PoW contre PoS : lequel possède une véritable ouverture ? Lequel peut échapper au destin thermodynamique ?
TechFlow SélectionTechFlow Sélection
PoW contre PoS : lequel possède une véritable ouverture ? Lequel peut échapper au destin thermodynamique ?
Les protocoles de blockchain de niveau 1 doivent utiliser le PoW ; seul un niveau 1 utilisant le PoW peut résoudre les problèmes que nous souhaitons régler et concrétiser l'avenir que nous espérons.
Dédié à des analyses Web3 approfondies
Le 15 septembre, une date inscrite dans l'histoire de la cryptographie : le Merge d'Ethereum, passant du mécanisme PoW au PoS, semble marquer la fin d'une ère.
Choisir entre PoW et PoS, telle est la question ?
En ce jour particulier, TechFlow vous propose un retour sur trois articles classiques : « La beauté du hachage » par Wu Jihan, ancien fondateur de Bitmain ; « Pourquoi choisir le PoS ? » (Why Proof of Stake ?) par Vitalik Buterin, créateur d’Ethereum ; ainsi que « Le grand débat entre PoW et PoS : qui détient une véritable ouverture ? Qui peut fuir le destin thermodynamique ? », publié par Orange Paper.
Texte complet ci-dessous :
Par Jan, architecte principal chez Nervos
A : Les gros détenteurs en PoS réalisent des gains en capital assis, un fossé infranchissable pour les petits investisseurs, sans aucune contrainte sur leurs pouvoirs.
B : Ce phénomène est normal socialement parlant. Les riches gagnent plus facilement que les autres. S'ils investissent beaucoup mais gagnent moins, alors là ce serait injuste. Ici, chacun obtient une proportion identique : plus on investit, plus on reçoit.
Voici un dialogue courant dans les débats PoW/PoS. A soulève deux problèmes : 1. (problème d'équité) les gros acteurs en PoS gagnent passivement, contrairement aux petits ; 2. (absence de contrôle) les pouvoirs des gros acteurs ne peuvent être limités. B répond uniquement au premier point.
Concernant le point 1, je partage l'avis de B. Un investissement plus important méritant un retour supérieur est logique, que ce soit en PoW ou en PoS. La blockchain vise à garantir une équité de processus, pas une égalité des résultats. Nous y observons toujours l'effet Matthieu. Tenter de résoudre l'inégalité des résultats via la blockchain étend indéfiniment son champ de gouvernance, transférant à la gouvernance par vote des questions qui devraient rester protocolaires (comme nous le verrons).
Pourtant, l'histoire comme la théorie nous enseignent depuis longtemps qu’il n’existe aucun système de choix collectif parfait. La blockchain est un outil permettant d’enregistrer des données, d’en garantir l’intégrité et d’y donner accès universellement. Grâce à cet outil, atteindre une équité de processus constitue déjà un progrès considérable.
Le problème 2 est une question clé souvent ignorée dans ces débats. Échanger des ressources contre des retours est légitime, mais encore faut-il pouvoir effectivement investir ? Par exemple, lors du financement d’une startup portée par une star, tout VC peut-il vraiment participer ? Le PoW offre une grande ouverture : tout nouveau participant peut rejoindre le groupe de consensus. Le PoS, lui, n’a pas cette qualité. Comme mentionné ici :
Dans un système PoS, le groupe futur de consensus est déterminé par le groupe actuel. Pour participer, un nouveau nœud doit réaliser au moins une transaction (ex. mise en gage, vote, etc.), dont le traitement dépend entièrement des participants actuels. Ils peuvent choisir de la traiter ou non. S’ils refusent cette transaction, le nouveau nœud ne pourra jamais rejoindre le consensus.
En outre, « ne pas traiter une transaction » est un comportement facile à dissimuler et difficile à sanctionner. Je n’ai encore vu aucune solution intégrée au protocole pour y remédier. Dans la plupart des systèmes PoS, la proportion de création de blocs est attribuée selon le poids de mise (indépendamment du nombre de nœuds). Compte tenu du degré élevé de concentration des mises dans la majorité des cas, c’est un problème très concret.Le PoW est totalement sans permission (Permissionless). À tout moment, en achetant matériel minier et électricité, vous pouvez rejoindre les producteurs de blocs, sans autorisation aucune des mineurs existants. Vous objecterez peut-être que l’achat de matériel et d’énergie constitue aussi une forme d’autorisation ?
Oui, à un niveau fondamental, c’est vrai. Mais malheureusement, parmi toutes les preuves de type XXX, c’est la forme la plus décentralisée possible, car la production de matériel minier et l’accès à l’électricité sont bien plus décentralisés que la distribution de n’importe quel token. Nous devons toujours viser la décentralisation maximale, sinon autant revenir à des systèmes centralisés.
« Pouvoir investir » est en soi une option ayant une valeur élevée. Le PoW possède cette propriété parce que le calcul de la preuve de travail est indépendant de l’historique : peu importe quand vous achetez de la puissance de calcul, vous commencez au même niveau que les autres mineurs, une caractéristique unique et contre-intuitive qui permet aux nouveaux venus de briser continuellement l’avantage des premiers arrivés.
Le PoS est différent, car la mise (stake) est un actif endogène au système, dont la propriété et l’ordre des transactions dépendent de l’historique du système. Que le validateur doive mettre en gage ses tokens ou simplement les détenir, l’ensemble des validateurs est toujours déterminé par l’historique du système. Sur la question cruciale de savoir si la participation au consensus dépend de l’historique, PoS et PoW sont fondamentalement opposés. On voit clairement qu’il s’agit d’une différence essentielle, irréductible par toute conception technique supérieure.
Ainsi, les conceptions PoW et PoS reflètent deux approches radicalement différentes :
-
(PoS) Le système doit offrir un avantage naturel aux premiers arrivés
-
(PoW) Le système ne doit pas offrir d’avantage naturel aux premiers arrivés
Notez que le sujet est « le système ». Les avantages des participants en dehors du système ne peuvent être réglés par aucun protocole. Si vous pensez que 1 est juste, vous soutiendrez naturellement le PoS ; dans le cas contraire, vous préférerez le PoW. CKB a choisi le PoW car son objectif est d’être une infrastructure mondiale de niveau 1. Nous souhaitons qu’elle fonctionne durablement et de manière neutre. Pour cela, le système ne doit pas offrir d’avantage naturel aux premiers, y compris à ses concepteurs.
A : En PoS, acheter des tokens et les staker, n’est-ce pas un investissement ?
Oui, c’est bien un investissement, mais la notion de « retour » change ici. Il faut distinguer deux types de retours : les revenus en tokens, que tous peuvent obtenir grâce au délégation (delegation) présente dans presque tous les PoS récents ; et le droit de participer au consensus, qui, comme expliqué plus haut, peut être monopolisé par les validateurs existants — la majorité n’y ayant pas accès. Les droits sont multiples : le dividende n’en est qu’un, et pas le plus crucial.
Pourquoi le droit de consensus est-il important ? Il permet notamment de contrôler l’ordre des transactions : décider si votre transaction sera incluse rapidement lors d’un crowdfunding, ou si votre ordre sera exécuté à temps sur un DEX, etc. Faire du DeFi sur un système PoS ? Réfléchissez bien à ce que font les validateurs : ont-ils un intérêt dans les transactions que vous envoyez ?
Nous savons que les transactions DeFi ont souvent une forte valeur, par exemple un gros ordre d’achat sur un DEX. Que se passe-t-il si un validateur insère sa propre transaction avant la vôtre ? Même un simple changement d’ordre peut générer des profits énormes, sans parler des autres manipulations possibles.
Vous allez penser : « Mais les mineurs/mines en PoW ont-ils pas le même problème ? » Oui, ils ont ce pouvoir aussi, mais le PoW possède deux avantages pour atténuer ce risque :
1. Les nœuds de création de blocs sont dissociés des utilisateurs clés de l’écosystème. Ces derniers — bourses, portefeuilles, services blockchain — servent de nombreux utilisateurs et concentrent ainsi beaucoup de transactions.
En PoS, la concentration naturelle des mises vers ces acteurs crée des pools de mise, transformant leur avantage commercial en avantage de consensus et de gouvernance (déjà visible sur certaines blockchains), renforçant ainsi davantage l’avantage des pionniers.
En PoW, mineurs et plateformes sont indépendants, avec des spécialités distinctes et des modes de revenus différents. L’avantage commercial ne se convertit pas en avantage protocolaire, ni inversement. Une balance existe entre développeurs, utilisateurs et nœuds de consensus.
2. Le consensus PoW est ouvert (voir plus haut) et fortement concurrentiel. Un mineur peut temporairement manipuler l’ordre, mais comme de nouveaux mineurs peuvent librement entrer, maintenir ce contrôle longtemps est extrêmement difficile. Cette compétition intense tend à créer un marché de plus en plus équitable, bien que cela prenne du temps (30 ans ? peut-être).
Inversement, en PoS, l’avantage structurel des pionniers, combiné au lien entre avantage commercial et consensus, conduit à un renforcement progressif de cet avantage, puis à la disparition de la concurrence, aboutissant à un monopole ou une oligarchie. Pour un protocole d’infrastructure, nous devrions éviter cela autant que possible.
La blockchain est fondamentalement une machine à gérer des files d’attente. Le droit de décider l’ordre des transactions est le pouvoir le plus crucial du système.
A : (Bitcoin) Le coût d'une attaque 51 % n'est que de 443 000 dollars...
L'idée sous-jacente est que Bitcoin n'est pas sécurisé, car une attaque coûterait seulement 443 000 $. Ensuite, dans un PoS, les tokens sont limités : un attaquant ne pourrait pas en acheter suffisamment sur le marché pour prendre le contrôle.
Cette vision oublie un point : à un instant donné, la puissance de calcul mondiale a aussi une limite. Si une chaîne PoW n'utilise que 10 % du hachage SHA256, c'est acceptable. Mais si Bitcoin capte déjà environ 90 % de cette puissance, où trouver les 90 % restants ? Une telle concentration induit une transformation qualitative : la position dominante affecte directement la sécurité.
Ce n’est pas le PoW qui est vulnérable, mais une chaîne PoW qui n’a pas suffisamment de puissance de hachage. Les blockchains PoW rencontrent des difficultés initiales plus grandes que celles en PoS, mais c’est précisément cette épreuve réelle et impitoyable qui prouve leur sécurité. Sinon, je pourrais lancer ma propre chaîne PoS, garder 99 % des tokens pour moi-même, vendre 1 % au prix que je veux, et prétendre à une sécurité immédiate supérieure à Bitcoin ? Bitcoin fonctionne depuis 10 ans, supporte une immense valeur, pourquoi aucune attaque sérieuse n’a-t-elle eu lieu ? En revanche, certaines blockchains, opérationnelles depuis moins d’un an, ont vu leurs contrats intelligents volés plusieurs fois, malgré des valeurs modestes… La théorie doit constamment être corrigée par les faits. Quand théorie et réalité divergent, c’est la théorie qui est erronée.
Bien que les deux aient des limites, celles du PoW évoluent avec le temps, poussées par le progrès technologique, l’ambition humaine et la concurrence féroce, et l’accès aux ressources naturelles reste pleinement décentralisé. En revanche, les limites en PoS sont fixées par le protocole : les nouveaux tokens générés vont entièrement aux validateurs existants, puis sont redistribués via vente ou dividendes de pools, ce qui rappelle étrangement certains modèles économiques centralisés ?
A : En fin de compte, les deux reposent sur le capital : en PoW, on calcule le coût du capital via dépenses d'investissement et opérationnelles ; en PoS, via la valeur de marché de la mise, exprimant un coût d'opportunité. Ces deux coûts sont irréversibles.
Je rejette ce raisonnement. Ignorer les processus intermédiaires pour aller directement à l’essence fait justement perdre de vue l’essentiel. Le processus compte : il crée friction et pertes. Même s’il s’agit de capital, la liquidité du capital et la vitesse de formation de monopoles diffèrent, tout comme la capacité du protocole à s’en remettre, comme expliqué précédemment.
A : Je ne pense pas que les détenteurs en PoS garderont éternellement leurs tokens
A : Une trop grande concentration nuit à l'écosystème
A : Si 90 % des jetons sont entre vos mains, l'écosystème ne peut pas survivre
A : Pour vous, détenir massivement n'a aucune valeur
A : Si vous monopolisez 90 % des jetons, personne ne vous paiera de loyer
Un monopole peut construire un écosystème : Tencent, Apple en sont des exemples. L’histoire, l’économie et même « De zéro à un » nous enseignent clairement : seul le monopole permet des profits exceptionnels.
De plus, l’existence d’un monopole ne signifie pas qu’on sache qu’il existe. Les tokens sont le capital le plus liquide au monde. Même avec 90 % des tokens, je les répartirai dans 100 pools de mise plutôt que de les concentrer. Le monopoliste n’a aucun intérêt à crier : « Hé, j’ai pris le contrôle ! ».
A : Un monopoliste potentiel malveillant vendrait ses tokens pour un profit à court terme
A : Faire le mal revient à chercher un profit court terme
A : Donc, un monopoliste cherchant un profit court terme vendrait ses tokens pour ce profit
B : Les principaux miseurs sont surveillés de près : si ils retirent leurs mises ou transfèrent vers une bourse, le prix baisse immédiatement, même avant la vente.
A : C’est ce que je veux dire : un monopoliste qui ne fait pas le mal est aussi sûr, non ? [rire moqueur]
Ici, on confond monopole et malveillance. Le mal implique une attaque explicite (ex. double-dépense), observable, face à laquelle le système ou l’écosystème peut réagir. Le monopole est implicite. Le monopoliste n’attaquera pas le système, mais utilisera son pouvoir de consensus pour engranger plus de profits — comme contrôler l’ordre des transactions, ce qui permet de tout contrôler.
Contrôler l’ordre des transactions est indétectable. En PoS, cela signifie aussi contrôler la composition future des validateurs, donc pérenniser le monopole — conséquence inévitable d’un système de sécurité basé sur son propre historique, chose qui n’existe pas en PoW.
Nous n’avons pas encore trouvé de moyen d’éliminer complètement toute possibilité de monopole à tout moment, mais le PoW nous offre au moins une architecture où le monopole persiste difficilement sur le long terme. Je pense que c’est crucial pour une couche 1.
A : Premièrement, pourquoi les nouveaux venus ne pourraient-ils pas participer à une chaîne PoS ? Acheter des tokens est bien plus accessible qu’acheter du matériel minier. Je rejette l’idée d’un monopole durable en PoS : il n’y a pas d’effet d’échelle économique. Deuxièmement, concernant le coût d’attaque PoS, l’achat de mises n’est qu’un aspect. Il y a aussi le système de réputation : les nœuds PoS y tiennent énormément, ce coût étant très élevé pour eux.
Sur le premier point, la question du monopole a déjà été traitée. Quant à l’accessibilité, c’est une erreur fréquente, même chez les concepteurs de protocoles. L’objectif premier de la blockchain est la sécurité et la décentralisation. L’accessibilité et autres questions d’ergonomie ne sont pas ses priorités.
Discuter d’accessibilité dans un protocole blockchain revient à demander « Comment un utilisateur lambda peut-il construire un paquet TCP ? » — mélanger des niveaux d’abstraction différents. Pour améliorer l’accessibilité, travaillons en couche supérieure : portefeuilles, cloud-mining, produits financiers. Pourquoi introduire ces considérations dans le protocole lui-même ?
Nervos adopte une architecture en couches car il faut séparer ergonomie et sécurité. Ces deux objectifs sont fondamentalement contradictoires : les forcer à coexister ne mène à rien. À l’avenir, les utilisateurs directs des protocoles blockchain seront des professionnels, qui offriront des services (fiables), réduiront les barrières d’entrée et tireront profit du soutien des utilisateurs ordinaires.
Deuxièmement, la réputation est subjective, impossible à quantifier, et hors de portée du protocole blockchain. Fonder la sécurité de la blockchain sur la réputation la ramènerait aux systèmes de confiance traditionnels. De plus, la réputation est non transférable — bâtir un modèle de sécurité sur une chose non transférable ne vous rappelle-t-elle pas quelque chose ?
A : En réalité, il y a de nombreux présupposés implicites. Si une chaîne PoS voit un cartel contrôler 1/3 des tokens, la communauté peut faire un fork pour l’exclure. Je ne pense pas qu’une chaîne PoW contrôlée à 51 % fasse face à un problème similaire. De plus, je crois peu probable qu’un nœud caché acquière progressivement une majorité durable.
Reporter hors-chaîne (via gouvernance communautaire ou hard fork) des problèmes insolubles au niveau du protocole — surtout lorsque le cartel détient 1/3 des mises et menace assez pour motiver un fork — peut tout résoudre, mais cela doit rester une mesure ultime, coûteuse, et non un outil courant. Le protocole blockchain doit éviter autant que possible de tomber dans ce scénario.
Utiliser la gouvernance hors-chaîne ou un hard fork revient à admettre les limites du protocole, et à passer le relais aux humains. J’accepte qu’un écosystème blockchain doive finalement être gouverné par des humains, mais je pense que cette intervention doit être minimale. Sinon, pourquoi utiliser la blockchain ? Moins les humains interviennent, plus la collaboration devient automatisée, moins elle repose sur la confiance.
« Il est peu probable qu’un nœud cache sa position pour acquérir durablement une majorité » — avec suffisamment de temps, même les événements de très faible probabilité finissent par arriver. Les cygnes noirs des marchés financiers nous l’ont prouvé maintes fois. Espérons que notre mémoire dépasse les 7 secondes.
A : Les jetons de xxx se dispersent continuellement
A : Le nombre d’adresses portefeuilles de xxx est passé de 1000 à plus de 10 000 en moins d’un mois
La dispersion des adresses (top 100) ou des pools de mise ne prouve pas que les tokens le sont. Rappelons que nous parlons de systèmes sans permission : une adresse n’est qu’une paire clé publique/privée, pas une identité. Créer des adresses est quasi gratuit. Le nombre d’adresses détenant des mises ne reflète pas le nombre d’utilisateurs réels. Ne confondez pas adresses et utilisateurs.
En PoS, le nombre de validateurs dans l’ensemble n’a pas d’importance : il ne reflète pas la dispersion des mises. Comme dit plus haut, avec 99 % des mises, vous les répartirez sur 100, voire 1000 validateurs.
En PoW aussi, la puissance de hachage peut se concentrer entre les mains de grands mineurs, mais grâce à l’ouverture du système et à l’absence de désavantage pour les nouveaux (voir plus haut), cette concentration reste temporaire. La puissance de hachage circulera constamment d’un acteur à un autre dans une
Bienvenue dans la communauté officielle TechFlow
Groupe Telegram :https://t.me/TechFlowDaily
Compte Twitter officiel :https://x.com/TechFlowPost
Compte Twitter anglais :https://x.com/BlockFlow_News
