La preuve de la couverture Helium (POC)

La blockchain Helium utilise un nouvel algorithme de travail appelé « Preuve de couverture » (PoC) pour vérifier que les Hotspots sont situés là où ils le prétendent. En d’autres termes, la PoC tente de vérifier, de manière continue, que les Hotspots représentent honnêtement leur emplacement et la couverture du réseau sans fil qu’ils créent à partir de cet emplacement.

Voir la preuve de couverture

L’explorateur de réseau Helium est la meilleure ressource pour visualiser les données liées au POC. Avant de vous plonger dans les mécanismes internes du PoC en voici un exemple.

Pourquoi une preuve de couverture ?

Le réseau Helium est un réseau physique sans fil dont le succès repose sur la quantité de couverture fiable qu’il peut créer pour les utilisateurs qui y déploient des appareils connectés. En tant que tel, il a nécessité un algorithme de travail qui a été construit pour ce cas d’utilisation. La preuve de couverture tire parti des propriétés uniques et indéniables de la radiofréquence (RF) pour produire des preuves significatives pour le réseau Helium et ses participants. Plus précisément, la PoC s’appuie sur les caractéristiques suivantes :

• La RF a une propagation physique et, par conséquent, une distance limitée
• La force d’un signal RF reçu est inversement proportionnelle au carré de la distance de l’émetteur
• la radiofréquence se déplace à la vitesse de la lumière, et peut donc être considérée sans latence

Grâce à ces propriétés, la blockchain interroge constamment les Hotspots à l’aide d’un mécanisme connu sous le nom de « PoC Challenge ». La puissance ultime de la preuve de couverture réside dans le fait que les données générées par les preuves en cours et stockées dans la blockchain Helium constituent une vérification définitive de la couverture sans fil fournie par les points d’accès au réseau.

« Challenge » et preuve de couverture

Le « challenge » est l’unité de travail de la preuve de couverture. À ce jour, des dizaines de millions de « challenge » ont été émis et traités par la blockchain Helium. Avec chaque nouveau « challenge », la blockchain enregistre davantage de données sur la qualité du réseau. Voyons comment les « challenges » se déroulent réellement.

Rôles des hotspots

Les challenges POC impliquent trois rôles distincts :

• Le challenger – Le Hotspot qui construit et lance le défi POC. Les Hotspots lancent des défis environ une fois tous les 480 blocs**.
• Émetteur – Parfois appelé « Challengee ». Ce Hotspot est la cible du défi POC et est responsable de la transmission (ou « balisage ») des paquets de défi pour qu’ils puissent être vus par des Hotspots géographiquement proches.
• Témoins – Hotspots qui sont géographiquement proches de l’émetteur et qui signalent l’existence du paquet de défi après qu’il ait été transmis.

Challenge et sélection de la cible

Comme indiqué ci-dessus, les hotspots sont actuellement autorisés à soumettre une preuve de défi environ une fois tous les 480 blocs. Ils le font de manière fiable pour gagner la partie des récompenses HNT allouée aux challengers. Le challenger génère d’abord une paire de clés publiques/privées éphémères à utiliser dans le défi. Un condensé SHA256 de la clé publique et le condensé SHA256 de la clé privée sont tous deux soumis, avec le hachage du bloc actuel, en tant que demande de PoC. Si la demande est valide et acceptée par la blockchain, le hachage du bloc dans lequel apparaît le reçu est combiné avec le hachage de la clé publique éphémère et l’identité du challenger pour générer une entropie vérifiable. Un nombre aléatoire uniforme généré par cette entropie est ensuite utilisé pour sélectionner la cible parmi tous les Hotspots du réseau.

Une fois le paquet de défi créé, il est ensuite livré à l’émetteur via le réseau pair-à-pair Helium. La cible reçoit le paquet de défi, décrypte la couche la plus externe en utilisant sa clé privée et la clé publique éphémère pour ce défi (cette clé publique éphémère apparaît dans le paquet de PoC et le Hotspot récepteur peut inspecter la blockchain pour un reçu de PoC actif avec le SHA256 correspondant de la clé éphémère), et transmet immédiatement le paquet résultant au réseau Helium. Un nombre quelconque de Hotspots géographiques proches l’entendront et seront témoins du paquet.

Témoins (witnesses)

À partir de HIP 15, la preuve de couverture repose entièrement sur le balisage. Une balise est une transmission unique dont n’importe quel Hotspot est témoin. Les versions précédentes utilisaient des chemins de défi multi-sauts qui ne testaient pas précisément les Hotspots sur ce qu’ils sont censés faire : capturer des paquets RF.

Une fois qu’un émetteur a reçu le défi, il envoie le paquet de défi par balise. Il n’y a pas de destinataire prévu pour ce paquet, et tout Hotspot qui est géographiquement proche de l’émetteur est éligible pour le voir et le rapporter à la blockchain. Après qu’un Hotspot ait été témoin d’une balise d’un émetteur, il la soumettra en tant que partie du reçu du défi PoC qui sera assemblé et soumis à la blockchain par le challenger PoC.

Distribution de la récompense associée au PoC

Chaque récompense associée à un PoC est divisée entre les Hotspots qui ont eu un rôle. Par exemple, si votre Hotspot a été challengé , il aura droit à une partie des 5,31% de récompenses qui vont aux émetteurs de POC. En pratique, un Hotspot peut gagner une « unité de récompense » pour avoir réussi un challenge. Si cinq Hotspots supplémentaires ont réussi un challenge pendant le transfert et que chacun d’entre eux a également gagné une « unité de récompense », alors chaque Hotspot reçoit 1/6ème des 5,31% de récompenses de cette époque.

Avec l’activation de HIP15 et HIP17, a été introduit l’idée de mettre à l’échelle ces « unités de récompense », de sorte que les unités gagnées en étant témoin ou en étant témoin d’un paquet s’échelonnent en fonction de deux choses :

• Le nombre de témoins, détaillé dans HIP15.
• le nombre de Hotspots dans la tuile hexagonale de l’émetteur, détaillé dans HIP17.

Les HIPs eux-mêmes fournissent une explication détaillée de ces mécanismes, nous vous encourageons donc à les lire, mais ils peuvent être résumés comme suit :

Extrait de HIP15

Pour les transmetteurs, plus il y a de témoins, plus le transmetteur gagne ;
Pour le témoin, chaque témoin supplémentaire au-delà d’un total de quatre réduit ce qui est gagné par chaque témoin dans ce défi.

Extrait de HIP17

Le témoin gagne moins si le nombre de Hotspots dans la zone de l’émetteur dépasse la « densité cible ». La densité cible varie selon la résolution de l’hexagone, comme indiqué dans le HIP et défini dans plusieurs variables de chaîne.

Vérification de la preuve

Une fois que le challenger dispose de l’ensemble des reçus des témoins du PoC et de l’émetteur, ou que le temps écoulé depuis que le challenge a été lancé a dépassé la limite supérieure de temps, le challenge du PoC est considéré comme terminé. À ce stade, le challenger soumet alors le reçu de preuve en tant que transaction à la blockchain pour être vérifié par le groupe de consensus actuel. Comme les étapes suivies par le challenger pour construire et compléter la preuve sont déterministes et facilement reproductibles, les membres du groupe de consensus peuvent vérifier la légitimité de la preuve. Plus précisément, le challenger révèle la clé secrète éphémère qu’il a utilisée pour obtenir la demande de PoC originale et pour crypter chaque couche du paquet de défi. Cette information cruciale, qui a été cachée jusqu’à la publication de la preuve, permet de recréer l’entropie déterministe.