La version actuelle du réseau utilise un POW peu énergivore pour protéger le réseau contre les spam et les attaques. Aujourd’hui, la Fondation IOTA franchit une nouvelle étape vers une consommation énergétique proche de 0 avec la mise en place d’un nouveau contrôle d’accès est déployé afin d’éliminer progressivement le PoW et repense ainsi la consommation énergétique et l’efficacité des technologies du WEB 3.0.
Selon les résultats des essais du prototype « sans coordinateur » : le registre distribué (DLT : un système d’enregistrement simultané à différents endroits comme c’est le cas de la blockchain) a démontré son efficacité énergétique dans la transmission des messages, ainsi que sa faible consommation d’énergie permanente.
Grâce à certaines technologies du grand livre distribué, le réseau a consommé 43,30 % d’énergie en moins dans la transmission des messages et a consommé 0,000009 % de la consommation électrique actuelle du réseau Bitcoin, qui est estimée à 89 TWh par an.
La consommation annuelle d’électricité d’une personne étant d’environ 0,039 TWh, les 450 nœuds “Raspberry Pi” du nouveau réseau GoShimmer consommeraient environ 43,30 % de cette quantité. Décryptage.
IOTA, qu’est-ce que c’est ?
IOTA est un protocole open-source experimental, de la famille des registres distribués, un Tangle appartenant à la Fondation IOTA, une organisation à but non lucratif.
Initialement, IOTA est dédié aux objets de l’internet connectés (IoT) en permettant le transfert et la monétisation de données entre appareils et ainsi, créer de réels ponts de communication entre les appareils. En somme, IOTA vise à la base à rendre intelligents les objets de l’internet connecté, grâce à la technologie WEB 3.0 sous-jacente permettant la validation des opérations transactions dans un ordre hiérarchisé et non croissant (comme c’est le cas pour la blockchain).
Par la suite, IOTA a élargi ses services en lançant une version de contrats intelligents (ou Smart Contrat*) sur son devenet, devenu un environnement de développement dans lequel les développeurs peuvent définir leurs propres Smart Contrat et définir les bonnes incitations (selon eux) pour les utilisateurs et les validateurs (c’est-à-dire, les personnes qui participent au bon fonctionnement du réseau) pour la création de NFT, par exemple.
Tout comme la blockchain, le réseau principal, appelé “Chrysalis”, sur lequel repose IOTA permet d’inscrire de manière immuable les transactions accessibles sur le réseau de manière décentralisée. Elle ne bénéficie pas de la même notoriété que la blockchain car c’est une technologie relativement récente. Le réseau repose sur un graphe orienté acyclique, « Directed Acyclique Graph » en anglais. C’est une architecture qui possède ce que l’on appelle un “Circuit” : différents chemins pour lesquels le début et la fin sont identiques. L’utilisation de cette technologie permet d’obtenir des délais de confirmation des transactions quasi-instantanés, la réalisation de transactions (ou opérations) simultanément de façon quasi-illimité et ne nécessite pas le recours à une importante quantité d’énergie pour valider et sécuriser le réseau, comme c’est le cas pour la blockchain Bitcoin fonctionnant avec la preuve de travail (ou Proof-of-Work (PoW), le réseau IOTA est relativement autonome à ce niveau et n’a pas besoin de mineurs pour fonctionner.
De nombreuses décisions de conception ont été influencées par la vision d’IOTA en amenant ce logiciel à fonctionner sur un large éventail d’appareils IoT. Le réseau est fait de telle sorte qu’une faible demande de calcul est nécessaire pour valider les opérations, ce qui signifie qu’il peut fonctionner sur des ordinateurs de faible puissance (Raspberry Pis, par exemple). Également, les transactions (que l’on pourrait appeler vulgairement “opérations” pour une meilleure compréhension) “s’auto-valides”. Grossièrement, les transactions se valident automatiquement lors de leur excursion.
Cependant, pour protéger le réseau contre les attaques, le réseau Chrysalis utilise toujours un système centralisé de nœuds (validateurs) géré par la Fondation IOTA, appelé «Coordinateur». Précisément, le réseau utilise une petite exigence PoW comme protection anti-spam.
Ainsi, le réseau Chrysalis est déjà considéré plus économe en énergie par rapport aux autres DLT. En effet, pour la consommation énergétique d’une transaction Bitcoin, un milliard de transactions IOTA peuvent être envoyées, néanmoins, IOTA a considéré que le PoW contribuait encore trop significativement à la consommation énergétique globale du fonctionnement du réseau Chrysalis.
Avec le lancement du prototype IOTA 2.0 qui a eu lieu le 2 juin 2021, un logiciel prototype, appelé GoShimmer, a été publié et exploité dans un testnet public, dans laquelle le coordinateur est supprimé. Aujourd’hui, IOTA franchit une nouvelle étape dans ce développement pour réduire encore sa consommation énergétique.
Un nouveau mécanisme de consensus et un nouveau type d’algorithme de contrôle d’accès pour plus de durabilité
Dans le futur, le Chrysalide sera remplacé par le réseau IOTA 2.0 sans coordinateur, c’est-à-dire, sans l’ancien mécanisme de consensus c’est-à-dire le système de nœud centralisé et donc sans le POW à faible consommation énergétique détaillé plus haut.
Avec le nouveau mécanisme de consensus, l’algorithme de contrôle de la congestion IOTA (ICCA) utilisé dans le protocole IOTA 2.0 (Coordicide), une amélioration du contrôle et de l’architecture réseau améliorée ainsi qu’une réduction supplémentaire de la consommation énergétique de l’IOTA 2.0 réseaux par rapport au réseau Chrysalis est attendu.
Une étude réalisée sur le petit ordinateur à faible puissance, Raspberry Pis, par la Fondation IOTA, révèle que l’alimentation d’une seule transaction sur le prochain prototype IOTA 2.0 nécessite moins d’énergie que d’allumer une lumière festive pendant une seconde seulement. Ainsi, la consommation d’énergie nécessaire à l’émission d’un message dans “GoShimmer” (qui remplace le réseau principal “Chrysalis”) est considérablement améliorée.
La réduction de la consommation d’énergie pour émettre un message lors de la comparaison de GoShimmer à Chrysalis est particulièrement importante dans de petits réseaux :
- 1 seule transaction (opération) de données sur un nœud (ordinateur) avec une activité réseau de 50 messages par seconde = 0,00678 joule, l’équivalent de la consommation énergétique nécessaire pour éclairer une ampoule de noël pendant 1 seconde (en watt-seconde) soit 99,83 % de moins que l’énergie consommée en émettant une transaction avec PoW dans Chrysalis
- La consommation d’énergie du périphérique matériel sur lequel les nœuds (ordinateurs) s’exécutent, un Raspberry Pis, est de 2 W ce qui reste faible
- Un réseau IOTA hypothétique composé de 450 nœuds (ordinateurs) Raspberry Pis, fonctionnant à une charge réseau constante de 50 messages par seconde ne consommerait que 0,000009 % de la consommation d’énergie annuelle estimée du réseau Bitcoin à 204,5 TWh au moment de la rédaction du rapport.
Les analyses effectuées dans le cadre de ce rapport montrent également une baisse de la consommation énergétique globale (transaction et traitement des messages) même si la consommation d’énergie dans Chrysalis peut être inférieure à celle de GoShimmer dans des grands réseaux du fait, de l’ajout de complexité dans GoShimmer comme le montre le tableau ci-dessous. Avec 450 nœuds à un débit de 50 messages par seconde, dans lequel les deux réseaux consomment approximativement la même énergie, GoShimmer utilise 1,9% de kWh en moins que Chrysalis. Des résultats encourageants qui posent ainsi les bases à de futurs développements / optimisation à la réduction de la consommation énergétique des réseaux décentralisés.
* À noter : les réseaux fonctionnant en POS constituent une autre alternative au POW mais n’entre pas dans le cadre en présence qui concerne les réseaux fonctionnant de manières totalement décentralisées.
Actuellement, les réseaux fonctionnant en POS ont une empreinte carbone proche de 0 mais généralement, ce mécanisme de consensus reste relativement centralisé dans la mesure où, seules les personnes ayant une certaine quantité de crypto (différente selon les blockchains) pourront participer au fonctionnement du réseau. IOTA pose ici les bases des réseaux totalement décentralisés et durables.
Quelques mots de la Fondation IOTA
Ces résultats sont une bonne nouvelle pour quiconque s’inquiète de l’impact environnemental de la blockchain et des autres DLT. Et les gens ont raison de s’inquiéter des registres distribués qui utilisent la preuve de travail (PoW) comme mécanisme de consensus : ces systèmes sont connus pour être des contributeurs majeurs aux problèmes environnementaux car ils consomment d’immenses quantités d’énergie et produisent beaucoup de déchets électroniques. Compte tenu notamment de l’urgence du changement climatique, nous devons réévaluer la consommation d’énergie et l’efficacité des produits et services qui sous-tendent notre vie quotidienne, y compris, de plus en plus, le DLT.
Avec la publication de nos nouvelles recherches sur le prototype IOTA 2.0, nous soulignons qu’en raison de sa faible consommation d’énergie, IOTA 2.0 a un impact environnemental minimal. Cela montre que, contrairement aux DLT qui utilisent le PoW, certains DLT peuvent aider à atteindre les objectifs climatiques lorsqu’ils sont utilisés dans le cadre de solutions de durabilité numérique.
