startup appeléeHyperledgerqui utilise PBFT, explique comment fonctionne son système distribué :

Chaque nœud publie une clé publique. Tout message transitant par le nœud est signé par celui-ci pour en vérifier le format. Une fois que suffisamment de réponses identiques sont obtenues, la transaction est valide.

Cet accord constitue ce que l'on appelle le « consensus ». Tout comme Bitcoin utilise un système décentralisé pour confirmer les transactions sans recourir à un tiers de confiance, le PBFT s'appuie sur le nombre de nœuds pour confirmer la confiance. Par conséquent, la puissance de hachage n'est pas requise dans ce processus.

« Lorsque vous interagissez avec plusieurs parties, vous avez besoin d’une sorte de mécanisme de consensus pour garantir que chacun dispose des bons enregistrements », a déclaré Dan O’Prey, le deuxième cofondateur d’Hyperledger.

Un consensus déjà à l’œuvre

Les mécanismes de transaction basés sur le consensus sont sur le marché depuis un certain temps. Ripple Labs utilise cette approche dans le cadre de son protocole sous-jacent, basé sur le concept de PBFT.

Ripple Labs a récemment publié unlivre blancsur son algorithme de consensus qui met en évidence lesProblème des généraux byzantins de communication via une LINK peu fiable, quelque chose que PBFT est censé résoudre.

Le livre blanc stipule :

« Il est prouvable qu’aucune solution au problème des généraux byzantins (qui suppose déjà une synchronicité et des participants connus) ne peut tolérer plus de (n−1)/3 fautes byzantines, soit 33 % du réseau agissant de manière malveillante. »

En tant que fork de Ripple, leStellar , monnaie numérique adossée à Stripe, fondée par Jed McCaleb, englobe également ces mêmes idéaux. L'idée, comme le montrent les graphiques ci-dessus, est que pour chaque nœud ajouté à la liste des nœuds universels d'un réseau, le système devient plus fort.

Il existe cependant une faiblesse majeure à ce type de structure : la source d’incitation, et c’est une question légitime à poser. Contrairement au minage, quelle incitation existe-t-il pour les individus ou les entités à héberger des nœuds ?

Ripple et Stellar, ainsi que Hyperledger, estiment qu'il y aura suffisamment de parties prenantes pour soutenir les systèmes de transaction basés sur PBFT.

L'approche d'Hyperledger

Le projet Hyperledger permet aux développeurs de créer leurs propres actifs numériques avec un registre distribué alimenté par des nœuds construits sur le principe du PBFT.

Le système pourrait être utilisé pour soutenir numériquement un actif réel (comme une maison), créer de nouvelles pièces ou former un système de consensus tolérant aux pannes. Feichtinger, cofondateur d'Hyperledger, a déclaré qu'en utilisant cette dernière application, la plate-forme de son entreprise pourrait même être utilisée pour des systèmes informatiques avancés.

Il a expliqué :

Si vous étiez Amazon et que vous exploitiez un système de fichiers distribué pour AWS [Amazon Web Services] dans votre centre de données, vous souhaitiez vous assurer qu'une erreur ne corrompt pas AWS et vous n'aviez T besoin d'incitation. Vous exécutez les nœuds de votre choix grâce à un système de consensus.

L'idée derrière l'utilisation du PBFT par Hyperledger va au-delà des systèmes basés sur les actifs. Il reprend l'idée d'un algorithme de consensus et l'utilise pour distribuer toutes sortes de solutions techniques – et pas seulement la solution de stockage de fichiers à faible latence et à haute vitesse pour laquelle elle a été conçue à l'origine.

Cela pourrait être une bonne méthode pour tester la puissance des nœuds qui n'utilisent pas d'incitation pour développer leur force. Que se passera-t-il sans de telles récompenses ? Des systèmes comme Hyperledger visent à le découvrir.

« Si vous utilisez la tolérance aux pannes byzantines, idéalement, les problèmes [de corruption] sont contenus. Les autres nœuds peuvent se rendre compte qu'un nœud se comporte mal et ne pas répondre à ses messages », a déclaré Feichtinger.

Le consensus en tant que service

Fournir un consensus en tant que service pourrait présenter un intérêt, à l'instar des fournisseurs de cloud qui proposent des logiciels en tant que service ou des infrastructures en tant que service. Dans le cas de Ripple et Stellar, le consensus devient un moyen d'échange de valeur.

Feichtinger a expliqué :

Tout comme Google gère ses propres serveurs DNS, il est dans son intérêt d'avoir un DNS performant. Cela lui permet de diffuser ses annonces plus rapidement. Je pense que le DNS est un bon exemple de ce protocole de bas niveau, qui améliore la santé du système.

Étant donné que les systèmes de transaction basés sur le consensus sont encore en phase expérimentale (tout comme l'ensemble des monnaies numériques), il faut s'attendre à voir apparaître sur le marché d'autres solutions de ce type. Leur viabilité en tant que remplacement des systèmes de preuve de travail dépendra d' une chose : leur utilisation ou non.

Palmer, dont la création du Dogecoin repose sur une preuve de travail auxiliaire (ou « merge mining ») pour sécuriser son réseau, a ajouté qu'il était nécessaire de trouver de nouvelles solutions concrètes comme Hyperledger et Stellar. Ces solutions, ainsi que Ripple, pourraient, selon lui, contribuer à la croissance de l'écosystème des actifs numériques dans son ensemble.

Il a conclu :

« Des temps passionnants nous attendent. C'est formidable de voir une réelle innovation dans le domaine des monnaies numériques plutôt que davantageBoire du Kool-Aid.”

Image de la clé de chiffrementvia Shutterstock