Cet article fait partie du dossier-série qui a pour but de présenter les principaux algorithmes de consensus utilisés dans la blockchain : le Proof of Work (preuve de travail), le Proof of Stake (preuve d’enjeu) et le Delegated Proof of Stake (preuve d’enjeu déléguée).
Pour bien comprendre les propos qui suivent, lisez l’introduction à ce dossier, Les algorithmes de consensus dans la blockchain, et les articles Comprendre le Proof of Work (Preuve de travail) et Le Proof of Stake (PoS), l’algorithme de consensus écolo ?.

Delegated Proof of Stake (DPoS) : L’algorithme de consensus démocratique ?

Le PoW et le PoS sont deux algorithmes de consensus bien différents. ils présentent cependant une caractéristique commune : l’incitation à la  centralisation.



Le PoW incite les mineurs à posséder de plus en plus de matériel informatique pour miner. Plus on possède un matériel puissant, plus on a de chance de rafler la mise en devenant le noeud qui ajoute le bloc à la blockchain. On peut alors se permettre d’investir davantage encore dans le matériel informatique pour augmenter de nouveau sa puissance de calcul et ainsi gagner plus fréquemment la compétition.

Le PoS permet un risque de centralisation moins élevé. Mais moins élevé ne veut pas dire « nul ». Plus on détient d’unités de cryptomonnaie, plus on a de chance de gagner la loterie, et donc d’être rémunéré pour ajouter un bloc sur la blockchain. Les minters peuvent alors acheter de nouvelles unités de la cryptomonnaie pour accroitre encore leur chance d’être tiré au sort… bref, à terme, le phénomène de centralisation semble tout tracé également.

Alors que le PoS avait pour avantage de limiter la consommation énergétique du réseau pour faire fonctionner la blockchain, le DPoS vise à combiner les avantages existants du PoS, tout en prévenant le risque de centralisation grâce à un système qualifié de “démocratique”.

DPoS, comment ça marche ?

C’est en 2014 que le DPoS a été inventé par Daniel Larimer.
Le fonctionnement s’apparente sensiblement à celui du PoS, bien qu’on oublie le concept de loterie, pour adopter à la place celui de démocratie.

Le point commun, finalement, se résume à la nécessité de posséder des unités de cryptomonnaie pour pouvoir participer.

En fait, dans le DPoS il y a deux types d’acteurs qui assurent le bon fonctionnement de la blockchain :

Les votants : ils détiennent la monnaie qui leur confère un droit de vote.
Les « délégués » ou « validateurs » : ils n’ont pas besoin de détenir quoi que ce soit mais ils doivent récolter les voix des votants pour être élu, et ainsi procéder à la création du bloc et récupérer la récompense.

Tout comme dans le PoS, la quantité d’unités de cryptomonnaie possédée déterminera le poids de vote dans l’élection des délégués.
 Seulement dans le DPoS, le nombre de délégués est fixe ce qui rend le risque de centralisation inexistant. 101 sont élus, et peuvent ajouter un bloc à la blockchain à tour de rôle (l’ordre de passage est définit aléatoirement).

Pourquoi 101 ? C’est un chiffre arbitraire définit par Daniel Larimer, impair pour limiter le risque d’apparition de chaînes concurrentes. Il peut être changé à tout moment, sachant que le but est d’avoir assez de délégués pour assurer une décentralisation suffisamment importante. 

En d’autres termes, s’il y a 21 délégués sur une blockchain (c’est le cas d’EOS), elle sera davantage centralisée que celle en possédant 101. Mais elle sera également plus rapide dans la validation des transactions.

En fait la question à 1 million de dollars c’est… quel est le nombre idéal de délégués pour assurer une décentralisation digne de ce nom, et une vitesse d’exécution décente ?

Les délégués : des noeuds aux plein-pouvoirs ?

Et bien non !

Tout d’abord, ils ont un pouvoir limité : ils reçoivent les transactions et peuvent décider de les inclure ou non dans le bloc, mais en aucun ils ne peuvent changer les informations liées aux transactions.

En outre, si un délégué ne fait pas son travail correctement, ou adopte un comportement malicieux, alors il peut facilement se faire rétrograder et perdre son titre de délégué.
En effet, le vote a lieu en continu, les votants peuvent alors décider d’ôter leurs voix initialement accordées à un délégué, pour qu’il soit exclu du système et qu’un autre plus performant ou plus fiable le remplace.

Après toutes ces précisions, une question persiste : comment les votants décident-ils à qui ils accordent leur voix ?

C’est assez simple : les délégués peuvent décider de diviser leur rémunération et de ne garder qu’un certain pourcentage, par exemple 80%, et de donner le reste (20%) aux votants lui ayant accordés leurs voix.
Mais ce n’est pas tout, il peut aussi décider d’utiliser une partie de la rémunération pour financer des opérations bénéfiques pour la blockchain et la cryptomonnaie en question. Des opérations marketing ou de lobbying par exemple.

Les avantages du DPoS

Etant donné qu’il y a un nombre de délégués fixé, la centralisation ne peut pas aller en grandissant, contrairement au PoW ou au PoS.  Dans le DPoS, s’il y a 101 délégués, ils auront chacun 1 chance sur 101 d’être le prochain noeud à créer le bloc. Il n’y a donc pas d’incitation à la centralisation.
Au contraire, dans le PoW et PoS, les noeuds peuvent cumuler de la puissance de calcul ou des unités de cryptomonnaie, prenant ainsi de plus en plus de poids dans l’écosystème. Un noeud ou une pool peut alors posséder 25% des capacités de minage, comme le présente le schéma ci-dessous (Bitcoin, Ethereum, Waves).

Comparaison de la centralisation de la production de blocs entre différents réseaux, par Senzheng. (1)

Un autre avantage non négligeable, surtout dans une optique d’adoption des cryptomonnaies à grande échelle, est la vitesse à laquelle les transactions peuvent être validées.
En fait, il existe un fait observable relativement simple : plus la centralisation est élevée, plus la validation des transactions se fait rapidement.
Par exemple, les cartes bancaires VISA (cas de figure où la centralisation est maximale) peuvent traiter 65 000 transactions par seconde (2), et tout cela passe par un seul serveur : le leur.

C’est un peu comme quand vous travaillez sur un projet à l’école. Si vous êtes seul, il est bien plus simple de valider la couleur du titre de votre exposé, que si vous êtes 5 à collaborer sur le sujet.

Donc, plus il y a de serveurs différents (en l’occurence les noeuds) qui doivent valider les transactions, plus ça prend de temps.
 Quand bien même le DPoS n’incite pas à la centralisation, il n’inclue pas autant de noeuds que dans le PoW ou le PoS (voir Bitshare sur le schéma précédent), ce qui rend plus rapide la validation des transactions.

Enfin, tout comme le PoS, le DPoS est bien plus éco-friendly que le PoW.

Les limites du DPoS ?

Comme tous systèmes, le DPoS a ses avantages… et ses défauts.

On les compte au nombre de 2 :

– Le mécanisme de vote est parfois considéré comme peu incitatif, puisque le votant ne gagne qu’une partie de ce qu’à rapporté la création du bloc au délégué.

– Cette pseudo démocratie s’apparente plutôt à une ploutocratie, puisque le poids du vote dépend des unités de cryptomonnaie possédées, autrement dit, de la richesse de chacun.

En conclusion, le DPoS sacrifie la décentralisation, pour limiter le risque de centralisation extrême envisageable dans le PoW et le PoS, mais aussi pour favoriser la vitesse de validation des transactions du réseau.

À ce jour, le DPoS a été adopté par plusieurs cryptomonnaies, notamment par EOS, Lisk, Steem, BitShare et Ark.


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