Mécanismes de consensus distribué

Un système de consensus doit permettre, d'ajouter, et uniquement d'ajouter, des données publiques :

• les données devront persister, sans pouvoir être modifiées ou supprimées,
• les données seront consensuelles, tous les acteurs disposent des mêmes données
• le système sera fonctionnel :de nouvelles transactions peuvent être crées, la chaine n'est pas bloquée
• le système sera ouvert : n'importe qui peut interagir

Toute cryptomonnaie est sécurisée de manière économique, et non pas de manière purement technique. Les protocoles de consensus décentralisés fonctionnent de manière robuste parce qu'ils reposent sur les incitations économiques des acteurs impliqués. Les algorithmes fondés sur la preuve d'espace n'y font pas exception.

Pour arriver à un consensus, Bitcoin se fonde sur le principe de la chaîne la plus longue : les nœuds du réseau considèrent que la chaîne de blocs ayant le plus de preuve de travail accumulée est la chaîne valide. Ce principe permet de se mettre d'accord sur le contenu du registre des transactions, c'est-à-dire sur qui possède quoi, de façon décentralisée et graduelle : en effet modifier la chaîne de blocs en profondeur demande de recalculer la preuve de travail correspondante. La sécurité est donc basée sur l'énergie investie dans le réseau, et tout fonctionne bien tant que plus de 50 % de la puissance de calcul reste honnête.

Puisqu'il s'agit d'un système économique, les mineurs sont incités à sécuriser le réseau en recevant une récompense à chaque bloc miné, provenant de la création monétaire (qui est actuellement de 6,25 bitcoins toutes les 10 minutes) et des frais de transaction. Le minage est probabilistique par conception : plus un mineur possède de puissance de calcul, plus il a de chances de trouver un bloc. Du fait de la concurrence entre les mineurs, le coût total de l'énergie dépensée pour le minage tend à s'approcher de la valeur de récompense globale, ce qui donne la dépense énergétique que l'on connaît aujourd'hui.

Preuve de Travail (Proof of Work)

ex: Bitcoin

la preuve de travail (PoW) demande aux utilisateurs d'exécuter plusieurs fois les algorithmes de hachage ou de calculer des puzzles mathématiques selon des algorithmes pour valider les transactions électroniques3

Preuve d'Enjeu (Proof of Stake)

La preuve d'enjeu, preuve de participation ou preuve d’intérêt (en anglais : proof of stake, PoS) est une méthode par laquelle une chaîne de blocs d'une crypto-monnaie vise à atteindre un consensus distribué.

Alors que , la preuve d'enjeu demande à l'utilisateur de prouver la possession d'une certaine quantité de crypto-monnaie (leur « participation » dans la crypto-monnaie) pour prétendre à pouvoir valider des blocs supplémentaires dans la chaîne de bloc et de pouvoir toucher la récompense, s'il y en a une, à l'addition de ces blocs. Peercoin4 a été la première crypto-monnaie à utiliser la preuve d'enjeu. D'autres implémentations ont été tentées selon différentes méthodes dont BitShares, ShadowCash, Nxt, BlackCoin, NuShares/NuBits et Qora.

La crypto-monnaie Ethereum a prévu une transition de la preuve de travail (PoW) vers une preuve d'enjeu (PoS) lors de son déploiement final. Peercoin et Decred5 utilisent une méthode hybride PoW/PoS pour tenter de tirer avantage des deux systèmes et de créer un consensus plus robuste.

Preuve d'Histoire (Proof of History)

ex: Solana

Le PoH enregistre les opérations réussies et le temps qui s'est écoulé entre elles, assurant ainsi la nature trustless de la blockchain.

Le proof-of-history est le composant principal du protocole de Solana, puisqu'il est à la racine du traitement de transactions groupées.

Preuve de Temps et d'Espace (Proof of Space and Time)

ex: SHIA

De son côté, Chia Network fonctionne sur les mêmes principes que Bitcoin, à l'exception que c'est l'espace et non le travail qui est la variable centrale. Il utilise ainsi un « nouvel algorithme de consensus de Nakamoto » qui se fonde sur le principe de la chaîne « la plus lourde » en matière de preuve de d'espace et de temps. Pour que le système fonctionne bien, le seuil d'espace utilisé par les cultivateurs honnêtes doit être de 63,7 % de l'espace total alloué pour l'agriculture, ce qui contraste avec les 50 % de puissance de calcul requis par Bitcoin.