Aller au contenu

« Preuve d'espace » : différence entre les versions

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Contenu supprimé Contenu ajouté
VVLLAACC (discuter | contributions)
À wikifier
Gaillac (discuter | contributions)
Correction de l'erreur de référence (référence récupérée depuis WP:EN) et des 5 modèles article en erreur
Ligne 4 : Ligne 4 :


Le concept est formulé en 2013 par Dziembowski ''et al.''<ref>''Dziembowski, Stefan; Faust, Sebastian; Kolmogorov, Vladimir; Pietrzak, Krzysztof (2013). "Proofs of Space". Cryptology Eprint Archive'' https://eprint.iacr.org/2013/796</ref>{{,}}<ref name="DziembowskiFaust2015">
Le concept est formulé en 2013 par Dziembowski ''et al.''<ref>''Dziembowski, Stefan; Faust, Sebastian; Kolmogorov, Vladimir; Pietrzak, Krzysztof (2013). "Proofs of Space". Cryptology Eprint Archive'' https://eprint.iacr.org/2013/796</ref>{{,}}<ref name="DziembowskiFaust2015">
{{Lien conférence|auteur1=Dziembowski|prénom1=Stefan|auteur2=Faust|prénom2=Sebastian|titre=Proofs of Space|titre conférence=Advances in Cryptology – CRYPTO 2015 - 35th Annual Cryptology Conference|volume=9216|année=2015|passage=585–605}}</ref> et (avec une formulation différente) par Ateniese ''et al.''<ref>Ateniese, Giuseppe; Bonacina, Ilario; Faonio, Antonio; Galesi, Nicola (2014). "Proofs of Space: When Space is of the Essence". https://eprint.iacr.org/2013/805</ref>{{,}}<ref name="AtenieseBFG2014">
{{Lien conférence| nom1=Dziembowski|prénom1=Stefan| nom2=Faust|prénom2=Sebastian|titre=Proofs of Space|titre conférence=Advances in Cryptology – CRYPTO 2015 - 35th Annual Cryptology Conference|volume=9216|année=2015|passage=585–605}}</ref> et (avec une formulation différente) par Ateniese ''et al.''<ref>Ateniese, Giuseppe; Bonacina, Ilario; Faonio, Antonio; Galesi, Nicola (2014). "Proofs of Space: When Space is of the Essence". https://eprint.iacr.org/2013/805</ref>{{,}}<ref name="AtenieseBFG2014">
{{Article|auteur1=Ateniese|prénom1=Giuseppe|auteur2=Bonacina|prénom2=Ilario|auteur3=Faonio|prénom3=Antonio|auteur4=Galesi|prénom4=Nicola|titre=Proofs of Space: When Space is of the Essence|volume=8642|pages=538–557|année=2014}}</ref>. Les preuves d'espace sont très similaires aux [[Preuve de travail|preuves de travail]] (PoW), sauf qu'au lieu du calcul, le stockage est utilisé pour gagner de la [[Cryptomonnaie|crypto-monnaie]]. La preuve d'espace est différente des fonctions gourmandes en mémoire dans la mesure où le goulot d'étranglement ne réside pas dans le nombre d'événements d'accès à la mémoire, mais dans la quantité de mémoire requise.
{{Lien conférence| langue=en| nom1=Ateniese| prénom1=Giuseppe| nom2=Bonacina| prénom2=Ilario| nom3=Faonio| prénom3=Antonio| nom4=Galesi| prénom4=Nicola| titre=Proofs of Space: When Space is of the Essence| conférence=Security and Cryptography for Networks| volume=8642| pages=538–557| date=septembre 2014| lire en ligne=https://eprint.iacr.org/2013/805| doi=10.1007/978-3-319-10879-7_31}}.</ref>. Les preuves d'espace sont très similaires aux [[Preuve de travail|preuves de travail]] (PoW), sauf qu'au lieu du calcul, le stockage est utilisé pour gagner de la [[Cryptomonnaie|crypto-monnaie]]. La preuve d'espace est différente des fonctions gourmandes en mémoire dans la mesure où le goulot d'étranglement ne réside pas dans le nombre d'événements d'accès à la mémoire, mais dans la quantité de mémoire requise.


Après la sortie de [[Bitcoin]], des alternatives à son mécanisme [[Cryptomonnaie|d'extraction]] PoW sont recherchées et le PoS est étudié. La preuve d'espace est considérée comme une alternative plus juste et [[Informatique durable|plus écologique]] par les passionnés de [[blockchain]] en raison de la nature polyvalente du stockage et du coût énergétique inférieur requis par le stockage.
Après la sortie de [[Bitcoin]], des alternatives à son mécanisme [[Cryptomonnaie|d'extraction]] PoW sont recherchées et le PoS est étudié. La preuve d'espace est considérée comme une alternative plus juste et [[Informatique durable|plus écologique]] par les passionnés de [[blockchain]] en raison de la nature polyvalente du stockage et du coût énergétique inférieur requis par le stockage.


En 2014, Signum (anciennement Burstcoin) devient la première implémentation pratique d'une technologie blockchain en PoS (initialement comme preuve de capacité)<ref>{{Lien arXiv|title=Deconstructing Blockchains: A Comprehensive Survey on Consensus, Membership and Structure}}</ref> et est toujours activement développée. Outre Signum, plusieurs implémentations théoriques et pratiques de PoS ont été publiées et discutées, telles que SpaceMint et Chia.
En 2014, Signum (anciennement Burstcoin) devient la première implémentation pratique d'une technologie blockchain en PoS (initialement comme preuve de capacité)<ref>{{Lien arXiv| langue=en| prénom1=Christopher| nom1=Natoli| prénom2=Jiangshan| nom2=Yu| prénom3=Vincent| nom3=Gramoli| prénom4=Paulo| nom4=Esteves-Verissimo| titre=Deconstructing Blockchains: A Comprehensive Survey on Consensus, Membership and Structure| année=2019| eprint=1908.08316| version=1}}.</ref> et est toujours activement développée. Outre Signum, plusieurs implémentations théoriques et pratiques de PoS ont été publiées et discutées, telles que SpaceMint et Chia.


Certaines sont critiquées pour avoir augmenté la demande et raccourci la durée de vie des périphériques de stockage en raison d'exigences de lecture de disque plus importantes que Signum<ref>{{Lien web |titre=New cryptocurrency Chia blamed for hard drive shortages |url=https://www.theguardian.com/technology/2021/may/26/new-cryptocurrency-chia-blamed-for-hard-drive-shortages |série=[[TheGuardian.com]] |année=2021 |consulté le=19 October 2022}}</ref>{{,}}<ref name="ChiaDriveUse">{{Lien web |auteur=Lilly |prénom=Paul |titre=Chia mining can wreck a 512GB SSD in as little as 6 weeks |url=https://www.pcgamer.com/chia-mining-can-wreck-a-512gb-ssd-in-as-little-as-6-weeks/ |série=PC Gamer |date=May 11, 2021 |consulté le=May 19, 2021 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210517212000/https://www.pcgamer.com/chia-mining-can-wreck-a-512gb-ssd-in-as-little-as-6-weeks/ |archive-date=May 17, 2021 |url-status=live}}</ref>.
Certaines sont critiquées pour avoir augmenté la demande et raccourci la durée de vie des périphériques de stockage en raison d'exigences de lecture de disque plus importantes que Signum<ref>{{Lien web |titre=New cryptocurrency Chia blamed for hard drive shortages |url=https://www.theguardian.com/technology/2021/may/26/new-cryptocurrency-chia-blamed-for-hard-drive-shortages |série=[[TheGuardian.com]] |année=2021 |consulté le=19 October 2022}}</ref>{{,}}<ref name="ChiaDriveUse">{{Lien web |nom=Lilly |prénom=Paul |titre=Chia mining can wreck a 512GB SSD in as little as 6 weeks |url=https://www.pcgamer.com/chia-mining-can-wreck-a-512gb-ssd-in-as-little-as-6-weeks/ |série=PC Gamer |date=May 11, 2021 |consulté le=May 19, 2021 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210517212000/https://www.pcgamer.com/chia-mining-can-wreck-a-512gb-ssd-in-as-little-as-6-weeks/ |archive-date=May 17, 2021 |url-status=live}}</ref>.


== Concept ==
== Concept ==
La preuve d'espace est un élément de données qu'un {{Citation|prouveur}} envoie à un {{Citation|vérificateur}} pour prouver avoir réservé une certaine quantité d'espace. Pour des raisons pratiques, le processus de vérification doit être efficace, c’est-à-dire consommer peu d’espace et de temps. Pour des raisons de sécurité, il doit être difficile pour le prouveur de réussir la vérification s'il ne réserve pas réellement la quantité d'espace revendiquée.
La preuve d'espace est un élément de données qu'un {{Citation|prouveur}} envoie à un {{Citation|vérificateur}} pour prouver avoir réservé une certaine quantité d'espace. Pour des raisons pratiques, le processus de vérification doit être efficace, c’est-à-dire consommer peu d’espace et de temps. Pour des raisons de sécurité, il doit être difficile pour le prouveur de réussir la vérification s'il ne réserve pas réellement la quantité d'espace revendiquée.


Une façon de mettre en œuvre le PoS consiste à utiliser des graphiques difficiles à cerner<ref name="DziembowskiFaust2015"/>{{,}}<ref name="Ren2016">{{Article|auteur1=Ren|prénom1=Ling|auteur2=Srinivas|prénom2=Devadas|titre=Proof of Space from Stacked Expanders|année=2016|lire en ligne=https://eprint.iacr.org/2016/333.pdf|archiveurl=https://web.archive.org/web/20170715233933/https://eprint.iacr.org/2016/333.pdf|archivedate=15 July 2017|consulté le=18 March 2018}}</ref>. Le vérificateur demande au prouveur de construire un étiquetage d'un graphe difficile à cerner. Le démonstrateur s'engage à l'étiquetage. Le vérificateur demande ensuite au prouveur d’ouvrir plusieurs emplacements aléatoires dans l’engagement.
Une façon de mettre en œuvre le PoS consiste à utiliser des graphiques difficiles à cerner<ref name="DziembowskiFaust2015"/>{{,}}<ref name="Ren2016">{{lien conférence| langue=en| nom1=Ren| prénom1=Ling| nom2=Srinivas| prénom2=Devadas| titre=Proof of Space from Stacked Expanders| conférence=Theory of Cryptography Conference| année=2016| passage=262–285| lire en ligne=https://eprint.iacr.org/2016/333.pdf|archiveurl=https://web.archive.org/web/20170715233933/https://eprint.iacr.org/2016/333.pdf|archivedate=15 juillet 2017|consulté le=18 mars 2018| doi=10.1007/978-3-662-53641-4_11}}.</ref>. Le vérificateur demande au prouveur de construire un étiquetage d'un graphe difficile à cerner. Le démonstrateur s'engage à l'étiquetage. Le vérificateur demande ensuite au prouveur d’ouvrir plusieurs emplacements aléatoires dans l’engagement.


=== Preuve de stockage ===
=== Preuve de stockage ===
Ligne 25 : Ligne 25 :


=== Preuve conditionnelle de capacité ===
=== Preuve conditionnelle de capacité ===
L'algorithme de consensus de Proof of Capacity (PoC) est utilisé dans certaines [[Cryptomonnaie|crypto-monnaies]]. La preuve conditionnelle de capacité (CPOC)<ref>{{Lien web |auteur=Evertise Digital via COMTEX |titre=Sustainable Mining Made Easy: Using CPoC for Eco-Friendly Cryptocurrency Mining |url=https://www.marketwatch.com/press-release/sustainable-mining-made-easy-using-cpoc-for-eco-friendly-cryptocurrency-mining-2023-03-17 |date=2023-03-17 |consulté le=17 March 2023 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230317101903/https://www.marketwatch.com/press-release/sustainable-mining-made-easy-using-cpoc-for-eco-friendly-cryptocurrency-mining-2023-03-17 |archive-date=17 March 2023 |url-status=live}}</ref> est une version améliorée de la PoC. Elle dispose d'un système de travail, d'enjeu et de capacité qui fonctionne comme les algorithmes PoW, PoS et PoC. Ainsi, en mettant en gage leurs actifs numériques, les utilisateurs reçoivent un revenu plus élevé en guise de récompense.
L'algorithme de consensus de Proof of Capacity (PoC) est utilisé dans certaines [[Cryptomonnaie|crypto-monnaies]]. La preuve conditionnelle de capacité (CPOC)<ref>{{Lien web |nim=Evertise Digital via COMTEX |titre=Sustainable Mining Made Easy: Using CPoC for Eco-Friendly Cryptocurrency Mining |url=https://www.marketwatch.com/press-release/sustainable-mining-made-easy-using-cpoc-for-eco-friendly-cryptocurrency-mining-2023-03-17 |date=2023-03-17 |consulté le=17 March 2023 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230317101903/https://www.marketwatch.com/press-release/sustainable-mining-made-easy-using-cpoc-for-eco-friendly-cryptocurrency-mining-2023-03-17 |archive-date=17 March 2023 |url-status=live}}</ref> est une version améliorée de la PoC. Elle dispose d'un système de travail, d'enjeu et de capacité qui fonctionne comme les algorithmes PoW, PoS et PoC. Ainsi, en mettant en gage leurs actifs numériques, les utilisateurs reçoivent un revenu plus élevé en guise de récompense.


La CPOC conçoit une nouvelle mesure de récompense pour les meilleurs utilisateurs. Dans cet algorithme, les mineurs ajoutent un composant conditionnel à la preuve en s'assurant que leur fichier de tracé contient des données spécifiques liées au bloc précédent. Cette condition supplémentaire renforce la sécurité et la [[décentralisation]] du mécanisme de consensus au-delà des algorithmes traditionnels de preuve de capacité.
La CPOC conçoit une nouvelle mesure de récompense pour les meilleurs utilisateurs. Dans cet algorithme, les mineurs ajoutent un composant conditionnel à la preuve en s'assurant que leur fichier de tracé contient des données spécifiques liées au bloc précédent. Cette condition supplémentaire renforce la sécurité et la [[décentralisation]] du mécanisme de consensus au-delà des algorithmes traditionnels de preuve de capacité.


=== Preuve d'espace-temps ===
=== Preuve d'espace-temps ===
La preuve d'espace-temps (PoST) est une preuve qui montre que le démonstrateur a passé un certain temps à maintenir l'espace réservé inchangé. Ses créateurs estiment que le coût du stockage est inextricablement lié non seulement à sa capacité, mais également au temps pendant lequel cette capacité est utilisée. Elle est liée à une preuve de stockage (mais sans nécessairement stocker de données utiles), bien que la construction Moran-Orlov permette également un compromis entre l'espace et le temps<ref>{{Lien web |auteur=Moran |prénom=Tal |auteur2=Orlov |prénom2=Ilan |titre=Simple Proofs of Spacetime and Rational Proofs of Storage |url=https://eprint.iacr.org/2016/035.pdf |date=2019 |consulté le=22 November 2020 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220207080114/https://eprint.iacr.org/2016/035.pdf |archive-date=7 February 2022 |url-status=live}}</ref>. La première implémentation de PoST se fait avec la blockchain [[Chia (crypto-monnaie)|Chia]].
La preuve d'espace-temps (PoST) est une preuve qui montre que le démonstrateur a passé un certain temps à maintenir l'espace réservé inchangé. Ses créateurs estiment que le coût du stockage est inextricablement lié non seulement à sa capacité, mais également au temps pendant lequel cette capacité est utilisée. Elle est liée à une preuve de stockage (mais sans nécessairement stocker de données utiles), bien que la construction Moran-Orlov permette également un compromis entre l'espace et le temps<ref>{{Lien web |nom1=Moran |prénom=Tal |nom2=Orlov |prénom2=Ilan |titre=Simple Proofs of Spacetime and Rational Proofs of Storage |url=https://eprint.iacr.org/2016/035.pdf |date=2019 |consulté le=22 November 2020 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220207080114/https://eprint.iacr.org/2016/035.pdf |archive-date=7 February 2022 |url-status=live}}</ref>. La première implémentation de PoST se fait avec la blockchain [[Chia (crypto-monnaie)|Chia]].


== Utilisations ==
== Utilisations ==
Les preuves d'espace pourraient être utilisées comme une alternative aux preuves de travail dans les applications de puzzle client traditionnelles, telles que les mesures anti-spam et la prévention des attaques par déni de service. La preuve d'espace a également été utilisée pour la détection de logiciels malveillants, en déterminant si le cache L1 d'un processeur est vide (par exemple, s'il dispose de suffisamment d'espace pour évaluer la routine PoS sans échec de cache) ou s'il contient une routine qui a résisté à l'éviction<ref name="JakobssonStewart13">{{Article|auteur1=Jakobsson|prénom1=Markus|auteur2=Stewart|prénom2=Guy|titre=Mobile Malware: Why the Traditional AV Paradigm is Doomed, and How to Use Physics to Detect Undesirable Routines, BlackHat|année=2013|s2cid=16726066|lire en ligne=https://pdfs.semanticscholar.org/4194/e4f5fccaac653f00ebb80f51f01e6c7fd80a.pdf|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180318183028/https://pdfs.semanticscholar.org/4194/e4f5fccaac653f00ebb80f51f01e6c7fd80a.pdf|archivedate=2018-03-18}}</ref>.
Les preuves d'espace pourraient être utilisées comme une alternative aux preuves de travail dans les applications de puzzle client traditionnelles, telles que les mesures anti-spam et la prévention des attaques par déni de service. La preuve d'espace a également été utilisée pour la détection de logiciels malveillants, en déterminant si le cache L1 d'un processeur est vide (par exemple, s'il dispose de suffisamment d'espace pour évaluer la routine PoS sans échec de cache) ou s'il contient une routine qui a résisté à l'éviction<ref name="JakobssonStewart13">{{Article| langue=en| nom1=Jakobsson| prénom1=Markus| nom2=Stewart|prénom2=Guy| titre=Mobile Malware: Why the Traditional AV Paradigm is Doomed, and How to Use Physics to Detect Undesirable Routines, BlackHat| périodique=BlackHat| année=2013|s2cid=16726066|lire en ligne=https://pdfs.semanticscholar.org/4194/e4f5fccaac653f00ebb80f51f01e6c7fd80a.pdf|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180318183028/https://pdfs.semanticscholar.org/4194/e4f5fccaac653f00ebb80f51f01e6c7fd80a.pdf|archivedate=2018-03-18}}.</ref>.


=== Signum (anciennement Burstcoin) ===
=== Signum (anciennement Burstcoin) ===
La première blockchain à utiliser la validation de blockchain basée sur le disque dur est créée en 2014. Signum Proof of Capacity consomme de l'espace disque plutôt que des ressources informatiques pour exploiter un bloc. Contrairement au PoW, où les mineurs continuent de modifier l'en-tête et le hachage du bloc pour trouver la solution, la preuve de capacité (telle qu'implémentée par Burstcoin et développée par Signum) génère des solutions aléatoires, également appelées tracés, en utilisant à l'avance l'algorithme cryptographique Shabal et les stocke sur des disques durs. Cette étape est appelée traçage et peut prendre des jours, voire des semaines, selon la capacité de stockage du disque. Dans l'étape suivante, l'exploitation minière, les mineurs font correspondre leurs solutions au puzzle le plus récent et le nœud avec la solution la plus rapide obtient l'exploitation du bloc suivant<ref>{{Article|auteur1=Wahab|prénom1=Abdul|auteur2=Waqas|prénom2=Memood|titre=Survey of Consensus Protocols|périodique=Survey of Consensus Protocols|pages=6|date=October 2018|bibcode=2018arXiv181003357W|arxiv=1810.03357}}</ref>{{,}}<ref>{{Article|auteur1=Salimitari|prénom1=Mehrdad|auteur2=Chatterjee|prénom2=Mainak|titre=An Overview of Blockchain and Consensus Protocols for IoT Networks|périodique=An Overview of Blockchain and Consensus Protocols for IoT Networks|pages=III-G|date=September 2018|arxiv=1809.05613}}</ref>.
La première blockchain à utiliser la validation de blockchain basée sur le disque dur est créée en 2014. Signum Proof of Capacity consomme de l'espace disque plutôt que des ressources informatiques pour exploiter un bloc. Contrairement au PoW, où les mineurs continuent de modifier l'en-tête et le hachage du bloc pour trouver la solution, la preuve de capacité (telle qu'implémentée par Burstcoin et développée par Signum) génère des solutions aléatoires, également appelées tracés, en utilisant à l'avance l'algorithme cryptographique Shabal et les stocke sur des disques durs. Cette étape est appelée traçage et peut prendre des jours, voire des semaines, selon la capacité de stockage du disque. Dans l'étape suivante, l'exploitation minière, les mineurs font correspondre leurs solutions au puzzle le plus récent et le nœud avec la solution la plus rapide obtient l'exploitation du bloc suivant<ref>{{Article| nom1=Wahab|prénom1=Abdul|auteur2=Waqas|prénom2=Memood|titre=Survey of Consensus Protocols|périodique=Survey of Consensus Protocols|pages=6|date=October 2018|bibcode=2018arXiv181003357W|arxiv=1810.03357}}</ref>{{,}}<ref>{{Article| nom1=Salimitari|prénom1=Mehrdad| nom2=Chatterjee|prénom2=Mainak|titre=An Overview of Blockchain and Consensus Protocols for IoT Networks|périodique=An Overview of Blockchain and Consensus Protocols for IoT Networks|pages=III-G|date=September 2018|arxiv=1809.05613}}</ref>.


=== SpaceMint ===
=== SpaceMint ===
Ligne 43 : Ligne 43 :
=== Chia ===
=== Chia ===
En 2018, Chia, un projet de cryptomonnaie, publie deux articles présentant un nouveau protocole basé sur la preuve d'espace<ref name="Abusalah2017">
En 2018, Chia, un projet de cryptomonnaie, publie deux articles présentant un nouveau protocole basé sur la preuve d'espace<ref name="Abusalah2017">
{{Article|auteur1=Abusalah|prénom1=Hamza|auteur2=Alwen|prénom2=Jo\"{e}l|auteur3=Cohen|prénom3=Bram|auteur4=Khilko|prénom4=Danylo|titre=Beyond Hellman's Time-Memory Trade-Offs with Applications to Proofs of Space|année=2017|lire en ligne=https://eprint.iacr.org/2017/893.pdf}}</ref> et la preuve de temps<ref>{{Article|auteur1=Cohen|prénom1=Bram|auteur2=Pietrzak|prénom2=Krzysztof|titre=Simple Proofs of Sequential Work|périodique=Simple Proofs of Sequential Work|année=2018|lire en ligne=https://eprint.iacr.org/2018/183.pdf|archiveurl=https://web.archive.org/web/20181004150510/https://eprint.iacr.org/2018/183.pdf|archivedate=4 October 2018|consulté le=24 October 2018}}</ref>.
{{lien conférence| langue=en| nom1=Abusalah |prénom1=Hamza| nom2=Alwen| prénom2=Joël| nom3=Cohen| prénom3=Bram| nom4=Khilko| prénom4=Danylo| titre=Beyond Hellman's Time-Memory Trade-Offs with Applications to Proofs of Space| conférence=Advances in Cryptology – ASIACRYPT 2017| année=2017| passage=357–379| lire en ligne=https://eprint.iacr.org/2017/893.pdf}}.</ref> et la preuve de temps<ref>{{Article| nom1=Cohen|prénom1=Bram| nom2=Pietrzak|prénom2=Krzysztof|titre=Simple Proofs of Sequential Work|périodique=Simple Proofs of Sequential Work|année=2018|lire en ligne=https://eprint.iacr.org/2018/183.pdf|archiveurl=https://web.archive.org/web/20181004150510/https://eprint.iacr.org/2018/183.pdf|archivedate=4 octobre 2018|consulté le=24 octobre 2018}}</ref>.


En février 2021, Chia publie un [[livre blanc]] décrivant son activité avant de lancer son réseau principal et son coin, le {{Citation|Chia}} (XCH) en utilisant le concept Proof of Space Time. Le modèle spatio-temporel de Chia dépend également du « traçage » (génération de fichiers de preuve d'espace) sur le support de stockage pour résoudre un puzzle<ref>{{Lien web |auteur=Hoffman |prénom=Gene |titre=The Chia Business Whitepaper |url=https://www.chia.net/2021/02/10/chia-businesss-whitepaper.html |série=Chia Network |éditeur=Chia |date=10 February 2021 |consulté le=1 May 2021 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210501041221/https://www.chia.net/2021/02/10/chia-businesss-whitepaper.html |archive-date=1 May 2021 |url-status=live}}</ref>.
En février 2021, Chia publie un [[livre blanc]] décrivant son activité avant de lancer son réseau principal et son coin, le {{Citation|Chia}} (XCH) en utilisant le concept Proof of Space Time. Le modèle spatio-temporel de Chia dépend également du « traçage » (génération de fichiers de preuve d'espace) sur le support de stockage pour résoudre un puzzle<ref>{{Lien web | nom=Hoffman |prénom=Gene |titre=The Chia Business Whitepaper |url=https://www.chia.net/2021/02/10/chia-businesss-whitepaper.html |série=Chia Network |éditeur=Chia |date=10 February 2021 |consulté le=1 May 2021 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210501041221/https://www.chia.net/2021/02/10/chia-businesss-whitepaper.html |archive-date=1 May 2021 |url-status=live}}</ref>.


Contrairement à de nombreuses crypto-monnaies de preuve de stockage, les tracés Chia ne stockent aucune donnée utile. De plus, la méthode de preuve de temps de Chia pour le traçage a soulevé des inquiétudes quant à la durée de vie réduite des [[SSD|disques SSD]] en raison de l'intensité de l'activité d'écriture impliquée dans la génération de tracés (généralement, le traçage se produit sur un SSD, puis les tracés terminés sont transférés sur un [[disque dur]] pour un stockage à long terme)<ref name="ChiaDriveUse"/>.
Contrairement à de nombreuses crypto-monnaies de preuve de stockage, les tracés Chia ne stockent aucune donnée utile. De plus, la méthode de preuve de temps de Chia pour le traçage a soulevé des inquiétudes quant à la durée de vie réduite des [[SSD|disques SSD]] en raison de l'intensité de l'activité d'écriture impliquée dans la génération de tracés (généralement, le traçage se produit sur un SSD, puis les tracés terminés sont transférés sur un [[disque dur]] pour un stockage à long terme)<ref name="ChiaDriveUse"/>.

Version du 9 septembre 2024 à 23:31

La preuve d'espace (PoS) est un type d'algorithme de consensus obtenu en prouvant son intérêt légitime pour un service (comme l'envoi d'un e-mail) en allouant une quantité non négligeable de mémoire ou d'espace disque pour résoudre un défi présenté par le fournisseur de services.

Le concept est formulé en 2013 par Dziembowski et al.[1],[2] et (avec une formulation différente) par Ateniese et al.[3],[4]. Les preuves d'espace sont très similaires aux preuves de travail (PoW), sauf qu'au lieu du calcul, le stockage est utilisé pour gagner de la crypto-monnaie. La preuve d'espace est différente des fonctions gourmandes en mémoire dans la mesure où le goulot d'étranglement ne réside pas dans le nombre d'événements d'accès à la mémoire, mais dans la quantité de mémoire requise.

Après la sortie de Bitcoin, des alternatives à son mécanisme d'extraction PoW sont recherchées et le PoS est étudié. La preuve d'espace est considérée comme une alternative plus juste et plus écologique par les passionnés de blockchain en raison de la nature polyvalente du stockage et du coût énergétique inférieur requis par le stockage.

En 2014, Signum (anciennement Burstcoin) devient la première implémentation pratique d'une technologie blockchain en PoS (initialement comme preuve de capacité)[5] et est toujours activement développée. Outre Signum, plusieurs implémentations théoriques et pratiques de PoS ont été publiées et discutées, telles que SpaceMint et Chia.

Certaines sont critiquées pour avoir augmenté la demande et raccourci la durée de vie des périphériques de stockage en raison d'exigences de lecture de disque plus importantes que Signum[6],[7].

Concept

La preuve d'espace est un élément de données qu'un « prouveur » envoie à un « vérificateur » pour prouver avoir réservé une certaine quantité d'espace. Pour des raisons pratiques, le processus de vérification doit être efficace, c’est-à-dire consommer peu d’espace et de temps. Pour des raisons de sécurité, il doit être difficile pour le prouveur de réussir la vérification s'il ne réserve pas réellement la quantité d'espace revendiquée.

Une façon de mettre en œuvre le PoS consiste à utiliser des graphiques difficiles à cerner[2],[8]. Le vérificateur demande au prouveur de construire un étiquetage d'un graphe difficile à cerner. Le démonstrateur s'engage à l'étiquetage. Le vérificateur demande ensuite au prouveur d’ouvrir plusieurs emplacements aléatoires dans l’engagement.

Preuve de stockage

Une preuve de stockage (également preuve de récupérabilité ou preuve de possession de données) est liée à une preuve d'espace, mais au lieu de montrer que l'espace est disponible pour résoudre une énigme, le prouveur montre que l'espace est réellement utilisé pour stocker correctement un élément de données au moment de la preuve.[réf. nécessaire]

Preuve de capacité

La preuve de capacité est un système dans lequel les mineurs sont autorisés à pré-calculer (« tracer ») les fonctions PoW et à les stocker sur le disque dur. La première implémentation de la preuve de capacité est Signum (anciennement Burstcoin)[9].

Preuve conditionnelle de capacité

L'algorithme de consensus de Proof of Capacity (PoC) est utilisé dans certaines crypto-monnaies. La preuve conditionnelle de capacité (CPOC)[10] est une version améliorée de la PoC. Elle dispose d'un système de travail, d'enjeu et de capacité qui fonctionne comme les algorithmes PoW, PoS et PoC. Ainsi, en mettant en gage leurs actifs numériques, les utilisateurs reçoivent un revenu plus élevé en guise de récompense.

La CPOC conçoit une nouvelle mesure de récompense pour les meilleurs utilisateurs. Dans cet algorithme, les mineurs ajoutent un composant conditionnel à la preuve en s'assurant que leur fichier de tracé contient des données spécifiques liées au bloc précédent. Cette condition supplémentaire renforce la sécurité et la décentralisation du mécanisme de consensus au-delà des algorithmes traditionnels de preuve de capacité.

Preuve d'espace-temps

La preuve d'espace-temps (PoST) est une preuve qui montre que le démonstrateur a passé un certain temps à maintenir l'espace réservé inchangé. Ses créateurs estiment que le coût du stockage est inextricablement lié non seulement à sa capacité, mais également au temps pendant lequel cette capacité est utilisée. Elle est liée à une preuve de stockage (mais sans nécessairement stocker de données utiles), bien que la construction Moran-Orlov permette également un compromis entre l'espace et le temps[11]. La première implémentation de PoST se fait avec la blockchain Chia.

Utilisations

Les preuves d'espace pourraient être utilisées comme une alternative aux preuves de travail dans les applications de puzzle client traditionnelles, telles que les mesures anti-spam et la prévention des attaques par déni de service. La preuve d'espace a également été utilisée pour la détection de logiciels malveillants, en déterminant si le cache L1 d'un processeur est vide (par exemple, s'il dispose de suffisamment d'espace pour évaluer la routine PoS sans échec de cache) ou s'il contient une routine qui a résisté à l'éviction[12].

Signum (anciennement Burstcoin)

La première blockchain à utiliser la validation de blockchain basée sur le disque dur est créée en 2014. Signum Proof of Capacity consomme de l'espace disque plutôt que des ressources informatiques pour exploiter un bloc. Contrairement au PoW, où les mineurs continuent de modifier l'en-tête et le hachage du bloc pour trouver la solution, la preuve de capacité (telle qu'implémentée par Burstcoin et développée par Signum) génère des solutions aléatoires, également appelées tracés, en utilisant à l'avance l'algorithme cryptographique Shabal et les stocke sur des disques durs. Cette étape est appelée traçage et peut prendre des jours, voire des semaines, selon la capacité de stockage du disque. Dans l'étape suivante, l'exploitation minière, les mineurs font correspondre leurs solutions au puzzle le plus récent et le nœud avec la solution la plus rapide obtient l'exploitation du bloc suivant[13],[14].

SpaceMint

En 2015, un article propose une cryptomonnaie appelée SpaceMint. Il tente de résoudre certains des problèmes de conception pratiques associés aux schémas PoS basés sur le pebbling. Lors de l'utilisation de PoS pour la cryptomonnaie décentralisée, le protocole doit être adapté pour fonctionner dans un protocole non interactif puisque chaque individu du réseau doit se comporter comme un vérificateur.

Chia

En 2018, Chia, un projet de cryptomonnaie, publie deux articles présentant un nouveau protocole basé sur la preuve d'espace[15] et la preuve de temps[16].

En février 2021, Chia publie un livre blanc décrivant son activité avant de lancer son réseau principal et son coin, le « Chia » (XCH) en utilisant le concept Proof of Space Time. Le modèle spatio-temporel de Chia dépend également du « traçage » (génération de fichiers de preuve d'espace) sur le support de stockage pour résoudre un puzzle[17].

Contrairement à de nombreuses crypto-monnaies de preuve de stockage, les tracés Chia ne stockent aucune donnée utile. De plus, la méthode de preuve de temps de Chia pour le traçage a soulevé des inquiétudes quant à la durée de vie réduite des disques SSD en raison de l'intensité de l'activité d'écriture impliquée dans la génération de tracés (généralement, le traçage se produit sur un SSD, puis les tracés terminés sont transférés sur un disque dur pour un stockage à long terme)[7].

Voir aussi

Références

  1. Dziembowski, Stefan; Faust, Sebastian; Kolmogorov, Vladimir; Pietrzak, Krzysztof (2013). "Proofs of Space". Cryptology Eprint Archive https://eprint.iacr.org/2013/796
  2. a et b Stefan Dziembowski et Sebastian Faust « Proofs of Space » ()
    Advances in Cryptology – CRYPTO 2015 - 35th Annual Cryptology Conference
  3. Ateniese, Giuseppe; Bonacina, Ilario; Faonio, Antonio; Galesi, Nicola (2014). "Proofs of Space: When Space is of the Essence". https://eprint.iacr.org/2013/805
  4. (en) Giuseppe Ateniese, Ilario Bonacina, Antonio Faonio et Nicola Galesi « Proofs of Space: When Space is of the Essence » () (DOI 10.1007/978-3-319-10879-7_31, lire en ligne)
    Security and Cryptography for Networks
    .
  5. (en) Christopher Natoli, Jiangshan Yu, Vincent Gramoli et Paulo Esteves-Verissimo, « Deconstructing Blockchains: A Comprehensive Survey on Consensus, Membership and Structure », version 1, ..
  6. « New cryptocurrency Chia blamed for hard drive shortages », TheGuardian.com, (consulté le )
  7. a et b Paul Lilly, « Chia mining can wreck a 512GB SSD in as little as 6 weeks » [archive du ], PC Gamer, (consulté le )
  8. (en) Ling Ren et Devadas Srinivas « Proof of Space from Stacked Expanders » () (DOI 10.1007/978-3-662-53641-4_11, lire en ligne, consulté le )
    Theory of Cryptography Conference
    .
  9. « Proof of capacity (PoC) » [archive du ] (consulté le )
  10. « Sustainable Mining Made Easy: Using CPoC for Eco-Friendly Cryptocurrency Mining » [archive du ], (consulté le )
  11. Tal Moran et Ilan Orlov, « Simple Proofs of Spacetime and Rational Proofs of Storage » [archive du ], (consulté le )
  12. (en) Markus Jakobsson et Guy Stewart, « Mobile Malware: Why the Traditional AV Paradigm is Doomed, and How to Use Physics to Detect Undesirable Routines, BlackHat », BlackHat,‎ (S2CID 16726066, lire en ligne [archive du ]).
  13. Abdul Wahab et Waqas, « Survey of Consensus Protocols », Survey of Consensus Protocols,‎ , p. 6 (Bibcode 2018arXiv181003357W, arXiv 1810.03357)
  14. Mehrdad Salimitari et Mainak Chatterjee, « An Overview of Blockchain and Consensus Protocols for IoT Networks », An Overview of Blockchain and Consensus Protocols for IoT Networks,‎ , p. III-G (arXiv 1809.05613)
  15. (en) Hamza Abusalah, Joël Alwen, Bram Cohen et Danylo Khilko « Beyond Hellman's Time-Memory Trade-Offs with Applications to Proofs of Space » () (lire en ligne)
    Advances in Cryptology – ASIACRYPT 2017
    .
  16. Bram Cohen et Krzysztof Pietrzak, « Simple Proofs of Sequential Work », Simple Proofs of Sequential Work,‎ (lire en ligne [archive du ], consulté le )
  17. Gene Hoffman, « The Chia Business Whitepaper » [archive du ], Chia Network, Chia, (consulté le )