Bitcoin: qu’est-ce que le consensus de Nakamoto ?

Le consensus de Nakamoto a donné naissance à la blockchain telle que nous la connaissons. Qu'est-ce qui le rend si différent des mécanismes de consensus qui l'ont précédé ? Le consensus de Nakamoto, comme son nom l'indique, a été créé par Satoshi Nakamoto, le fondateur pseudonyme de Bitcoin, dans le livre blanc de Bitcoin. Il peut être considéré comme la solution au problème des généraux byzantins, une expérience de pensée qui traite d'une question clé en informatique : est-il possible de former un consensus dans un réseau informatique de nœuds indépendants et distribués ? - Le consensus de Nakamoto répond par l'affirmative.

Le consensus de Nakamoto est un ensemble de règles qui vérifie l'authenticité d'un réseau blockchain, en utilisant une combinaison de l'algorithme de consensus "proof-of-work" (preuve de travail) sur un réseau pair-à-pair de tolérance aux fautes byzantines (BFT). Avant la création par Satoshi du consensus de Nakamoto, la tolérance aux fautes byzantines était utilisée dans les réseaux peer-to-peer pour maintenir leur authenticité dans le cadre de divers projets liés à la cryptographie, et même dans certaines des premières formes de monnaie numérique.

Toutefois, des problèmes se posent : dans un système de tolérance aux pannes byzantines, le système de vote pour le consensus nécessite une élection tournante des dirigeants. Si un leader agit de manière malveillante, comme les leaders sont connus pour le faire, il peut être éliminé du réseau par un vote des autres nœuds. Dans le cas du bitcoin (et pour l'idée d'une monnaie numérique en général), ce retrait individuel des dirigeants par le biais d'un processus de vote poserait un énorme problème au moment de la mise à l'échelle.

L'importance de la preuve de travail

Satoshi a ajouté à l'utilisation de BFT sur un réseau P2P l'idée d'un mécanisme de consensus avec preuve de travail, dans lequel les nœuds doivent miner pour créer un réseau décentralisé et sans aucune confiance. La preuve de travail, en termes simples, est l'idée que les mineurs soutiennent le réseau (Bitcoin) avec leur "travail" littéral, c'est-à-dire leur puissance de calcul. En termes plus complexes, on parle de preuve de travail lorsque des nœuds complets rivalisent pour miner des "blocs" plus rapidement que d'autres nœuds - le mineur le plus rapide reçoit la récompense du bloc, créant ainsi de nouveaux bitcoins, ainsi qu'une incitation à continuer à participer au réseau. En d'autres termes, cela crée un environnement dans lequel les nœuds honnêtes prospèrent et les nœuds malveillants sont découragés.

Dans le consensus de Nakamoto, il n'y a pas de processus de "vote" pour la sélection des blocs comme dans les réseaux BFT uniquement ; au lieu de cela, les mineurs s'affrontent pour résoudre une énigme cryptographique, et le gagnant (et son nouveau bloc) est alors accepté comme valide par l'ensemble du réseau de mineurs. Le processus de calcul minier est un peu comme une loterie : il n'est pas possible de savoir qui trouvera la solution, ce qui signifie que les mineurs doivent être prêts à investir honnêtement du temps et de l'argent dans leur participation à la validation du bloc suivant.

Un autre aspect du consensus de Nakamoto réside dans le fait que Satoshi a fixé une limite stricte à la quantité de bitcoins : il n'y aura jamais qu'un total de 21 millions de crypto-monnaies en circulation. Cela crée une rareté artificielle qui incite les mineurs à participer au réseau.

Le consensus de Nakamoto au-delà du bitcoin

Au-delà du bitcoin, le consensus de Nakamoto a jeté les bases de la grande communauté de la blockchain et de la crypto-monnaie qui existe aujourd'hui. En résolvant le problème des généraux byzantins, Satoshi a créé un modèle de consensus qui peut être utilisé pour un nombre presque infini de cas d'utilisation en dehors du bitcoin - le potentiel de la blockchain a atteint des secteurs allant de la banque à l'immobilier, en passant par le vote et même les soins de santé. Le consensus de Nakamoto répond à bien plus qu'une simple expérience de pensée informatique : il a été démontré qu'il apportait une valeur réelle dans le monde.

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Différents types de consensus pour la blockchain

Il existe bien d'autres types de consensus que la preuve de travail (Proof of Work) et la preuve d'enjeu (Proof of Stake). En termes simples, une blockchain est constituée de données traitées et enregistrées par un groupe d'ordinateurs, qui travaillent ensemble pour garantir l'authenticité et la sécurité de ces transactions de données.

Mais comment s'assurer que ces transactions sont effectivement vérifiées et sécurisées ? Les blockchains sont, par nature, décentralisées et distribuées, ce qui signifie qu'il n'y a pas d'autorité centrale pour exercer une gouvernance sur le système. Pour garantir le respect des règles du protocole et prévenir tout comportement contraire à l'éthique, les blockchains appliquent divers algorithmes pour parvenir à ce que l'on appelle un consensus entre des entités sans confiance.

Voici quelques exemples d’autres types de consensus :

• Proof of X
• Classical consensus
• Practical Byzantine Fault Tolerance (pBFT)
• Delegated Byzantine Fault Tolerance (dBFT)
• Federated Byzantine Agreement (FBA)
• Raft
• Leaderless Consensus
• Avalanche
• IOTA