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Qu’est-ce que le DPoS (Delegated Proof of Stake) ?
Le Delegated Proof of Stake (DPoS), ou preuve d’enjeu déléguée, est un mécanisme de consensus blockchain conçu pour améliorer la scalabilité et la rapidité des blockchains modernes. Contrairement au PoS, où tout détenteur de tokens peut devenir validateur en respectant un seuil minimum de jetons, le DPoS repose sur un système de vote démocratique. Les détenteurs de tokens élisent un nombre limité de délégués, appelés témoins, qui sont responsables de valider les transactions et de produire les blocs.
Ce mécanisme offre une gouvernance participative et une efficacité accrue, mais il introduit également des risques de centralisation, car le pouvoir est concentré entre un nombre restreint de délégués élus par la communauté.
Table des matières
Comment fonctionne le DPoS (Delegated proof of stake) ?
Le fonctionnement du DPoS repose sur un système collaboratif impliquant quatre acteurs principaux : les votants, les délégués (ou témoins), les délégués administratifs, et les validateurs.
1. Les votants
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Qui sont-ils ?
Tous les détenteurs de tokens de la blockchain. -
Quel est leur rôle ?
Les votants élisent les délégués responsables de valider les transactions. Le poids de leur vote est proportionnel au nombre de tokens détenus. -
Participation directe ou indirecte :
Les utilisateurs peuvent voter directement ou déléguer leur voix à une personne de confiance via un système de proxy voting.
2. Les délégués (ou témoins)
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Rôle principal :
Les délégués élus sont responsables de valider les transactions et de produire les blocs. -
Rotation et équité :
Les délégués opèrent en rotation, ce qui garantit une répartition équitable des responsabilités. -
Récompenses :
Les témoins reçoivent une récompense pour chaque bloc produit, souvent redistribuée aux électeurs pour inciter à la participation.
3. Les délégués administratifs
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Rôle :
Ces délégués, également élus, ne valident pas les transactions mais proposent des modifications au réseau (taille des blocs, frais de transaction, etc.). -
Fonctionnement :
Les propositions doivent être validées par un vote communautaire avant d’être mises en œuvre.
4. Les validateurs
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Rôle :
Les validateurs vérifient que les blocs produits par les délégués respectent les règles du réseau. -
Spécificité :
Ils assurent un rôle de contrôle sans participer directement à la production des blocs.
Étapes du processus de consensus dans le DPoS
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Élection des délégués :
Les détenteurs de tokens votent pour élire les témoins responsables de la validation des transactions. -
Production des blocs :
Les délégués produisent les blocs à tour de rôle, garantissant une scalabilité élevée tout en réduisant les délais de validation. -
Contrôle communautaire :
Les délégués inefficaces ou malveillants peuvent être remplacés par un vote. -
Récompenses :
Les délégués redistribuent souvent une partie de leurs récompenses aux électeurs, renforçant l’incitation à participer
Pourquoi a-t-il été créé ?
Le DPoS a été développé en 2014 par Daniel Larimer pour résoudre les limites des mécanismes de consensus traditionnels en matière de scalabilité, tout en offrant une gouvernance participative.
Les critères du trilemme blockchain du DPoS (Delegated proof of stake)
Scalabilité : Une performance élevée grâce au DPoS
Le Delegated Proof of Stake (DPoS) est conçu pour offrir une scalabilité remarquable, répondant aux besoins croissants des blockchains modernes, notamment celles destinées à des applications décentralisées (dApps) et autres cas d’utilisation nécessitant une capacité transactionnelle élevée.
1. Un nombre limité de délégués pour optimiser la validation
Le DPoS repose sur un système où un nombre restreint de délégués (généralement entre 21 et 101) est élu pour valider les blocs. Contrairement au Proof of Stake (PoS) ou au Proof of Work (PoW), où un grand nombre de validateurs ou mineurs participe simultanément au processus, le DPoS concentre les responsabilités sur un petit groupe.
- Vitesse de validation : Cette limitation réduit le temps nécessaire pour atteindre un consensus, permettant souvent la validation des blocs en moins d’une seconde.
- Élimination des conflits : La rotation prédéterminée des délégués élimine la concurrence entre validateurs, comme dans le PoW, réduisant les délais et augmentant la fluidité des opérations.
2. Réduction de la charge sur le réseau
En limitant le nombre de validateurs actifs, le DPoS allège la charge sur le réseau, améliorant ainsi son efficacité globale.
- Synchronisation simplifiée : Moins de participants signifie moins de données à synchroniser entre les nœuds, ce qui accélère le traitement des transactions.
- Réduction des ressources nécessaires : Contrairement au PoW, qui nécessite une puissance de calcul massive, le DPoS réduit considérablement les exigences matérielles et énergétiques.
3. Débit transactionnel élevé
Grâce à sa structure optimisée, le DPoS peut gérer un débit transactionnel généralement supérieur à celui des autres mécanismes de consensus.
- Exemples concrets :
- Tron basé sur le DPoS, affiche une performance d’environ 100 TPS (transactions par seconde) en temps réel contre 6 TPS pour Bitcoin et 16 TPS pour Ethereum 2.0.
4. Adaptabilité aux applications à forte demande
Le DPoS est particulièrement adapté aux blockchains nécessitant une scalabilité à grande échelle, comme celles destinées :
- Aux applications décentralisées (dApps) : Les jeux blockchain ou les plateformes sociales, où des milliers de transactions doivent être traitées en temps réel
| Critère | PoW | PoS | DPoS |
|---|---|---|---|
| Sécurité | Très élevée (dissuasion par puissance de calcul). | Élevée (dissuasion économique). | Bonne (contrôle communautaire et rotation). |
| Scalabilité | Généralement Faible (7 TPS sur Bitcoin). | Moyenne à élevée (15 jusqu'à 1000 TPS selon la blockchain). | Elevée (environ 100 TPS en temps réel pour Tron). |
| Décentralisation | Excellente (presque n’importe qui peut miner avec le matériel nécessaire). | Moyenne (influence des gros stakers). | Faible (nombre limité de délégués). |
- Aux réseaux financiers : Les blockchains orientées vers des paiements rapides ou des transactions complexes, nécessitant une finalité quasi instantanée.
- Aux solutions interopérables : Grâce à son débit élevé, le DPoS facilite les interactions entre blockchains sans ralentissements majeurs.
5. Comparaison avec le PoW et le PoS
Le DPoS surpasse généralement le PoW et le PoS en termes de scalabilité :
- PoW : Limité par la nécessité de résoudre des puzzles cryptographiques complexes, entraînant des délais importants.
- PoS : Bien qu’amélioré par rapport au PoW, le PoS implique un nombre potentiellement illimité de validateurs, ce qui peut ralentir le consensus dans des réseaux très chargés.
- DPoS : Avec ses délégués restreints et sa structure allégée, il maximise la vitesse et l’efficacité du réseau.
Nuance sur la scalabilité exceptionnelle du DPoS
Bien que le DPoS se distingue par sa scalabilité remarquable, il est important de noter que certaines blockchains basées sur le PoS, comme Solana et Base (une solution de layer 2), parviennent pourtant à atteindre des performances de scalabilité encore plus impressionnantes. Ces blockchains exploitent des innovations technologiques spécifiques qui transcendent le choix du mécanisme de consensus.
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Solana et le Proof of History (PoH)
Solana combine le PoS avec le Proof of History (PoH), un horodatage cryptographique unique qui réduit les besoins de synchronisation entre les validateurs. Ce système permet à Solana de traiter environ 1180 transactions par seconde (TPS) en temps réel, bien au-delà des performances typiques des blockchains DPoS. Cette prouesse repose non seulement sur le consensus, mais également sur une architecture réseau optimisée et des innovations telles que le traitement parallèle des transactions. -
Base et les rollups sur Ethereum
Base, une solution de layer 2 construite sur Ethereum, utilise des rollups optimisés, une technologie qui regroupe de nombreuses transactions en un seul lot avant de les enregistrer sur la blockchain principale. Cette approche réduit la charge sur le réseau principal tout en augmentant considérablement la capacité transactionnelle permettant d’atteindre des performances similaires à Tron en temps réel. Base démontre que, dans certains cas, l’utilisation intelligente de technologies complémentaires peut égaler les limitations d’un mécanisme de consensus comme le DPoS. -
Le mécanisme de consensus n’est qu’un facteur parmi d’autres
La scalabilité d’une blockchain dépend non seulement du mécanisme de consensus, mais aussi :
- De l’architecture réseau (par exemple, la gestion des nœuds).
- Des innovations technologiques spécifiques (PoH, rollups, sharding).
- De l’optimisation des couches supérieures, comme les protocoles de gestion des transactions ou les infrastructures de communication.
Résumé : Comparaison des critères entre PoW, PoS et DPoS
Décentralisation et DPoS : Un équilibre délicat
Le Delegated Proof of Stake (DPoS) est souvent critiqué pour ses compromis sur la décentralisation, bien qu’il tente de maintenir un certain équilibre grâce à la participation communautaire. En limitant le nombre de délégués (21 à 101, selon les blockchains), le DPoS favorise une gouvernance plus rapide et une scalabilité accrue, mais cette restriction peut engendrer des risques de centralisation et des vulnérabilités spécifiques.
Plus d’informations ici
Pourquoi le DPoS est-il moins décentralisé ?
a) Un nombre limité de délégués
- Dans le DPoS, seuls un petit nombre de délégués sont élus pour valider les blocs et maintenir le réseau.
- Impact : Bien que cela permette une validation plus rapide, cela réduit considérablement le nombre d’acteurs participant activement au consensus, ce qui peut concentrer le pouvoir entre quelques mains.
b) Risque d’influence disproportionnée
- Vote pondéré : Les détenteurs de tokens votent pour les délégués, mais leur vote est pondéré par le nombre de tokens détenus. Les gros détenteurs de tokens (whales) peuvent donc exercer une influence démesurée sur la sélection des délégués.
- Conséquence : Cette concentration de pouvoir peut réduire la diversité et augmenter le risque de collusion entre délégués.
c) Barrière d’entrée pour les petits détenteurs
- Bien que tous les détenteurs de tokens puissent voter, les petits détenteurs peuvent considérer que leur vote a peu de poids face aux grands investisseurs. Cela peut décourager leur participation, laissant les décisions aux mains d’un nombre restreint d’acteurs puissants.
Risques liés au nombre limité de validateurs
a) Collusion entre les délégués
- Problème : Avec un petit groupe de délégués élus, la collusion devient une menace réelle. Ces délégués pourraient s’entendre pour manipuler le réseau à leur avantage, par exemple en :
- Bloquant certaines transactions.
- Modifiant les règles du réseau pour s’assurer une réélection.
- Exploitant les récompenses pour des gains personnels.
- Conséquence : Cela compromet la confiance des utilisateurs dans la blockchain et peut même entraîner des forks ou des abandons du réseau.
b) Centralisation progressive
- Phénomène : Une fois élus, certains délégués peuvent devenir très influents grâce à leurs performances ou leur contrôle sur les récompenses, ce qui les rend difficiles à remplacer.
- Impact : Cela peut transformer un réseau décentralisé en une structure où le pouvoir est détenu par une oligarchie de délégués.
c) Vulnérabilité aux attaques ciblées
- Problème : Avec un petit nombre de délégués, une attaque ciblée (cyberattaque ou coercition physique) devient plus facile à réaliser.
- Exemple : Si un attaquant parvient à compromettre une majorité de délégués, il pourrait contrôler le réseau, effectuer des doubles dépenses, ou bloquer certaines transactions.
d) Réduction de la diversité géographique
- Concentration régionale : Les délégués peuvent être regroupés dans des régions spécifiques en raison de conditions favorables (coût énergétique, réglementation, etc.), réduisant ainsi la résilience globale du réseau.
- Impact : Cela peut rendre la blockchain vulnérable à des perturbations régionales (coupures d’électricité, régulations locales).
Les mécanismes atténuant ces risques
Malgré ces vulnérabilités, le DPoS intègre des mécanismes pour limiter les risques liés à la décentralisation.
a) Rotation des délégués
- Les délégués produisent les blocs à tour de rôle, ce qui empêche un seul acteur de monopoliser la validation.
- Avantage : Cela répartit les responsabilités et réduit les risques de collusion à court terme.
b) Contrôle communautaire
- Révocation dynamique : Les délégués inefficaces ou malveillants peuvent être rapidement remplacés par un vote communautaire.
- Avantage : Cela pousse les délégués à rester honnêtes et à agir dans l’intérêt de leurs électeurs.
c) Incitation à la participation
- Les récompenses de blocs sont souvent partagées avec les électeurs, encourageant une participation plus large et active au vote.
- Impact : Cela incite davantage de détenteurs de tokens à s’impliquer dans la gouvernance du réseau.
Le compromis décentralisation/scalabilité
Le DPoS privilégie la scalabilité et la vitesse au détriment de la décentralisation. Ce compromis peut être acceptable pour des blockchains orientées vers des applications nécessitant un débit transactionnel élevé (comme EOS ou Tron), mais il pourrait être problématique pour des réseaux financiers nécessitant une résilience maximale.
Sécurité via Dissuasion économique : Pourquoi et comment ?
Le rôle des tokens dans le vote et le pouvoir des délégués
- Dans le DPoS, les détenteurs de tokens utilisent leur participation pour voter et élire les délégués. Le poids du vote est proportionnel au nombre de tokens détenus.
- Dissuasion directe : Les délégués malveillants risquent d’être exclus lors des votes suivants s’ils agissent contre les intérêts des électeurs. Un comportement malhonnête entraîne la perte de revenus futurs associés à leur rôle de producteur de blocs.
Les incitations pour les délégués
- Les délégués reçoivent des récompenses économiques (frais de transaction et/ou nouveaux tokens) pour la production de blocs. Cela leur donne une forte motivation à agir honnêtement et à conserver leur position.
- Coût de malhonnêteté : Si un délégué agit de manière malveillante ou inefficace, il est probable qu’il perde son poste et, par conséquent, ses revenus potentiels.
Comparaison avec la dissuasion économique dans le PoS
Dans le PoS :
- Les validateurs doivent staker un certain montant de tokens pour participer à la validation des blocs.
- Si un validateur agit malhonnêtement (par exemple en validant des transactions frauduleuses), il risque de perdre tout ou partie de ses tokens stakés grâce à un mécanisme de slashing.
- Dissuasion directe : La perte immédiate de tokens stakés est une pénalité significative pour les comportements malveillants.
Dans le DPoS :
- Les délégués n’ont pas nécessairement besoin de staker des tokens pour valider des blocs, mais leur position dépend de leur réputation et des votes des détenteurs de tokens.
- Dissuasion indirecte : La perte de leur rôle (et donc des récompenses associées) constitue un levier économique qui les pousse à agir honnêtement. Bien que moins immédiat que le slashing du PoS, ce mécanisme reste efficace, surtout si les électeurs sont actifs et attentifs.
Dissuasion économique combinée avec la gouvernance communautaire
L’aspect unique du DPoS est que la dissuasion économique est combinée à un contrôle communautaire dynamique :
Les détenteurs de tokens peuvent révoquer leur soutien à un délégué malveillant ou inefficace à tout moment, augmentant la pression sur les délégués pour qu’ils agissent dans l’intérêt de la communauté.
Flexibilité : Les délégués ne peuvent pas compter sur des tokens stakés pour sécuriser leur position ; ils doivent maintenir une réputation irréprochable et un soutien constant de la communauté.
Limites de la dissuasion économique dans le DPoS
Bien que le DPoS intègre une dissuasion économique, certaines limites peuvent réduire son efficacité :
Concentration des votes : Si de gros détenteurs de tokens contrôlent une part importante des votes, ils peuvent maintenir des délégués malveillants en poste pour servir leurs intérêts personnels.
Manque de participation : Si les petits détenteurs de tokens ne votent pas activement, les mécanismes de dissuasion perdent de leur efficacité, car le contrôle est concentré entre quelques acteurs.
Conclusion du DPoS : Un compromis entre scalabilité et décentralisation
Le DPoS est une variante innovante du PoS, conçue pour répondre aux besoins croissants de scalabilité dans les blockchains modernes. Son système de délégation offre une gouvernance participative et une capacité transactionnelle élevée, mais il introduit des risques liés à la centralisation et à la collusion.
Ce modèle convient particulièrement aux blockchains qui nécessitent des transactions rapides et une gouvernance active, comme EOS ou Tron. Cependant, son adoption doit être pesée en fonction des besoins spécifiques du réseau et des priorités entre sécurité, scalabilité et décentralisation.
Lectures complémentaires : pour améliorer vos connaissances sur les mécanismes de consensus et critères blockchain, cliquez sur les mots en gras pour découvrir nos articles sur le Proof of Work, notre comparatif Proof of Work vs Proof of Stake et le trilemme blockchain.
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Yohan Uzzan
Ingénieur de formation, je me suis rapidement intéressé au domaine de la finance. Convaincu que la finance décentralisée a de beaux jours devant elle, je participe à sa démocratisation en développant Crypternon.
