Comment un bloc est validé : preuve de travail et preuve d’enjeu
Une blockchain est un registre que personne ne possède et que tout le monde vérifie. Reste à décider qui écrit la page suivante : c’est tout l’objet du mécanisme de consensus, et les deux familles en usage n’ont ni le même coût ni les mêmes garanties.
Une blockchain n’est pas une base de données magique. C’est un registre dupliqué sur des milliers de machines, dans lequel chaque page nouvelle doit être acceptée par des participants qui ne se connaissent pas et n’ont aucune raison de se faire confiance. Tout le reste découle de la façon dont ce problème est résolu.
Le problème que résout un consensus
Si n’importe qui pouvait ajouter une page au registre, n’importe qui pourrait dépenser deux fois la même somme. C’est le problème dit de la double dépense, que les monnaies électroniques antérieures réglaient par un serveur central chargé d’arbitrer. Une blockchain publique refuse cet arbitre, et doit donc rendre la triche plus coûteuse que le gain qu’elle procure.
Un mécanisme de consensus est exactement cela : un dispositif qui attache un coût réel au droit d’écrire, et une récompense au fait d’écrire honnêtement.
La preuve de travail : payer en électricité
Dans la preuve de travail, utilisée par Bitcoin, les participants cherchent par tâtonnement un nombre qui, combiné au contenu du bloc, donne une empreinte cryptographique inférieure à une cible. Il n’existe pas de raccourci : il faut essayer, des milliards de milliards de fois par seconde. Le premier qui trouve diffuse son bloc, les autres vérifient en une seule opération, et la chaîne s’allonge.
Le coût est donc physique : des machines spécialisées et de l’électricité. Attaquer le réseau suppose de réunir plus de puissance de calcul que tous les autres réunis, ce qui se chiffre en infrastructures et en factures. Le protocole ajuste automatiquement la difficulté pour qu’un bloc sorte en moyenne toutes les dix minutes, quelle que soit la puissance branchée.
La preuve d’enjeu : payer en capital immobilisé
Dans la preuve d’enjeu, adoptée par Ethereum en septembre 2022, le droit de proposer un bloc est tiré au sort parmi les participants qui ont immobilisé une somme en garantie. Un validateur qui signe deux blocs contradictoires, ou qui reste hors ligne, voit une partie de cette garantie détruite. Le coût n’est plus une dépense d’énergie mais un capital exposé.
Le changement d’Ethereum a réduit sa consommation électrique de plus de 99 %, ce qui est mesurable et documenté. En contrepartie, la sécurité repose sur la répartition du capital immobilisé plutôt que sur celle du matériel, et la concentration s’y mesure autrement.
Ce que le consensus ne garantit pas
Un consensus garantit l’ordre et l’intégrité des écritures, rien d’autre. Il ne dit pas qu’une information inscrite est vraie : il dit qu’elle a été inscrite, à ce rang, et qu’elle n’a pas été modifiée depuis. Une donnée fausse entrée dans un bloc y reste, fausse et immuable.
Il ne protège pas davantage des erreurs de l’utilisateur. Une transaction envoyée à une mauvaise adresse est définitive, une clé privée perdue l’est aussi, et aucun service client ne peut rien y faire. C’est la contrepartie directe de l’absence d’arbitre.
Questions fréquentes
Pourquoi Bitcoin est-il limité à 21 millions d’unités ?
Parce que le protocole prévoit une récompense de bloc divisée par deux tous les 210 000 blocs, soit environ quatre ans. La somme de cette suite converge vers 21 millions. C’est une règle de code, pas une décision d’un émetteur.
Une blockchain peut-elle être modifiée ?
Le registre déjà écrit, non, sauf à refaire tout le travail accumulé depuis le bloc visé. Les règles, elles, se modifient par une mise à jour du logiciel que les participants adoptent ou non : c’est ce qu’on appelle une fourche, et un désaccord durable donne deux chaînes distinctes.
Combien de temps une transaction met-elle à être définitive ?
Sur Bitcoin, un bloc sort en moyenne toutes les dix minutes et l’usage veut que l’on attende six blocs, soit environ une heure, pour considérer un paiement important comme acquis. Sur les chaînes en preuve d’enjeu, la finalité est atteinte en quelques minutes par un vote explicite des validateurs.
Le minage sert-il à quelque chose d’autre qu’à créer des unités ?
Oui, et c’est même sa fonction principale : il ordonne les transactions et sécurise le registre. La création d’unités est la rémunération de ce service, appelée à devenir marginale au fil des divisions, au profit des frais de transaction.