Dans cet article, nous allons expliquer comment fonctionne le mécanisme de consensus Pure Proof Of Stake sur la blockchain Algorand et comment se déroule la sélection des validateurs et le processus de validation. Nous allons découvrir également quels sont les avantages et les inconvénients de ce système.
Que signifie Pure Proof Of Stake ?
En bref, PURE PROOF OF STAKE™ est un mécanisme de consensus sans autorisation, spécifique à la blockchain Algorand, qui garantit une pleine participation, une protection blockchain et de bonnes vitesses de transfert, dans un réseau véritablement décentralisé.
Ce qui change par rapport au Proof of Stake, c’est que les validateurs ne sont pas seulement choisis en fonction du nombre de $ ALGO dont ils disposent, mais aussi par le biais d’une sélection aléatoire, quel que soit le nombre de jetons possédés.
Cette sélection automatique est basée sur une fonction aléatoire vérifiable. VRF se comporte de la même manière qu’une loterie pondérée ; en pratique, c’est comme si chaque ALGO $ dans le compte d’un participant avait un billet de loterie.
Comment les validateurs sont-ils sélectionnés ?
Chez Algorand, chaque investisseur qui possède $ALGO peut participer au protocole de consensus. Pour réduire le niveau d’exposition, les utilisateurs n’utilisent pas leurs clés de dépenses (qui sont une sorte de clés privées qu’ils utilisent pour dépenser des tokens stakés) pour le consentement.
En revanche, ceux qui souhaitent participer en tant que validateur au sein du protocole génèrent et enregistrent une clé de participation. Avec cette clé, il est possible de participer à la proposition et au vote des blocs. L’utilisation de ces clés de participation garantit la sécurité des crypto-monnaies d’un utilisateur, même si le nœud participant est compromis.
Chaque bloc d’Algorand comprend une soi-disant selection seed, qui est aléatoire et imprévisible, et qui détermine et décide quels utilisateurs doivent participer en tant que validateurs au prochain tour du protocole de consensus.
Lorsque le nouveau bloc est ajouté à la blockchain, tous les utilisateurs verront cette selection seed. Chaque utilisateur qui s’est proposé comme validateur peut vérifier secrètement s’il a été sélectionné pour participer en évaluant un VRF, à l’aide de la clé de participation qu’il possède et sur la base de cette selection seed.
La puissance de calcul requise est minime, donc même un dispositif avec des ressources limitées peut être utilisé. Le calcul du VRF produit ensuite une sortie pseudo-aléatoire, avec une preuve cryptographique que n’importe qui peut utiliser pour vérifier le résultat. En conservant ou en soumettant une telle preuve, un utilisateur peut prouver à tout moment qu’il a effectivement été sélectionné pour participer au mécanisme de consensus.
Comment fonctionne le vote ?
Ce mécanisme de consensus nécessite trois étapes pour proposer, confirmer et écrire un bloc sur la blockchain :
1) Proposition du bloc : c’est le processus par lequel les candidats sont sélectionnés.
Tout d’abord, chaque nœud analyse les comptes qu’il gère et, via la fonction Algorand VRF, détermine quels comptes sont en ligne et prêts à participer, en envoyant les informations au reste des nœuds du réseau.
Par conséquent, chaque nœud reçoit des propositions de bloc du reste des nœuds du réseau, ainsi qu’une sortie VRF, ce qui prouve que ces propositions sont valides.
2) Soft Vote : dans ce cas, chaque nœud effectuera le VRF, en analysant si un compte a été choisi pour participer au groupe de soft vote. Si la sélection est confirmée, ce compte recevra un vote pondéré en fonction du nombre de $ALGO qu’il détient.
Les propositions sont filtrées en fonction du délai d’attente VRF le plus bas ; chaque nœud identifie une seule option et l’envoie aux autres nœuds, avec le test VRF.
Une fois le quorum pour le soft vote atteint, le processus passe à la phase de certification du vote.
3) Certification de vote : dans cette phase, un nouveau groupe est sélectionné pour vérifier la proposition de bloc résultant du soft vote. S’il n’y a pas d’écart, comme un overspending ou un double-spending, le bloc est considéré comme valide et le comité le certifie donc comme tel.
La sélection des comptes spécifiques d’un nœud est maintenant reprise, histoire d’atteindre cette certification finale.
Ces votes sont collectés et validés par chaque nœud jusqu’à ce que le quorum soit atteint, déclenchant ainsi la fin d’un tour et obligeant le nœud à générer un certificat pour le nouveau bloc et à l’écrire dans le registre. Ensuite, un nouveau cycle sera lancé et le processus recommencera.
Quels sont les avantages du Pure Proof Of Stake ?
- Vitesse de transfert
Basé sur ce mécanisme de consensus, les blocs sont finalisés en quelques secondes, le transfert Algorand est similaire à celui des grands réseaux de paiement.
C’est pourquoi Algorand est la première blockchain à promettre la finalisation immédiate de la transaction et à exclure le risque d’un hard fork.
La vitesse élevée est également due au fait que si un nœud propose un bloc incorrect ou si des actions malveillantes sont identifiées, les détenteurs du stake problématique ne sont pas pénalisés.
Ceci est fait précisément pour éviter l’interruption de l’activité du réseau lorsqu’une telle initiative est identifiée et, par conséquent, pour éviter complètement un résultat négatif.
- Niveau avancé de décentralisation et anonymat des participants
Un aspect du Proof of Stake qui a continué à soulever des doutes était le fait que, tout en résolvant le problème d’évolutivité, il était probable que ceux qui avaient mis en jeu un grand nombre de jetons deviendraient un monopole, compromettant ainsi la nature décentralisée du réseau.
Il semble que le Pure Proof of Stake résolve le dilemme de manière équidistante en sélectionnant initialement des validateurs au hasard et pas seulement en fonction du nombre de jetons stakés.
Par conséquent, tous les utilisateurs de la blockchain peuvent être sélectionnés à un moment donné pour participer à la validation, ce qui garantit la sécurité et un niveau de décentralisation plus élevé.
Dans le même temps, seuls ceux proposés peuvent vérifier s’ils ont également été sélectionnés, ce qui décourage les attaques ou l’activité de personnes et d’entités malveillantes.
Par conséquent, un adversaire ne peut savoir qui a du poids dans la génération du prochain bloc qu’après que l’utilisateur sélectionné a déjà participé au protocole de consensus, décourageant ainsi toute attaque sur le réseau.
- Faible consommation d’énergie et exigences matérielles minimales
Comme mentionné dans la 1ere partie, la Verifiable Random Function ne nécessite pas de grandes quantités d’énergie ou de matériel très complexe pour fonctionner.
En d’autres termes, un validateur dans le Pure Proof of Stake n’a pas à investir des ressources considérables pour participer au réseau.
Quels pourraient être les inconvénients du Pure Proof of Stake?
Vu que le Pure Proof of Stake résout le problème d’un possible monopole engendré par le grand nombre de tokens stakés, ce mécanisme de consensus présente pratiquement les mêmes inconvénients que le PoS classique.
Les récompenses du staking ne sont pas très encourageantes, sauf en tant que forme de revenu passif et en relation avec de grandes quantités de tokens stakés.
La blockchain ne peut tolérer qu’un certain nombre d’utilisateurs malveillants, donc les utilisateurs honnêtes (ceux qui suivent les instructions du protocole) doivent détenir plus des deux tiers de la part totale du système.
Sur Algorand le nombre de tokens stakés d’un nœud qui a proposé un bloc problématique n’est pas réduit pour décourager une future participation.
Au lieu de cela, le réseau passe immédiatement en recovery mode et le processus se poursuit. Bien que ce système assure une plus grande vitesse, il est critiqué par la communauté pour ne pas punir les participants malveillants.
Conclusion
Algorand est la blockchain qui a créé et utilise le Pure Proof of Stake.
Tout utilisateur qui possède $ALGO, quel que soit le nombre de jetons possédés, peut devenir un validateur, étant sélectionné sur la base d’une Verifiable Random Function.
Le nœud qui propose un nouveau bloc problématique n’est pas pénalisé. Au lieu de cela, le réseau passe en recovery mode, ce qui lui permet d’éviter les fraudes et les attaques, ainsi que d’assurer des transferts à haut débit.