S'attaquer à la centralisation dans le bootstrapping PoS

La technologie blockchain change notre façon de penser les systèmes de confiance et les transactions. Tout a commencé avec le Bitcoin et ça a évolué pour inclure plein d'autres cryptomonnaies et plateformes. Un élément clé de cette technologie, c'est comment elle arrive à avoir un consensus entre les utilisateurs, ce qui est super important pour garder l'exactitude et la sécurité du système.

On peut atteindre ce consensus par différentes méthodes, comme la Proof-of-Work (PoW) et la Proof-of-Stake (PoS). La PoW demande aux utilisateurs de résoudre des problèmes mathématiques complexes pour proposer de nouveaux blocs de transactions, ce qui consomme beaucoup d'énergie. La PoS, elle, permet aux utilisateurs de créer de nouveaux blocs en fonction de la quantité de cryptomonnaie qu'ils possèdent et qu'ils sont prêts à "staker" comme garantie. Cette méthode est généralement vue comme plus économe en énergie.

#C'est quoi le Bootstrapping en PoS?

Quand un nouveau système PoS est créé, il a besoin d'une distribution initiale de pièces parmi ses utilisateurs. Ce processus s'appelle le bootstrapping. La manière dont les pièces sont distribuées pendant cette phase peut avoir un impact durable sur la sécurité et l'équité du système. Si c'est mal fait, ça peut mener à une Centralisation, où un petit groupe contrôle une grande partie de l'enjeu, ce qui compromet l'intégrité du système.

#Le défi de la centralisation

La centralisation est un souci majeur dans les systèmes PoS. Si trop de pièces sont distribuées à quelques utilisateurs pendant la phase de bootstrapping, ces utilisateurs détiennent trop de pouvoir. Ils pourraient potentiellement manipuler le système, voter pour leurs propres intérêts, ou même attaquer le réseau.

Des exemples concrets de systèmes PoS centralisés incluent Polygon et d'autres, où un petit groupe de validateurs détient la majorité de l'enjeu. Des événements comme le crash de Luna montrent comment la centralisation peut mener à des vulnérabilités et des comportements de marché erratiques.

#Importance de la Décentralisation

La décentralisation est essentielle pour la sécurité et la gouvernance des systèmes blockchain. Un système trop centralisé pose des risques de manipulation et peut mener à de graves problèmes de gouvernance. Si seulement quelques acteurs contrôlent trop d'enjeux, ils peuvent prendre des décisions qui affectent tout le monde, souvent à leur propre avantage.

Il est donc crucial de trouver des moyens d'assurer la décentralisation pendant le processus de bootstrapping. Cela signifie créer des protocoles qui distribuent les pièces de manière à empêcher un groupe d'acquérir un contrôle excessif.

#Objectif de l'étude

Cette étude vise à aborder la centralisation dans les systèmes PoS pendant la phase de bootstrapping. En examinant les méthodes existantes et en proposant une nouvelle approche, on espère créer un environnement plus équitable et décentralisé pour les systèmes PoS.

On définit des critères spécifiques pour un protocole de bootstrapping réussi, qui incluent :

1. Rationalité individuelle (RI) : Chaque participant doit bénéficier de son intégration dans le système.
2. Compatibilité des incitations (CI) : Les participants doivent avoir de bonnes raisons de suivre le protocole établi.
3. Décentralisation (DC) : La distribution finale des pièces ne doit pas mener à la centralisation.

#Analyser les méthodes de bootstrapping actuelles

Plusieurs méthodes sont couramment utilisées pour le bootstrapping dans les systèmes PoS :

• Airdrop : Les pièces sont distribuées aux utilisateurs selon certains critères. Cependant, cette méthode peut mener à des manipulations, car des acteurs peuvent créer de fausses identités pour obtenir plus de pièces.

• Proof-of-Burn (PoB) : Les utilisateurs "brûlent" une certaine quantité de cryptomonnaie pour recevoir de nouveaux tokens. Cette méthode est critiquée pour ne pas garantir que les participants reçoivent suffisamment d'utilité.

Ce qu'on constate, c'est que ces méthodes échouent souvent à répondre aux critères d'un protocole de bootstrapping idéal. Les airdrops peuvent conduire à une centralisation à travers des attaques Sybil, et le PoB peut ne pas fournir assez d'incitatifs pour que les utilisateurs participent honnêtement.

#Introduction d'une nouvelle métrique pour la centralisation

Pour mieux analyser la décentralisation dans les systèmes PoS, on propose une nouvelle métrique appelée C-NORM. Cette métrique se concentre sur la compréhension de comment la distribution des pièces peut mener à la centralisation ou à la décentralisation. C-NORM prend en compte à la fois le montant de l'enjeu détenu et les valorisations des acteurs, ce qui donne une perspective plus complète sur le niveau de décentralisation d'un système.

#Jeu de centralisation

Le concept d'un jeu de centralisation est introduit pour évaluer l'efficacité de diverses métriques de centralisation, y compris C-NORM. En simulant des scénarios où les acteurs peuvent conspirer et former des alliances, on peut mieux comprendre comment les métriques existantes se comportent par rapport à la réalité du comportement stratégique dans les réseaux blockchain.

Dans ce jeu, un joueur agit comme un challenger essayant de présenter un système centralisé, tandis qu'un autre essaie de détecter si le système est réellement centralisé ou décentralisé. À travers ces simulations, on peut évaluer l'efficacité de différentes métriques, y compris C-NORM, pour capturer la centralisation.

#Évaluation des protocoles de bootstrapping existants

On évalue plusieurs méthodes de bootstrapping importantes par rapport aux critères établis pour un protocole idéal.

• Airdrop : Non seulement cette méthode invite les joueurs à s'engager dans des pratiques douteuses comme créer plusieurs identités pour obtenir plus de récompenses, mais elle ne garantit pas non plus que les participants aient un vrai incitatif à respecter les règles.

• Proof-of-Burn : Comme pour l'airdrop, cette méthode ne garantit pas de bénéfices individuels pour tous les participants. En fait, les pertes potentielles rendent la participation réelle moins attrayante.

Étant donné les lacunes de ces méthodes, on explore une alternative prometteuse : une méthode de bootstrapping basée sur la Proof-of-Work connue sous le nom de W2SB.

#Proof-of-Work comme solution de bootstrapping

La Proof-of-Work a des avantages intégrés en matière de sécurité et d'équité. Comme les mineurs doivent résoudre des problèmes complexes pour proposer des blocs, cette méthode résiste intrinsèquement à la manipulation.

Quand on analyse le W2SB, on trouve qu'il répond aux critères exigés pour un protocole de bootstrapping idéal. L'utilité attendue pour les participants est plus élevée que de s'abstenir, et les participants ont des incitatifs clairs à suivre. De plus, si le protocole est exécuté pendant un nombre suffisant de tours, le système atteint la décentralisation.

#Analyse empirique de W2SB

On réalise aussi des expériences pour tester l'efficacité de W2SB dans la création d'un système PoS décentralisé. En simulant l'arrivée des participants et leurs enjeux respectifs, on collecte des données précieuses sur les performances de W2SB dans le temps.

Les résultats indiquent qu'à mesure qu'on augmente le nombre de tours, la métrique de centralisation se rapproche de zéro, indiquant une amélioration de la décentralisation. De plus, on observe que tout niveau de décentralisation souhaité peut être atteint en exécutant le protocole pendant un certain nombre de tours spécifiés.

#Conclusion et travaux futurs

Pour conclure, cette étude met en lumière le problème de la centralisation dans le bootstrapping PoS. On a introduit une nouvelle métrique, C-NORM, pour mieux évaluer comment différentes méthodes fonctionnent et on a esquissé une nouvelle approche utilisant W2SB, qui a montré des promesses pour atteindre les objectifs de RI, CI et décentralisation.

Les recherches futures peuvent s'étendre sur ce travail en explorant des méthodes pour améliorer l'efficacité énergétique dans les protocoles de bootstrapping et en se penchant sur des problèmes de centralisation qui peuvent surgir après le bootstrapping à cause des pools de mise et d'autres facteurs. S'attaquer à ces défis sera crucial pour le développement continu de systèmes blockchain robustes et équitables.