Apparu comme une alternative au protocole Proof of Work de Bitcoin, le Proof of Stake (PoS) est un protocole qui prend en compte la détention d'actifs numériques plutôt que la puissance de calcul. Présenté en 2012 dans un article des développeurs blockchain Sunny King et Scott Nadal, le protocole PoS vise à supprimer la forte consommation d'énergie qu'exige le minage de Bitcoin, ainsi que d'autres problèmes. Peercoin a été la première cryptomonnaie à utiliser le protocole PoS.
Le protocole Proof of Work employé sur le réseau Bitcoin est un système dans lequel les mineurs qui détiennent l'essentiel de la puissance de calcul ont davantage voix au chapitre et perçoivent donc des revenus plus élevés. Le minage de Bitcoin exige une consommation d'énergie considérable, alors que le protocole Proof of Stake ne répartit pas le pouvoir sur le réseau en fonction de la puissance des processeurs. En PoS, la production du bloc suivant peut être assurée par des opérateurs qui exécutent plusieurs combinaisons simultanément. Il existe plusieurs types de protocole Proof of Stake.
Dans le protocole Proof of Stake, les utilisateurs qui souhaitent valider des transactions et toucher une part des revenus doivent verrouiller les cryptomonnaies qu'ils consacrent à la validation. Lors de ce verrouillage dans le portefeuille, appelé « staking » (participation aux revenus), le montant réservé à cette opération ne peut pas être retiré du portefeuille tant qu'il n'est pas déverrouillé et il est enregistré sur le réseau comme la part de l'utilisateur.
Sur les blockchains en preuve d'enjeu, les utilisateurs se partagent les récompenses de validation des blocs et les frais de transfert (frais de mineur) payés par les autres utilisateurs, au prorata de leur part. On peut comparer ce mécanisme à la détention d'actions d'une société cotée : de même que les actionnaires les plus importants reçoivent une part plus élevée des bénéfices distribués, les utilisateurs qui consacrent davantage de cryptomonnaies au « staking » perçoivent une part plus élevée des revenus.
Les caractéristiques du protocole Proof of Stake
La caractéristique la plus marquante du Proof of Stake est qu'il privilégie la puissance du capital sur la puissance de calcul. Autrement dit, au lieu de démarrer en faisant tourner du matériel, il faut détenir un actif à mettre en staking. Dans le protocole PoS, un utilisateur qui détient plus de cryptomonnaies peut aussi accroître son pouvoir sur le réseau. Le processus de validation obéit à certaines règles : les utilisateurs dont le portefeuille contient le plus d'actifs ont plus de chances de devenir validateurs. C'est de là que vient la notion de « staking ». Le protocole PoS repose sur le fait que les détenteurs de portefeuilles gagnent de l'argent en confirmant des transactions. L'utilisateur qui détient le plus d'actifs obtient une part plus importante des revenus. Il faut toutefois préciser que cela ne fonctionne pas de la même façon dans tous les types de PoS.
Pour empêcher le détenteur le plus fortuné de monopoliser le réseau, le protocole Proof of Stake utilise plusieurs options pour désigner les blocs. Les modes de sélection les plus répandus en PoS sont la sélection aléatoire et la sélection selon l'ancienneté des cryptomonnaies.
Dans la sélection aléatoire, ceux qui approuvent les transactions sont choisis parmi les nœuds les plus faibles en valeur de calcul (hash) mais les plus riches en valeur de participation (share). Dans la sélection selon l'ancienneté, les utilisateurs qui détiennent l'actif depuis le plus longtemps sont désignés comme validateurs, puis récompensés une fois la validation effectuée.
Les types de Proof of Stake
Le protocole Proof of Stake, qui met en avant la détention d'actifs par les utilisateurs, a évolué au fil du temps et se décline aujourd'hui en plusieurs variantes. Le Delegated Proof of Stake (dPoS) et le Leased Proof of Stake (LPoS) sont les principales.
Delegated Proof of Stake (DPoS)
Dans le protocole Proof of Stake, fondé sur la détention de cryptomonnaies, un utilisateur obtient le droit de valider des transactions et de produire des blocs en conservant ses cryptoactifs dans un portefeuille connecté à la blockchain concernée. Le dPoS, lui, apporte des fonctionnalités supplémentaires et s'appuie sur le pouvoir des détenteurs pour parvenir au consensus par un vote équitable.
Le réseau blockchain en Delegated Proof of Stake (dPoS) s'appuie sur un système de réputation sociale pour dégager le consensus. Considéré comme le protocole le moins décentralisé de tous, le dPoS entend donner aux détenteurs de cryptomonnaies leur mot à dire dans la gouvernance du réseau.
Contrairement au système Proof of Stake, les utilisateurs délèguent à un autre utilisateur les cryptoactifs qu'ils conservent dans leur portefeuille. Les cryptomonnaies ne quittent pas le portefeuille, mais sont comptabilisées comme l'actif de l'utilisateur délégataire, ce qui renforce le poids de ce dernier sur le réseau. Celui qui reçoit ainsi les délégations d'autres utilisateurs perçoit une part plus importante des revenus du réseau et partage ces revenus avec ses délégants au prorata de leur participation.
Leased Proof of Stake (LPoS)
Dans le protocole Proof of Stake, les utilisateurs sont sélectionnés selon certains critères et valident les blocs. Autrement dit, ils ne peuvent pas tirer un revenu de chaque bloc produit. Dans le protocole Leased Proof of Stake (LPoS), en revanche, les utilisateurs sont autorisés à louer un certain pourcentage d'un nœud entier. Ce système fonctionne exactement comme le PoS, mais il ajoute un mécanisme de location destiné à inciter les utilisateurs qui détiennent de petits montants à participer. Parmi les cryptomonnaies qui utilisent le protocole LPoS, la plus connue est Waves.
Les utilisateurs louent les cryptomonnaies de leur portefeuille à d'autres utilisateurs qui approuvent les transactions sur le réseau. Pendant la location, le montant loué ne sort pas du portefeuille de l'utilisateur, mais il est bloqué pour les retraits ainsi que pour les opérations d'achat et de vente. L'utilisateur locataire reçoit une part plus importante des revenus au cours de son activité de minage et partage ses gains avec ses participants au prorata de leur part. L'utilisateur peut mettre fin à la location ou louer davantage de cryptomonnaies à tout moment.