La blockchain expliquée : la preuve de travail (PoW)

Cet article présente le mécanisme de preuve de travail, ou "Proof-Of-Work" (PoW), la manière dont il fonctionne, et quelques projets qui l'exploitent.

Introduction au mécanisme de preuve de travail (PoW)

La preuve de travail est un mécanisme de consensus qui permet de sécuriser la blockchain. Il assure une traçabilité et une preuve que toutes les transactions effectuées sur la blockchain sont valides.

Imaginons qu'Alice veuille envoyer du Bitcoin à son ami Bob. Pour rappel, lors d'un transfert de Bitcoin, plusieurs conditions sont requises pour que ce transfert ait lieu. Tout d'abord, il faut vérifier qu'Alice est solvable et donc qu'elle dispose de la quantité de Bitcoin qu'elle désire envoyer. Ensuite, la transaction doit être inscrite dans un registre et enregistrée dans ce qu'on appelle communément la blockchain, un grand livre de comptes numérique auquel tous les participants au réseau Bitcoin ont accès. Lorsqu'Alice envoie par exemple 1 BTC à Bob, il y a alors, un peu partout dans le monde, des individus que l'on appelle des mineurs, dotés de machines de calcul plus ou moins puissantes, qui vont entrer en concurrence pour résoudre un problème mathématique complexe. Le premier mineur qui réussira à résoudre ce problème aura le droit d'ajouter la transaction qu'Alice a effectuée pour Bob dans la blockchain. Et de fait, lorsqu'un mineur ajoute une transaction à la blockchain, il est récompensé par la blockchain via un algorithme et reçoit du BTC en échange de ses efforts.

Comment fonctionne la preuve de travail (PoW) ?

Le mécanisme de preuve de travail opère selon le processus suivant. Lorsqu'une transaction doit être effectuée sur un réseau blockchain fonctionnant via la preuve de travail, ce qui est le cas du réseau Bitcoin, la première personne qui parvient à résoudre un problème mathématique complexe en sollicitant des ressources informatiques recevra des cryptomonnaies en guise de récompense.

Dans le cadre d'un mécanisme de preuve de travail, comme son nom l'indique, plus le mineur travaille et dépense de ressources informatiques et électriques pour trouver une solution à un problème, plus il sera récompensé.

Disons qu'Alice envoie de l'argent à Bob et que la transaction est de 1 BTC entre les deux parties. Des mineurs du monde entier vont alors entrer en compétition, d'une part pour vérifier qu'Alice a bien les BTC dans son portefeuille, et d'autre part pour trouver le nonce. Le nonce est un nombre qui doit être trouvé de manière arbitraire, ce qui est possible en exploitant des machines de calcul puissantes. L'ordinateur le plus rapide pour trouver ce nonce gagnera le droit d'ajouter la transaction sur la blockchain et recevra une récompense.

Nous espérons que tout est clair pour vous jusqu'à présent. Donc nous disions qu'Alice veut envoyer 1 BTC à Bob. Cette transaction est proposée aux mineurs qui rivalisent pour trouver un nonce.

En fait, lorsqu'on dit que les mineurs travaillent pour trouver le nonce, cela signifie qu'ils travaillent à la résolution d'équations mathématiques complexes en exécutant des programmes pour trouver la solution. En réalité, de nos jours, les mineurs n'exploitent même plus des ordinateurs classiques, mais plutôt ce que l'on appelle des "fermes" ou des "pools" qui rassemblent plusieurs centaines ou milliers d'ordinateurs en coopératives, c'est-à-dire qu'ils sont actifs en même temps et dépensent toute leur énergie électrique et informatique conjointement dans le but de trouver le nonce. Imaginons que le premier qui le trouve soit une ferme minière française... Bravo à elle ! Mais que se passe-t-il réellement ? Eh bien, le fait qu'Alice veuille envoyer 1 BTC à Bob signifie que la coopérative française pourra enregistrer cette transaction dans la blockchain au sein d'un bloc et recevoir une récompense. Donc, dans notre exemple, la coopérative enregistrera une transaction d'Alice à Bob pour un montant de 1 BTC dans un bloc de la blockchain Bitcoin.

​Principaux projets utilisant le protocole de preuve de travail (PoW)

Bitcoin (BTC) : Bitcoin est un réseau de consensus qui permet un nouveau système de paiement et une monnaie entièrement numérique. Il s'agit du premier réseau de paiement décentralisé de pair à pair alimenté par ses utilisateurs, sans autorité centrale ni intermédiaires. Du point de vue de l'utilisateur, le Bitcoin est en quelque sorte l'argent liquide de l'Internet. Bitcoin peut également être considéré comme le système de comptabilité à triple entrée le plus important au monde. Son créateur, Satoshi Nakamoto, a rédigé le livre blanc original en novembre 2008 et le réseau Bitcoin a vu le jour en janvier 2009. Achetez des BTC sur Bitget !

Ethereum (ETH) : Ethereum est une plateforme mondiale en open source conçue pour héberger des applications décentralisées. Sur Ethereum, il est possible d'écrire du code qui contrôle la valeur numérique, qui fonctionne exactement comme programmé, et qui est accessible partout dans le monde. Vitalik Buterin est le créateur d'Ethereum. Achetez des ETH sur Bitget !

Dogecoin (DOGE) : Le Dogecoin est la monnaie numérique open source et peer-to-peer préférée de tous les Shibas Inus du monde entier. Achetez des DOGE sur Bitget !

Remarques de l'auteur :

Nous avons rédigé cet article en juin 2022, alors qu'Ethereum était encore une blockchain PoW à l'époque. Mais après la fusion d'Ethereum en septembre 2022, Ethereum est passé d'un protocole de preuve de travail (PoW) à un protocole de preuve d'enjeu (PoS).

Plus d'informations sur ce sujet :

Qu'est-ce que la preuve d'enjeu (PoS) ? En quoi est-elle différente de la preuve de travail (PoW) ?

Récapitulatif du passage d'Ethereum de la preuve de travail (PoW) à la preuve d'enjeu (PoS)

Conclusion

Pour résumer, ce que font les mineurs dans un protocole de preuve de travail consiste à œuvrer au sein d'un système récompensant les participants qui dépensent de l'énergie et des ressources dans le but de trouver le nonce, et ce nonce est ce qui sécurise la blockchain. Un nonce permet de connecter les blocs entre eux. De quelle manière ? Nous n'allons pas entrer dans les détails dans cet article, mais en résumé, chaque bloc d'une blockchain contient des informations, principalement des transactions qui ont été effectuées par des individus. Chaque bloc contient également des informations qui les relient entre eux, ce que l'on appelle un "hachage de bloc", ou "hash" en anglais. Un hash est une sorte d'identifiant unique pour chaque bloc, et ces blocs de hachage sont obtenus grâce à des nonces. C'est pourquoi on parle de blockchain. Le nonce permet de trouver le hash correspondant afin de relier les blocs les uns aux autres. Par conséquent, toute tentative de modification d'un bloc altérera les hachages des blocs et les participants sauront qu'il y a eu une tentative de falsification.

Voici donc comment la preuve de travail fonctionne : il s'agit de dépenser de l'énergie et des ressources au travers de machines de calculs pour trouver un nonce, un nombre aléatoire, qui permet de générer un hachage de bloc qui doit lui-même être enregistré dans le bloc initial et reporté au bloc suivant dans l'en-tête de ce dernier, reliant ainsi chaque nouveau bloc au précédent.

En fin de compte, la preuve de travail se résume à un mécanisme permettant de dépenser de l'énergie pour sécuriser la blockchain. Nous espérons que cet article contribue à vulgariser ces connaissances afin de rendre cette technologie plus accessible.

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