Introduction

En 2009, Bitcoin a introduit le premier mécanisme de consensus au monde. Cela a lancé le début d'une nouvelle ère, cependant, sa consommation excessive d'énergie a posé un problème, incitant les développeurs à chercher des solutions plus viables aux lacunes des mécanismes tels que le Proof of Stake (PoS), le mécanisme de consensus Delegated Proof of Stake (DPoS) et une nouvelle solution appelée le mécanisme de consensus Proof of Space-Time, qui combine le meilleur des mécanismes de consensus Proof of Space et Proof of Time.

Qu'est-ce que la Preuve d'Espace (PoSpace)?

Preuve d'espace est un mécanisme de consensus basé sur des preuves qui exige que le participant prouve qu'il a réservé la quantité prescrite d'espace de stockage et que cet espace est rempli de données spécifiées par le réseau. Cela peut être réalisé grâce à une fonction de hachage pour mapper les données vers une sortie courte connue sous le nom de « Engagement ».

Une fois cartographié, le participant envoie la sortie courte au réseau en guise de preuve de son espace de stockage réservé. Une fois que le réseau reçoit la preuve, il peut demander au participant une partie des données liées à son engagement. Le participant fournira cet engagement dans un certain délai pour prouver son honnêteté ou son activité.

Qu'est-ce que la Preuve-du-Temps (PoT)?

Proof-of-Time (PoT) est un algorithme de consensus décentralisé qui sélectionne les validateurs en fonction de leurs scores de classement et de leurs enjeux fixes. Un score de classement est le nombre attribué à chaque validateur par l'algorithme du réseau pour montrer à quel point le validateur a validé les données précédentes avec précision. Il comprend également les commentaires des autres validateurs sur leurs interactions avec le validateur.

Cependant, une mise fixe est une méthode de mise qui oblige chaque validateur à miser la même quantité de jeton natif de la plateforme pour rejoindre le processus de consensus. Bien que similaire, cela diffère du mécanisme de Preuve d'Enjeu (PoS) qui permet aux validateurs de miser de grandes quantités de jetons de plateforme pour participer au processus de consensus.

Avec le consensus Proof-of-Time (PoT), n'importe quel nœud peut devenir un validateur s'il met en jeu le nombre de jetons requis et a un bon score de classement. Cela est possible grâce à une fonction de retard vérifiable (VDF) qui sélectionne de manière aléatoire les proposants de blocs, appelés électeurs de temps, et les confirmateurs de blocs, appelés nœuds de temps.

Enfin, alors que tous les nœuds ont des enjeux de jetons égaux, la fonction de retard vérifiable (VDF) privilégie les nœuds avec des scores de classement plus élevés pour proposer ou confirmer des blocs.

Qu'est-ce que la Preuve d'Espace-Temps (PoST)?

Le mécanisme de consensus Proof-of-Space-Time (PoST) est un concept novateur qui combine à la fois le Proof-of-Space (PoSpace) et le Proof-of-time (PoT) pour créer un algorithme de consensus qui permet aux participants du réseau de prouver qu'ils ont réservé une quantité spécifique d'espace de stockage pour une période de temps spécifiée, tout en utilisant à peine de puissance de calcul et électrique.

Il a été développé pour créer des réseaux décentralisés écologiques et évolutifs en utilisant l'espace de stockage comme ressource. Cela s'oppose fortement au consensus Proof-of-Work (PoW), qui repose sur la résolution de puzzles cryptographiques qui consomment énormément d'électricité et de puissance de calcul.

Enfin, le Proof-of-Space-Time (PoST) peut ajuster la difficulté de la preuve en modifiant la durée de stockage au lieu d'augmenter les exigences de calcul, renforçant ainsi la sécurité du réseau sans avoir à consommer plus d'énergie. En se concentrant sur le stockage, le Proof-of-Space-Time (PoST) réduit les coûts des opérations réseau, réduit les effets environnementaux néfastes et crée un réseau plus décentralisé.

Comment fonctionne la Preuve de l'Espace-Temps (PoST)?

Pour participer au réseau PoST, un nœud doit d'abord créer un grand jeu de données sur le disque, appelé "Plot". Le Plot créé comprend des preuves cryptographiques construites sur des paramètres publics appelés défis. Le réseau met à jour régulièrement les défis pour garantir que les plots restent actifs et ne sont pas simplement créés et abandonnés.

Une fois que le nœud est créé, l'étape suivante est la création de nouveaux blocs dans le réseau. Pour ce faire, le nœud doit soumettre une preuve montrant qu'il a stocké le tracé pendant une période spécifique, connue sous le nom d'époque. Cette preuve fait partie du tracé créé précédemment qui correspond au défi actuel du réseau.

Une fois la preuve fournie, le réseau la vérifie en s'assurant qu'elle correspond au défi soulevé et aux preuves précédemment soumises par le même nœud. En agissant de la sorte, le réseau garantit que les nœuds ne modifient pas ou ne suppriment pas leurs tracés à chaque époque.

Enfin, le nœud capable de fournir la preuve le plus rapidement et avec la plus grande précision se voit accorder le droit de produire le prochain bloc et de gagner des récompenses.

Avantages de la preuve d'espace-temps (PoST)

La combinaison de stockage et de temps confère au consensus Proof-of-Space-Time plusieurs avantages qui sont très bénéfiques aux réseaux qui utilisent ce consensus et aux utilisateurs du réseau eux-mêmes. Certains de ces avantages comprennent :

Efficacité des coûts

Alors qu'il est cru que le coût dépend fortement de la capacité, en réalité, il est lié à la durée de stockage utilisée. En ayant besoin de preuves que l'espace réservé n'a pas été altéré pendant une certaine période, le PoST assure une utilisation régulière du stockage, réduisant considérablement les coûts.

Efficacité énergétique

Contrairement au consensus de preuve de travail, qui consomme énormément d'énergie lors de l'exploitation minière, le consensus de preuve d'espace-temps consomme significativement moins d'énergie. Il repose davantage sur l'espace disque et la preuve que sur la puissance de calcul et l'exploitation minière.

Décentralisation

Le consensus Proof-of-Space-Time peut rester vraiment décentralisé, contrairement au consensus Proof-of-Stake. Cela est possible grâce aux mécanismes permettant aux utilisateurs de participer en fournissant de l'espace de stockage plutôt que de miser de grosses sommes du token du réseau, comme avec le mécanisme Proof-of-Stake.

Avec le système PoST, le stockage est une ressource et est utilisé à la place des investissements financiers. Cela garantit que chaque participant peut participer activement au réseau, car aucun groupe particulier ou participant ne peut dominer les opérations du réseau.

Sécurité

Le consensus Proof-of-Space-Time dispose d'un système de sécurité double qui garantit que seuls les nœuds répondant aux exigences d'Espace et de Temps peuvent participer au réseau. Cela limite les comportements malveillants des nœuds potentiellement mauvais et réduit les attaques possibles contre le réseau.

Blockchains faisant usage de l'algorithme de consensus Proof of Space-Time

Bien que toujours un concept novateur, quelques projets ont adopté le mécanisme de consensus Proof of Space-Time. Certains de ces projets comprennent:

Le Réseau Chia

Source : Chia

Le Réseau Chiaest un système de paiement De-Fi créé pour réduire les coûts de transaction et améliorer l'efficacité des transactions réseau. Le protocole utilise son propre langage de programmation de contrat intelligent appelé Chialisp, qui est auditable, sécurisé et transparent. Il aide également à créer de nouveaux outils cryptographiques pour renforcer la sécurité de ses contrats intelligents.

Plutôt que d'utiliser un mécanisme qui repose sur des jetons ou du minage, le réseau Chia repose sur du matériel de stockage informatique grâce au mécanisme de consensus Proof of Space-Time. Les agriculteurs du réseau sont récompensés par le jeton Chia en consacrant une partie de leur disque dur au stockage de données aléatoires appelées parcelles.

Une fois créé, le réseau génère un challenge obtenu à partir des blocs précédents et envoyé aux agriculteurs pour qu’ils les localisent sur leur stockage réservé (parcelles). Lorsque le défi est trouvé et que le réseau a été alerté, il est fourni à un participant appelé « Timelord » qui effectue ensuite les calculs obtenus à partir des données fournies par l’agriculteur.

Avec le consensus Proof of Space-Time, il peut offrir des services tels que les échanges atomiques, les portefeuilles récupérables, les paiements autorisés, les portefeuilles limités en taux, l'entiercement de récupération et le portefeuille papier lent.

Filecoin

Source: Supra

Filecoinest un réseau basé sur la blockchain conçu pour le stockage décentralisé des données. La plateforme permet aux utilisateurs de faire fonctionner des nœuds Lotus via leurs ordinateurs. Ces nœuds fournissent des fonctions de stockage décentralisé pour le réseau et permettent aux utilisateurs de miner des jetons Filecoin grâce à la méthode de consensus Proof of Space-Time.

Sur Filecoin, le consensus Proof of Space-Time est utilisé pour prouver que les fournisseurs de stockage fournissent continuellement le stockage comme ils le prétendent. Des accords sont conclus entre les clients et les fournisseurs de stockage pour que les fournisseurs de stockage fournissent du stockage pour une période spécifiée entre 180 et 540 jours.

Pendant les périodes spécifiées, les fournisseurs de stockage doivent continuellement prouver que les données en leur possession sont disponibles et immuables. La plateforme dispose d'une période de vérification où chaque secteur de stockage de 32 ou 64 gigaoctets est vérifié une fois toutes les 24 heures.

Chaque période de preuve est subdivisée en 48 échéances de 30 minutes qui restent séparées les unes des autres. L'espace de stockage est ensuite regroupé en partitions, qui sont toujours vérifiées dans le même délai de preuve.

Proof-of-Space-Time (PoST) vs. Autre mécanisme de consensus

En s'appuyant sur le consensus Proof of Space (PoSpace) existant et en le combinant avec le consensus Proof of Time (PoT), Proof-of-Space-Time (PoST) améliore la sécurité et l'efficacité des réseaux. Cela confère au consensus certains avantages par rapport à d'autres mécanismes de consensus tels que la Preuve de travail (Proof-of-Work ou PoW), la Preuve d'enjeu (Proof-of-Stake ou PoS) et la Preuve de capacité.

Preuve de travail (PoW) contre preuve d'espace-temps (PoST)

Preuve de travail est le mécanisme de consensus utilisé par Bitcoin. Il valide et ajoute de nouveaux blocs en demandant aux mineurs de résoudre des équations mathématiques complexes. Bien connu pour sa sécurité, il est également tristement célèbre pour sa grande consommation d'énergie et le besoin de matériel informatique avancé.

Proof-of-Space-Time (PoST), cependant, est un mécanisme qui se vante de sa convivialité environnementale et de sa faible consommation d'énergie. Plutôt que de se concentrer sur le calcul avancé comme Proof-of-work (PoW), le Proof-of-Space-Time (PoST) repose sur l'allocation de stockage des participants pendant une durée spécifiée.

Avec ces fonctionnalités, la Preuve d'Espace-Temps (PoST) peut économiser plus d'énergie et permettre la création et la vérification parallèles de blocs, ce qui améliore la scalabilité. Enfin, contrairement au PoW, qui fonctionne sur le principe du premier arrivé, premier servi et qui n'est disponible qu'aux mineurs disposant de matériel avancé, le PoST est équitable et permet à tous les nœuds de créer des blocs indépendamment de leur niveau de ressources ou d'influence.

Preuve de temps d'espace (PoST) vs Preuve d'enjeu (PoS)

Preuve-de-Temps d'Espace (PoST) et Proof-of-Stake (PoS)Les mécanismes de consensus offrent des taux de consommation d’énergie réduits, mais varient dans la création et la validation des blocs. Le consensus PoS se concentre sur la quantité de pièces que l’utilisateur détient et met en jeu dans le réseau, tandis que le PoST est conçu pour récompenser les participants qui stockent des données sur la blockchain.

Bien que les deux mécanismes soient respectueux de l'environnement, le consensus de Preuve d'Enjeu peut devenir centralisé et perdre son système sans permission. Cela est dû au fait que la plateforme dépend totalement de son jeton, permettant aux utilisateurs possédant plus de jetons d'avoir plus de poids dans le processus de prise de décision du réseau. En revanche, avec la Preuve d'Espace-Temps, les participants misent de l'espace de stockage qu'ils possèdent déjà pour participer à la validation et à la création de blocs.

Preuve-de-Temps-d'Espace (PoST) Vs Preuve-de-Capacité

Le Proof-of-Capacity et le Proof-of-Space-Time partagent des attributs similaires, les deux mécanismes dépendent de l'utilisation de l'espace de stockage pour valider les blocs. Cependant, contrairement à PoST, le consensus Proof-of-Capacity permet aux nœuds du réseau d'utiliser les espaces vides de leur disque dur pour miner le jeton du réseau. Il permet aux utilisateurs de stocker une liste de solutions possibles sur le disque dur de leur appareil avant le début du processus de minage.

Cela permet aux utilisateurs disposant de plus d'espace de stockage de sauvegarder plus de solutions possibles, leur donnant ainsi de meilleures chances de correspondre à la valeur de hachage requise, ce qui augmente les chances de miner et de gagner des récompenses.

Conclusion

Le consensus Proof-of-Space-Time inaugure une nouvelle ère des mécanismes de consensus blockchain qui assurent la sécurité et une utilisation efficace des ressources rares. Sa combinaison d'Espace et de Temps offre une décentralisation accrue, favorisant une adoption plus large du mécanisme.