Il y a quelques jours, Vitalik Buterin, cofondateur d'Ethereum, a évoqué son souhait de trouver un bon équilibre entre décentralisation et coopération au sein de l'écosystème de la finance décentralisée. The DeFi Collective, association à but non lucratif soutenant les protocoles DeFi résilients, s'est emparée du sujet.

L’article The DeFi Collective : bientôt une plateforme répertoriant les protocoles véritablement décentralisés ? est apparu en premier sur Cryptoast.

Cet article revoit les grands principes qui se cachent derrière l’abstraction du compte (ou Account Abstraction) pour en comprendre ses enjeux. Il passe en revue les comptes Ethereum et leurs limitations, apporte une définition simple de l’abstraction du compte, explique pourquoi nous en parlons tant aujourd’hui, ce que cela permet et donne un aperçu du futur de cette innovation.

Inspiré de l’excellente serie sur le sujet par Julien Niset d’Argent:  https://www.argent.xyz/blog/part-3-wtf-is-account-abstraction/.
Un grand merci à Disiaque, spolrot et filtertron pour leur relecture.

1. Les comptes Ethereum

Un compte Ethereum permet d’utiliser la blockchain. Il existe deux types de comptes : les comptes contrats (ou contract account ou smart-contracts) et les EOAs (Externally Owned Accounts ou compte à propriétaire externe). 

Les comptes contrats sont déployés sur Ethereum de manière immuable et permettent l’utilisation de la blockchain à travers leurs fonctions programmables. Les EOAs permettent d’interagir avec Ethereum et ses smart contracts via des wallets (e.g. Metamask) qui agissent comme des interfaces avec la blockchain.
Nous nous concentrons ici sur les EOAs : les comptes utilisateurs.

Un EOA possède les caractéristiques suivantes :

• Balance: montant d’actifs sur le compte
• Nonce: paramètre incrémental permettant de vérifier que les transactions s’effectuent dans le bon ordre
• Address: suite hexadécimale de 42 caractères (0x…n) permettant l’identification du compte

À chaque EOA est assigné un signataire (« signer »). C’est un objet cryptographique composé d’une paire de clefs (ou « keypair ») publique et privée :

• La clef publique permet l’identification du wallet. C’est à partir de celle-ci que l’on dérive l’adresse publique du compte lors de sa création. (NB : les adresses Ethereum sont dérivés des 20 derniers octets du hash de la clef publique, en ajoutant ”0x” au début) 
• La clef privée permet de signer des messages numériques et prouver que l’on est le détenteur du wallet i.e. prouver qu’on peut effectuer des transactions (par exemple envoyer de l’argent ou interagir  depuis ce compte.
• NB : Il est possible de dériver la clef publique à partir de la clef privée suivant le modèle ECDSA, mais l’inverse est impossible.

C.f. Définition des comptes sur Ethereum-France (2017) https://www.ethereum-france.com/comptes-transactions-gaz-et-limites-de-gaz-par-bloc-sur-ethereum/ 

2. Limitations des comptes Ethereum

Aujourd’hui, sur Ethereum Mainnet, un EOA est indissociable du signataire et vice versa. Cela représente une limitation au niveau du protocole qui affecte l’expérience utilisateur et la sécurité des comptes de plusieurs manières :

• Il existe une seule clef privée par compte ; perdre sa clef privée revient à perdre l’accès à son compte et tous ses actifs.
• Protéger sa clef privée, en dissimulant les 12 ou 24 mots composant la seed phrase, est aussi sensible que complexe, même pour les utilisateurs avancés.
• Le modèle de signature (ECDSA) est limité et non résistant à l’informatique quantique.
• Ce même modèle de signature est rigide : il ne peut pas être modifié à la guise de l’utilisateur ou des applications.
• Le compte doit payer du gas pour chaque transaction, dans le token natif (ETH). Cela limite l’expérience et la confidentialité des utilisateurs.

Résoudre ces limitations semble urgent pour plusieurs raisons : tout d’abord car l’informatique quantique se développe rapidement et pourrait remettre en cause la sécurité des comptes Ethereum (en rendant obsolète le modèle de signature ECDSA). Mais c’est aussi et surtout la pérennité de mauvaises pratiques depuis des années qui freinent l’adoption de la technologie en effrayant les utilisateurs ou les poussent à se tourner vers des solutions centralisées.

3. L’abstraction du compte

L’abstraction du compte est une alternative au modèle de comptes utilisateurs actuels permettant de faire face aux limitations évoquées ci-dessus. 
En informatique, l’abstraction consiste à enlever, séparer ou isoler des caractéristiques d’un élément afin de le simplifier et/ou réduire à l’essentiel. 

L’abstraction du compte consiste en une transformation de l’EOA en un smart-contract, permettant d’isoler le signataire des autres éléments du compte. Ce smart-contract permet d’imiter les fonctionnalités principales d’un compte, c’est-à-dire valider et exécuter des transactions, et d’ajouter des capacités de programmation et personnalisation.

La gestion de ce nouveau type de smart contracts se fait via des smart contract wallets (tels que Argent ou Safe). Depuis des années, ils permettent d’émuler une forme d’abstraction de compte: c’est-à-dire qu’ils implémentent les caractéristiques de l’abstraction du compte sans changement du protocole Ethereum. Il y a toujours des EOA, mais une partie des complexités est dissimulée.
Par exemple avec Argent, un pionnier des smart contract wallets, chaque utilisateur possède un EOA secret sur son téléphone, qui est le propriétaire du smart contract. La gestion de la clef privée est abstraite grâce à un modèle de social recovery.

Cf. Vitalik Buterin via “Pourquoi avons-nous besoin de l’adoption massive du “social recovery” (permis grâce à l’abstraction du compte) https://vitalik.ca/general/2021/01/11/recovery.html 

Cependant les smart contract wallets sont considérés comme des citoyens de seconde zone car Ethereum a été conçu pour interagir avec les EOAs et non des smart contracts ; chaque application a besoin d’être personnalisée pour pouvoir interagir avec les smart contract wallets (cf. EIP-1271 et la fonction isValidSignature).

4. Capacités et possibilités de l’abstraction du compte

L’abstraction du compte permet de grandes améliorations de sécurité et de facilité d’utilisation, et ouvre la porte à une infinité de cas d’usages, notamment :

• Social Recovery (recouvrement social) : permet de se passer de clefs privées en donnant l’autorisation de réinitialiser un wallet à partir d’autres entités (comptes, hardware wallets, utilisateurs).
• Multicall (multi-appel) : permet de grouper plusieurs opérations et les soumettre en une transaction (atomique) afin d’économiser du gas, réaliser plusieurs opérations d’une seule traite ou encore programmer des transactions sous conditions.
• Fraud monitoring (surveillance de la fraude) : permet une validation à facteur multiples (e.g. 2FA) avec plusieurs signatures pour interagir avec certains smart contracts ou réaliser certains types d’opérations. 
• Session keys (clefs de session) : donne la possibilité d’autoriser un smart contract à réaliser un ensemble d’actions pendant une période de temps donné.
• Custom gas management (gestion personnalisée du gaz) : permet d’éviter aux utilisateurs d’avoir à payer du gas pour chaque transaction. Permettrait également aux utilisateurs ou applications de payer le gas dans n’importe quel token ou monnaie fiduciaire.

…et bien d’autres encore. La grande force de l’abstraction du compte est qu’il rend possible de personnaliser les paramètres des comptes utilisateurs, et notamment le modèle de signature, ce qui décuple le champ des possibilités.

5. Pourquoi l’abstraction du compte, maintenant ? 

On parle d’abstraction du compte depuis les débuts d’Ethereum et Vitalik en est un fervent défenseur. 
Historiquement, les EOAs ont été conçus avec comme priorité la possibilité de gérer soi-même et sans intermédiaire ses clefs privées afin de maximiser la décentralisation du réseau.

Plusieurs propositions de mises à jour du protocole ont été imaginées pour implémenter l’abstraction du compte sur Ethereum: les EIP-86, EIP-2938, EIP-3074,et le plus récent EIP-4337.

L’EIP-4337 consiste à rendre plus facile le développement et la gestion des smart contract wallets en mutualisant l’infrastructure nécessaire à leur fonctionnement. Avec l’EIP-4337, les utilisateurs n’envoient plus directement de transactions au réseau. À la place, ils soumettent des “intentions” de transaction à une mempool, repris par des bundlers ou assembleurs qui vérifient, exécutent et soumettent les transactions à l’EVM. Des paymasters ou trésoriers-payeurs peuvent être désignés pour financer les frais de gaz.

Les spécifications de cet EIP ont été définies et l’implémentation est en cours. 

+ c.f. Roadmap de l’implémentation de l’Account Abstraction https://notes.ethereum.org/@vbuterin/account_abstraction_roadmap?utm_source=substack&utm_medium=email#Transaction-inclusion-lists 
+c.f. historique des EIPs sur l’abstraction du compte https://hackmd.io/@matt/r1neQ_B38?utm_source=substack&utm_medium=email

En plus de ces développements sur le protocole Ethereum, la mise en production des solutions de scalabilité ou passage à l’échelle représente aujourd’hui une aubaine pour l’abstraction du compte qui peut être implémentée nativement et à grande échelle en ayant appris des erreurs commises dans le passé.

6. Quelles pistes d’avenir pour l’abstraction du compte ?

Sur Ethereum, nous utilisons encore des EOAs ou des smart contract wallets qui imitent l’abstraction du compte. L’implémenter sur Ethereum, comme toute modification du protocole, représenterait des changements lourds et complexes. Mais comme l’a montré Vitalik dans la roadmap mise à jour d’Ethereum, l’Account Abstraction Track a déjà bien avancé, et devrait s’accélérer dans les prochains mois.

Des solutions de scalabilité de type Layer2 (couches de niveau 2 ou L2) comme Starknet et Zksync v2 supportent l’abstraction du compte nativement. Il sera fascinant d’étudier les développements de l’abstraction du compte sur ces dernières et de parfaire le modèle proposé par l’EIP-4337. Nous nous attendons à ce que d’autres L2/blockchains suivent le pas.

Dans un monde où 99% de l’activité d’Ethereum se passe sur les L2(cf. Rollup-centric roadmap) le besoin d’abstraction du compte sur mainnet pourrait se réduire. Mais si on se dirige vers un monde où les chaînes/rollups sont compatibles avec l’EVM et/ou équivalents, alors il sera tout de même nécessaire d’implémenter cette innovation sur le mainnet d’Ethereum. D’un autre côté, si Ethereum adopte l’abstraction du compte sur mainnet, la majorité des L2 devront suivre…

Pour finir avec une note d’actualité, la faillite de FTX souligne une fois de plus la nécessité des solutions de self custody (détention personnelle) qui permettent de s’émanciper des solutions centralisées et sécuriser nos actifs sans tiers parti. L’abstraction du compte, qui positionne les smart contracts wallets comme standard de la self custody, apparaît comme la suite logique dans le développement des comptes et wallets sur Ethereum ; mais pas seulement.

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Tout ce qu’il faut savoir sur le Merge, le PoS et les prochaines étapes.

English version available here.

TLDR; Ethereum a fusionné avec succès. Une prouesse technique qui permet au réseau de fonctionner en Proof-Of-Stake et ainsi réduire de 99.95% sa consommation d’électricité et son émission d’ETH de 90%, tout en rendant le réseau plus sécurisé et décentralisé. Nous revenons sur ce qu’est le Merge, son déroulement, ses bénéfices et les prochaines étapes de la feuille de route d’Ethereum.

• Qu’est-ce que le “Merge”?
• Comment s’est déroulé le Merge?
• Qu’est-ce que le Proof Of Stake (PoS)?
• Quels avantages du PoS vs PoW?
  • Tableau comparatif de PoW vs PoS
• Quelles sont les prochaines grandes étapes d’Ethereum?
• Appendix
  • EthPoS vs EthPoW
  • Structure de bloc sous PoS (cf thread)
  • Cycle de vie des attestations Ethereum sous PoS
• FAQs
  • En tant qu’utilisateur, comment cela m’impacte t-il? Que dois-je faire?
  • Comment devenir validateur?
  • Est-ce que le Merge améliore la scalabilité d’Ethereum?
• Ressources

Merci à Philippe Honigman, Bettina Boon Falleur, Jean Zundel, Jimmy Ragosa et Simon Polrot pour la révision.

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Qu’est-ce que le “Merge”?

Le Merge correspond à la fusion des chaînes d’Ethereum qui s’est opérée le 15 septembre 2022.

La blockchain Ethereum comportait à sa création une seule chaîne qui fonctionnait à l’aide d’un mécanisme de consensus associé au Proof-of-Work (PoW ou Preuve de Travail). 

En décembre 2020, en vue du passage au Proof-Of-Stake (PoS ou Preuve d’Enjeu) anticipé depuis sa création, une autre chaîne à été lancée: la “Beacon Chain” (chaine d’accroche, chaîne phare, chaîne balise) aussi appelée la « Consensus Layer ». 

Depuis le lancement de la Beacon Chain, deux chaînes tournaient en parallèle :

• La couche d’exécution (execution layer), où étaient exécutées les transactions et stocké l’état historique d’Ethereum. Elle correspond à la partie “ Proof-of-work” sur le schéma ci-dessus, comprenant « Ethereum State: transactions, apps, contracts, balances »), c’était le mainnet Ethereum.
• La couche de consensus (consensus layer) ou Beacon chain, était la chaîne amorcée par des utilisateurs ayant déposé leur ETH (sur mainnet) pour devenir validateur. Jusqu’au Merge, ils ne faisaient qu’écouter le mainnet et validaient uniquement l’état de leur propre chaîne.

Le Merge marque la fusion de ces deux chaînes et le changement de mécanisme de consensus d’Ethereum avec la fin du PoW et le passage au PoS. Cette fusion entraîne plusieurs améliorations telles que la réduction de consommation d’énergie de 99.95%, et prépare le terrain pour les mises à jour à venir de scalabilité qui deviendront plus faciles à implémenter.

Comment s’est déroulé le Merge?

La TTD (Terminal Total Difficulty, qui représente schématiquement la puissance de calcul globale déployée par les mineurs depuis la création d’Ethereum – plus de détails dans cet article), déterminé par les Core Devs le 18 Août 2022, a permis d’estimer la chronologie du Merge prévu entre le 10 et le 20 septembre 2022.

Nous suivions les prévisions du TTD via https://bordel.wtf (en référence à la communauté de hackers tchèques du Paralelni Polis), mais un grand nombre de trackers étaient disponibles (cf. liste).

Le TTD à finalement été atteint le 15 septembre 2022 à 8h42:59 au block #15537394

• Nous avons suivi la “Ethereum Mainnet Merge Viewing Party”  organisé par la fondation Ethereum avec  Bankless, EthStaker, Ethereum Cat Herders, The Daily Gwei et des invités comme Superphiz.eth, Pooja Rajan, Tim Beiko, Anthony Sassano, Justin Drake et Vitalik Buterin qui ont répondu à des questions récurrentes : pourquoi le Merge, comment se déroule la fusion, comment améliorer la diversité des clients, comment maintenir la décentralisation etc.
• Comme à son habitude Jonathan Mann, nous a chanté une chanson écrit pour l’occasion: « Pandas Are Not Known For Running‘
• Danny Ryan nous a détaillé les étapes du merge: un premier block et les attestations qui arrivent, ≈ 32 blocks dans la 1ère epoch, avec 2/3 de participation des validateurs nécessaires à sa justification. Après la 2e epoch, les premiers blocks en PoS ont été finalisés et la chaîne Ethereum est officiellement passé en PoS.

Si ces termes vous sont étrangers, pas d’inquiétude, nous les détaillons dans la suite de l’article.

• Le premier block en Proof-of-Stake est celui-ci: https://etherscan.io/block/15537394, nous le voyons à la difficulté du bloc qui équivaut 0, signifiant que le bloc n’a pas été miné

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Deux mises à jour critiques ont précédé le Merge :

• La mise à jour « Bellatrix » a préparé la couche de consensus pour le Merge (en vert sur le schéma). Elle a notamment permis la mise à jour de la structure des blocs qui a  instauré les slots de 12 secondes par bloc (post-merge).
  Toute personne faisant tourner un nœud et/ou un validateur Ethereum a dû mettre à jour son client Ethereum avant le 6 Septembre 2022.
• “Paris” qui implémente deux EIPs (Ethereum Improvements Proposals) : 
  • EIP-4399 = introduit un changement de sémantique de l’opcode DIFFICULTY (qui devient obsolète) à PREVRANDAO. L’utilisation reste la même.
  • EIP-3675 = aussi appelé “Merge EIP”: la mise à jour du Merge qui met officiellement fin au PoW 

Qu’est-ce que le Proof Of Stake (PoS)?

Passons en revue quelques éléments primordiaux du PoS :

Le PoS ou le PoW, le mécanisme anti-Sybil associé au consensus des blockchains, est central à leur fonctionnement : c’est ce qui permet de déterminer leur état, c’est-à-dire d’organiser la blockchain en produisant ses blocs, qui contiennent des transactions.

Contrairement au PoW qui fonctionne avec des mineurs, le PoS fait appel à des validateurs pour déterminer l’état de la blockchain.

Chaque bloc (regroupement de transactions d’utilisateurs) de la blockchain Ethereum est soumis à un groupe de validateurs choisis aléatoirement, qui vérifient les transactions en les ré-exécutant, vérifient leur signature et soumettent au réseau leur vote (sous forme d’attestations) afin de proposer la validation des blocs. Le temps de validation des blocs sur Ethereum sous PoW était de 13/14 secondes. Maintenant, le temps par bloc est déterminé par « slots » fixes de 12s, 1 bloc par slot, validé par un validateur choisi aléatoirement. Plusieurs slots forment une epoch, une époque. 2 epochs sont nécessaires afin que les blocs soient considérés comme finaux et irréversibles.

Les validateurs sont rémunérés pour plusieurs éléments : 
• Lorsqu’ils sont choisis aléatoirement pour proposer des blocs
• Lorsqu’ils émettent des attestations, correspondant à un vote du validateur sur ce que représente l’état de la chaîne
• Via les tips (pourboires) ou frais supplémentaires payés par les utilisateurs (instaurés grâce à l’EIP-1559)

Le PoS engendre un changement pour les mineurs/validateurs. Il n’y a pas de changement majeur pour les utilisateurs ni pour les développeurs d’applications, ni même d’interruption du réseau.

Pour en savoir plus sur le mécanisme de consensus de PoS, nous l’avons expliqué en détail ici : https://www.ethereum-france.com/le-mecanisme-de-consensus-dethereum-apres-la-fusion/ 

Quels avantages du PoS vs PoW ?

• 99.95% de consommation d’énergie en moins par rapport au fonctionnement en PoW selon la fondation Ethereum + vérification par Jérôme de Tychey avec la slide ci dessous:

Plus d’informations via le site de la fondation.

• Plus décentralisé: les barrières à l’entrée pour devenir validateur sont plus faibles. Moins de matériel informatique est nécessaire et il n’y a pas d’économie d’échelle à réaliser sur PoS: les revenus des validateurs sont linéaires (vs économies d’échelle des mineurs sur PoW). 

Aussi, l’accès aux ressources nécessaires à la validation (ETH) est accessible à tous, de la même manière, contrairement au matériel informatique et électricité du PoW.

• Réduction de l’émission d’ETH de 90% post merge.
  Certains parlent de “Triple Halvening” (en référence aux Halvings de Bitcoin) car 3 éléments entrent dorénavant en jeu :
  • L’émission d’ETH sur le marché passera de ≈4.5% à ≈0.5%/an, voire moins en fonction de la demande sur le réseau.
  • EIP-1559 brûle de l’ETH à chaque transaction (depuis le 05 Août 2021 / block 12965000), pouvant déclencher des périodes déflationnistes pour ETH lorsque le réseau est congestionné, c’est-à-dire lorsqu’il y a plus d’ETH brûlés qu’émis.
  • Beaucoup d’ETH sont bloqués pour la validation (≈ 13 650 700 ETH soit ≈ $22 Milliards à ce jour selon https://beaconcha.in/)

• Moins de pression à la vente sur ETH : en plus des ETH stakés, les validateurs n’ont pas besoin de vendre leur ETH pour faire fonctionner leur(s) validateur(s), contrairement aux mineurs qui vendaient leur ETH pour payer leurs factures d’électricité.
  
• Plus de sécurité : une attaque pour prendre le contrôle complet du réseau nécessiterait de détenir plus de 66% de tous les ETH en collatéral (vs 51% du hashpower sur PoW). Cette attaque devient de plus en plus coûteuse avec le prix de l’ETH. Détenir des ETH que l’on peut perdre et/ou qui perdraient leur valeur suite à une attaque fournit une double incitation.

Tableau comparatif de PoW vs PoS (Ethereum)

Modèles de Consensus	POW (Pre-merge)	POS (Post-merge)
Acteurs	Mineurs	Validateurs
Hardware	Mining rigs	Ordinateur
Ressource	Electricité	ETH
Revenus	Exponentiels (Économie d’échelle)	Linéaires (Incrémental)
Finalité*	Probabilistique ≈6min	Explicite >12.8min
Temps de validation des blocs	≈13s	=12s
Contrôle complet**	51% (>½)	>66% (>⅔)

*https://hackmd.io/@prysmaticlabs/finality
**https://medium.com/@Beosin_com/ethereum-pos-and-pow-security-fd52a6153b1e

Quelles sont les prochaines grandes étapes d’Ethereum ?

La scalabilité d’Ethereum est au centre des discussions depuis sa création et le prochain challenge des core devs.

Le Merge a d’ailleurs pu être priorisé grâce à l’émergence des solutions de scaling telles que les Rollups qui ont désengorgé la L1 d’Ethereum et permis au Merge d’émerger ( ) en priorité. C’est autour des Rollups que se construit la feuille de route d’Ethereum depuis des années ; Vitalik parlait en 2020 de “rollup-centric ethereum roadmap”.  Plus d’informations sur les rollups : https://www.ethereum-france.com/un-guide-incomplet-des-rollups/.

Le Merge représentait une étape majeure. Par la suite, les core devs vont pouvoir s’attaquer aux prochaines grandes étapes de la roadmap d’Ethereum, à savoir :

• The Surge : Améliore significativement les performances et l’utilisabilité des rollups grâce au très attendu sharding, avec le danksharding qui gagne en traction dans la communauté.
  Attendu pour 2023.
• The Verge : «Statelessness» grâce aux Verkle Trees, ce qui permettrait aux noeuds de ne plus stocker l’état en permanence grâce à des «témoins».
• The Purge : Élimine des données historiques et de la dette technique, pour notamment dispenser les nœuds de stocker l’historique.
• The Splurge : Apporte beaucoup de fonctionnalités à Ethereum, comme l’account abstraction, et bien d’autres.

Comme le montre ce schéma (publié par Vitalik en Décembre 2021, pas à jour), le développement des grandes étapes de la roadmap a avancé en parallèle.
Nous nous attendons à une cadence de mise à jour soutenue dans les mois et années à venir.
Nous suivrons cela de près. 

FAQs

En tant qu’utilisateur, comment cela m’impacte t-il ? Que dois-je faire ?

Rien ! Les applications s’en chargent pour vous. 

Vous aurez les mêmes données, tokens etc. au même endroit.
Le modèle de pricing de gas reste également le même, c’est-à-dire celui de l’EIP-1559.

Pas immédiatement (même si les blocs se valident 1 seconde plus rapidement en moyenne). Le merge apporte cependant des changements critiques aux futures mises à jour de scalabilité d’Ethereum, notamment le sharding. Les frais de gas et la capacité d’exécution des transactions restent les mêmes.

Comment devenir validateur ?

Il existe 3 manières de participer à la validation d’Ethereum sous PoS, chacun représentant un compromis. La fondation a fait de très bons guides que nous vous invitons à suivre.

• Solo staking (nécessite 32 ETH): https://ethereum.org/en/staking/solo/?.
  Nous avons également écrit un guide sur Ethereum-France, que vous retrouverez ic i: https://www.ethereum-france.com/guide-pour-debutants-staker-sur-ethereum-2/#mise-en-place-des-logiciels
  (nous vous recommandons cependant de switcher vers eth-docker VS lighthouse)
• SaaS (Staking As A Service) : https://ethereum.org/en/staking/saas/ 
• Pool Staking : https://ethereum.org/en/staking/pools/ 

Si l’investissement initial du solo staking de 32 ETH est conséquent, cela reste le moyen le plus trustless et sécurisé pour staker ses ETH.
A noter : ces ETH sont bloqués jusqu’à ce qu’une nouvelle mise à jour permette de les débloquer (la Shanghai upgrade). Les validateurs reçoivent quand même une partie de leurs récompenses sur une adresse mainnet dès maintenant.

Quel avenir pour EthPoW/ETHW?

• ETHPoW (ou ETHW) est la branche d’Ethereum restée en PoW.
• Les acteurs majeurs de l’écosystème dont les stablecoins (USDT ou USDC), protocoles de DeFi/lending (Aave), oracles (Chainlink) et bien d’autres supportent le passage au PoS.
• La majorité des services et applications ne supporteront pas ETHPoW : c’est la grande majorité de ce qui marche aujourd’hui sur Ethereum qui s’écroule du jour au lendemain, à commencer par toute la DeFi. Resteront les données historiques de la blockchain Ethereum et une couche applicative inutilisable.
• A ceux qui souhaitent profiter de ETHPoW: la meilleure stratégie est de bien prendre ses précautions et probablement de ne rien faire. La majorité des bénéfices sera tirée par des traders, experts en MEV et arbitrage qui travaillent sur le sujet depuis des mois/années, dans les blocs suivant le fork. 
• Si les actifs sont répliqués, ce ne sera pas le cas de leur valeur : on estimait avant le Merge que les tokens ETH de la chaine ETHPoW valaient seulement ≈2% de la valeur des ETH (cf. coinmarketcap). 
• Rappelons qu’il est probable que la chaîne ne perdure pas sur le long terme et qu’elle reste un no mans land réservée aux spéculateurs.
• Selon Tarun Chitra (ici), les supporters de ETHPoW n’auraient pas encore réussi à synchroniser de noeud avec leurs changements; qui impliquent entre autres de remplacer les frais de gas brûlés (cf. EIP-1559) pour se les distribuer à la place, se distribuer les ETH appartenant à la Fondation Ethereum etc.
• Maintenir ETHPoW actif impliquerait qu’un écosystème mature de mineurs, de développeurs d’applications, de clients, d’investisseurs et d’utilisateurs restent actifs sur le réseau. Ils devront probablement forker à nouveau pour mettre fin à la Difficulty Bomb rendant obsolète le PoW sur Ethereum…

Appendice

Structure de bloc sous PoS (cf.  thread)

• Sous PoS, les blocs Ethereum sont constitués de 3 parties (cf. ce thread):

• Administration, contient les informations du bloc: 
• 
  • slot : le numéro du bloc
  • proposer_index : le validateur qui le propose
  • parent_root : le hash du précédent bloc
  • state_root : le hash d’un Merkle Root qui stocke l’état de la BeaconChain (BeaconState)
  • randao_reveal : un nombre généré de manière aléatoire au niveau du protocole, proposé grâce à plusieurs proposants de bloc d’une époque.
  • graffiti: du texte de 32-byte (optionnel) soumis par les proposeurs de bloc
  • signature : la signature du validateur qui propose le bloc, qui permet de le responsabiliser : le rémunère s’il se comporte bien, le punit le cas inverse.

• Consensus: contient les informations nécessaires pour coordonner et vérifier le consensus de la blockchain, et implémenter le PoS

• Exécution: contient la charge du bloc Ethereum,c’est-à-dire toutes les données des transactions contenues dans le bloc. Très similaire à la structure des blocs Ethereum sous PoW, notamment pour des raisons de compatibilité. Voyons les quelques changements ci-dessous:

• difficulty : passe à 0, le PoS ne nécessite pas ce paramètre qui correspondait à la puissance de hachage nécessaire aux mineurs afin de miner le bloc.
• sha3Uncles et uncles : disparaissent car le PoS ne produit pas naturellement de uncle blocks, ces blocs minés mais dépassés par une autre branche.

Cycle de vie des attestations Ethereum sous PoS 

via https://ethereum.org/en/developers/docs/consensus-mechanisms/pos/attestations 

Ressources

• The Merge sur le blog ethereum.org: https://ethereum.org/en/upgrades/merge/ 
• PoS: sur le blog ethereum.org: https://ethereum.org/en/developers/docs/consensus-mechanisms/pos/  
• Mega Merge Resource List https://notes.ethereum.org/Moiv99h9QTmI-imPL8pvQg?view 
• Q&As: https://ethmerge.com/ 
• Client Diversity: https://clientdiversity.org/#switch 
• Supply d’Ethereum: https://ultrasound.money/ 
• Comptes Twitter pour suivre les annonces Ethereum et du Merge
  • Compte de la fondation Ethereum
  • Ethereum-France 
  • Liste: https://twitter.com/NathanSexer/status/1536756748194832386?s=20&t=XEOBBneAFkupVCQAXgy0pg 

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Pour suivre Ethereum-France

• Twitter: https://twitter.com/Ethereum_France
• Discord: https://discord.com/invite/2cGc5JP4JC
• Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCf7zF8tFOb9T58nBo09BhAw
• Meetup: https://www.meetup.com/fr-FR/ethereum-france/?_locale=fr-FR

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Article de foobar/The Variable publié sur https://0xfoobar.substack.com/p/ethereum-proof-of-stake, traduit par Jean Zundel

Pour Ethereum, le passage au PoS ou preuve d’enjeu représente un changement majeur, tellement fondamental et aux implications tellement profondes qu’il a fallu 5 ans pour mettre en œuvre le Merge, la fusion entre la couche d’exécution d’ETH1 et la couche de consensus d’ETH2. Exit le consensus Nakamoto, c’est un lointain dérivé du consensus dit «classique» (depuis les premiers travaux de Leslie Lamport et al.) qui a été choisi en l’augmentant entre autres d’un roulement des validateurs actifs choisis aléatoirement parmi toute la population des stakers, des «miseurs». Cet article analyse le fonctionnement du consensus d’ETH 2.0 dans le contexte du PoS (stricto sensu, PoS, PoW et PoA sont en fait des mécanismes anti-Sybil) et les parades contre les attaques possibles, ainsi que la controverse que ce choix engendre.

Bienvenue ! Dans cet article, nous allons nous plonger dans les domaines suivants :

• Description détaillée du modèle de consensus et de la preuve d’enjeu d’Ethereum ;
• Récupération après attaques malveillantes de la part de la preuve d’enjeu d’Ethereum ;
• Réfutation des arguments courants des anti-PoS ;
• Aspects pratiques : la preuve d’enjeu liquide, la gestion de votre propre nœud

Mécanismes de consensus : PoS, PoW, PoA

Un mécanisme de consensus définit la manière dont un réseau distribué de nœuds décide de l’état courant du réseau, des blocs qui se trouvent dans la chaîne ainsi que de leur ordre. La production de blocs est un terme générique qui décrit l’action de chercher dans la mempool pour récupérer les transactions qui s’y trouvent en attente, les ordonner en blocs et attacher le nouveau bloc à la blockchain existante. Il existe trois catégories courantes de mécanismes de consensus : la preuve d’enjeu, la preuve de travail et la preuve d’autorité.

1. PoW (Bitcoin) : preuve de travail, donne le pouvoir de production de blocs à celui qui utilise la plus grande puissance de calcul. Le protocole définit une fonction de hachage unidirectionnelle lourde en termes de calcul, telle que SHA-256, puis les mineurs s’affrontent pour trouver une entrée qui donne un résultat comportant de nombreux zéros.
2. PoA (Binance Smart Chain) : preuve d’autorité, mécanisme de liste blanche qui donne le pouvoir de production de blocs à quelques nœuds. C’est une blockchain autorisée typique, et rien de plus.
3. PoS (Ethereum, bientôt) : preuve d’enjeu, donne le pouvoir de production de blocs à quiconque bloque ses jetons natifs, ceci en proportion du nombre de jetons misés.

Implémentation d’Ethereum

Le PoS a été annoncée pour Ethereum il y a bien des années déjà, mais avec la beacon chain ou chaîne phare fonctionnant depuis 18 mois d’affilée et des merges ou fusions réussies sur plusieurs réseaux de test, l’implémentation initiale est quasiment finalisée. Je me concentrerai sur les spécificités du fonctionnement de la chaîne PoS en régime de croisière plutôt que de me perdre dans les détails de l’implémentation de la fusion.

Il y a environ 400 000 validateurs sur la beacon chain et vous pouvez suivre en direct les statistiques et les blocs ici. Un validateur fait référence à un dépôt spécifique de 32 eth dans le contrat de dépôt de la beacon chain sur le mainnet ; un utilisateur peut gérer plusieurs validateurs. Les retraits de blocs ne sont pas activés aujourd’hui, ni au moment de la Fusion, mais seront activés lors du hard fork Shanghai qui suivra. Un slot se produit toutes les 12 secondes, et un validateur et un seul est choisi au hasard pour soumettre un bloc dans le slot. Une époque (epoch) est composée de 32 slots, soit 6,4 minutes. Si un validateur est hors ligne et ne propose pas de bloc dans son slot, ce slot est laissé vide. Ainsi, les temps de bloc Ethereum passeront d’une distribution de Poisson avec un temps de bloc moyen de 13 secondes, à exactement 12 secondes avec des slots vides occasionnels. Le premier bloc de chaque époque est traité comme le bloc de contrôle.

Si un seul validateur propose un bloc dans chaque slot, que font les autres en attendant leur tour ? Ils créent des attestations, qui sont des votes signés décrivant ce qu’ils pensent être head (tête) actuelle de la chaîne, et des liens vers un bloc de contrôle parent. Comme les attestations sont signées de manière cryptographique par un validateur spécifique, les validateurs peuvent devoir rendre des comptes s’ils sont équivoques, s’ils votent pour deux blocs à la même hauteur. Les frais de communication et de stockage pour 400 000 attestations sont extrêmement élevés, de sorte qu’à chaque époque, chaque validateur n’est affecté qu’à l’attestation d’un seul emplacement. Les validateurs de chaque créneau sont affectés à des comités, qui sont des regroupements supplémentaires d’au moins 128 validateurs. Les agrégateurs combinent ensuite les signatures de plusieurs validateurs à l’aide d’une agrégation BLS avant de ne stocker que les données de synthèse dans le bloc.

L’aléa est généré par la RANDAO, une balise d’accumulation d’aléas (dans ce contexte, une balise, beacon, est un service) où les proposants de blocs révèlent une signature BLS du numéro de l’époque actuelle signée par la clé privée de leur validateur. Cela signifie qu’il y a très peu de choix pour l’aléa généré ; les validateurs peuvent soit contribuer une valeur unique vérifiable, soit voir leur bloc complètement ignoré. La signature de hachage est mélangée à la RANDAO de la chaîne par XOR, qui offre une amélioration supplémentaire marginale de la sécurité grâce à sa commutativité. Ben Edgington fournit plus de détails sur cette spécification.

Une supermajorité (2/3) de validateurs est nécessaire pour finaliser un bloc. En cas de partage du réseau à 50-50, les blocs cessent d’être finalisés et les récompenses d’attestation s’arrêtent. Les validateurs non participants laissent lentement fuiter de l’enjeu du fait de leur inactivité jusqu’à ce que les validateurs en ligne obtiennent à nouveau une supermajorité. Il s’agit du mécanisme «d’auto-réparation» qui permet à la fois la sécurité et la vitalité (liveness).

Les époques sont des groupes de 32 slots, et elles passent par trois étapes : proposée, justifiée, finalisée. Une fois qu’une supermajorité, soit les deux tiers des validateurs actuels, atteste une époque, celle-ci peut progresser. Les attestations sont liées à des paires de blocs de contrôle, l’un d’une époque précédente et l’autre de l’époque actuelle. Nous les désignons par une paire constituée du bloc source et du bloc cible. Un bloc est proposé par un seul validateur, et lorsqu’une supermajorité d’attestations le marque comme head, il est considéré comme justifié. Lorsqu’une supermajorité d’attestations marque une époque justifiée comme l’époque précédente, elle est considérée comme finalisée. C’est ainsi que les blocs d’une époque sont généralement finalisés une époque plus tard, soit 15 minutes au total.

Les transactions sont finalisées lorsqu’elles ne peuvent pas être réorganisées sans brûler une quantité importante d’ETH. Comme les deux tiers des validateurs ont attesté du bloc finalisé, deux tiers des validateurs devraient également attester d’un bloc différent à la même hauteur pour créer une époque finalisée distincte à la même hauteur. Ainsi, au moins un tiers des validateurs aurait fait preuve d’équivoque, de double vote incompatible. L’équivoque est punie par le slashing, la suppression de la totalité de la mise du validateur, de sorte que l’attaquant doit s’engager à détruire au moins un tiers de tous les ETH mis en jeu. Le coût de la réorganisation d’un bloc finalisé est de plusieurs milliards de dollars, même aux prix plancher actuels.

Un acteur malveillant pourrait également empêcher la finalisation en retenant les attestations de sorte que la supermajorité ne soit jamais atteinte. Lorsque la chaîne ne parvient pas à finaliser pendant 4 époques ou plus, les validateurs inactifs sont pénalisés par une inactivity leak, une fuite d’inactivité. Il s’agit de brûler lentement les soldes de l’ensemble des validateurs hors ligne jusqu’à ce que les validateurs en ligne aient à nouveau une supermajorité et puissent rétablir la vitalité. La récompense d’attestation est suspendue jusqu’à ce que la chaîne recommence à finaliser, afin de rendre la censure et les attaques par DoS plus coûteuses.

La mise en jeu exige un effort actif

Nombreux sont ceux qui ont une impression déformée du staking, de la mise en jeu, en raison de l’utilisation généreuse de ce terme dans la DeFi et les NFT. Dans beaucoup de ces protocoles, le staking signifie le dépôt de jetons dans un contrat de séquestre, réduisant ainsi la liquidité du côté de la vente pendant que les jetons restent passifs. Il n’y a pas de risque de perte et pas de participation active, uniquement des rétributions pour les personnes ayant une faible préférence pour le temps. Voir le remarquable démontage de Cobie des raisons pour lesquelles ces structures sont finalement inutiles.

Pour être tout à fait clair, ces jeux n’ont rien à voir avec ce dont nous discutons. Un véritable enjeu au niveau du protocole implique un engagement avec des avantages et des inconvénients, qui nécessite une participation active et constante pour proposer de nouveaux blocs et attester les blocs créés par d’autres. Cela signifie que vous pouvez être récompensé pour une participation honnête avec un temps de fonctionnement élevé, ou que vous pouvez perdre de l’argent si vous vous déconnectez ou si vous soutenez un fork malveillant. Les règles ne sont pas appliquées de manière capricieuse par une entité centralisée ; elles sont clairement définies à l’avance et intégrées au cœur du protocole décentralisé lui-même.

Il existe deux règles clés d’équivoque qu’un validateur doit suivre, tirées de la spécification de Gasper :

1. Double vote – aucun validateur ne fait deux attestations distinctes pour le même bloc cible
2. Vote d’entourage – aucun validateur ne fait une attestation entourant ou entourée d’une attestation précédente.
3. Les clients honnêtes de la couche de consensus sont explicitement programmés pour ne jamais faire cela, de sorte qu’un utilisateur honnête normal ne devrait pas avoir à s’inquiéter du déclenchement de ces mécanismes. Pourtant, ils offrent une protection importante contre les validateurs malveillants et résolvent de manière élégante le problème du nothing-at-stake, du «rien à perdre» en raison de l’absence d’enjeu.

Si le slashing n’est appliqué qu’aux erreurs de commission, d’activité néfaste, il existe également des pénalités moins importantes appelées inactivity leaks, fuites d’inactivité, pour les erreurs d’omission. Les utilisateurs honnêtes doivent prêter une attention particulière au temps de fonctionnement de leur validateur, car un validateur hors ligne est pire que rien du tout. Si plus d’un tiers des validateurs sont hors ligne, les blocs ne peuvent pas être finalisés, et il devient plausible que ces nœuds hors ligne construisent en fait leur propre chaîne dans l’ombre en prétendant qu’une partition du réseau existe. Les pénalités de temps d’arrêt servent à éviter de telles situations.

Auto-guérison d’Ethereum contre les minorités perturbatrices

La combinaison de la réduction de l’équivoque, des fuites d’inactivité et des soft forks activés par les utilisateurs est très efficace. La réduction de l’équivoque traite les erreurs de sécurité, les fuites d’inactivité s’occupent des erreurs de vitalité, et les UASF (user activated soft forks) permettent même à une minorité honnête de se remettre d’une supermajorité malveillante.

On parle d’équivoque lorsqu’un validateur atteste deux blocs distincts à la même hauteur, ce qui a le potentiel de créer des fourches de chaînes parallèles et d’éventuels réorganisations. Il s’agit d’un élément clé du problème de l’absence d’enjeu (nothing-at-stake) qui consiste à construire sur toutes les bifurcations possibles parce que cela ne leur coûte rien. En recueillant des attestations signées, les chiens de garde du réseau peuvent en apporter la preuve quand cela se produit et détruire l’enjeu du responsable de l’équivoque.

On parle de fuite d’inactivité lorsqu’un validateur ne fournit pas d’attestation. On ne peut pas prouver qu’il s’agit d’un acte malveillant, car le validateur pourrait s’être accidentellement déconnecté, mais ce fait est dommageable pour le réseau.

On parle de soft forks activés par les utilisateurs lorsqu’un sous-ensemble de validateurs estime que la chaîne principale les ignore, eux et leurs transactions, et qu’ils se regroupent pour former leur propre fork (branche) de production de blocs.

Examinons quelques scénarios théoriques dans lesquels un sous-ensemble de validateurs malveillants souhaite censurer certaines transactions indésirables. Comment cela se passerait-il à divers niveaux de détention ?

Censure limitée des sous-minorités

Une baleine (whale ou gros détenteur) possédant 10% de l’éther mis en jeu veut censurer des transactions en refusant d’inclure celles provenant d’une liste noire dans les blocs qu’il propose. Ces transactions sont incluses dans les 90% restants des blocs. La baleine gagne un peu moins d’argent parce qu’elle laisse tomber certaines transactions de mempool très rémunératrices.

Censure agressive de la sous-minorité

Une baleine possédant 10 % de l’éther misé refuse d’inclure les transactions d’une liste noire dans ses propositions de blocs, et refuse également d’attester les autres blocs qui incluent ces transactions. Les blocs continuent à être finalisés parce qu’une supermajorité d’attestations soutient les blocs honnêtes. La baleine perd de l’argent à la fois sur les rétributions de transactions et les récompenses d’attestation manquées.

Censure limitée des minorités

Un cartel de baleines avec 40% de participation totale veut censurer les transactions, mais veut attester les blocs honnêtes proposés par les autres. Même chose que dans le cas de la censure limitée de la sous-minorité.

Censure agressive des minorités

Un cartel de baleines avec 40% de participation totale veut censurer les transactions, et refuse d’attester des blocs honnêtes. Les blocs cessent d’être finalisés car il n’y a plus de supermajorité honnête. La chaîne se divise en deux chaînes filles, comme s’il y avait eu une partition propre du réseau. Les validateurs honnêtes voient les deux bifurcations mais se basent sur la branche honnête car elle a plus de poids dans la règle de choix en cas de bifurcation de LMD-GHOST. Les validateurs censeurs verront également les deux branches mais passeront manuellement outre la règle de choix de la bifurcation de LMD-GHOST et choisiront de continuer sur la chaîne censurée, en prétendant qu’ils ne sont pas au courant de la chaîne honnête.

Sur la chaîne honnête, la fuite d’inactivité se déclencherait dès que les blocs cesseraient d’être finalisés. Cela signifie que tous les validateurs censeurs apparaîtraient comme hors ligne par leur refus d’attester les blocs honnêtes. Les validateurs censeurs verraient leur mise brûler lentement jusqu’à ce que leurs soldes tombent suffisamment bas pour qu’ils soient retirés de l’ensemble des validateurs. À ce moment-là, les validateurs honnêtes auraient maintenant une supermajorité et les blocs recommencent à être finalisés.

Notez que cela n’a pas nécessité un hard fork. Les pénalités et les fuites d’inactivité existantes éliminent progressivement les validateurs malveillants ou hors ligne de l’ensemble, et les autres peuvent retrouver une supermajorité sans que la chaîne ne s’arrête un instant.

Soft fork activé par les utilisateurs à partir d’une supermajorité malveillante

Nous avons vu que même si les validateurs honnêtes n’ont pas une supermajorité, en proposant des blocs honnêtes que les validateurs censeurs refusent d’attester, ces derniers seront évincés de l’ensemble des validateurs. Que se passe-t-il si les validateurs honnêtes ont une sous-majorité et les validateurs censeurs une supermajorité ?

Il est intéressant de noter que les mécanismes sont presque identiques ! La principale différence réside dans le fait que les validateurs honnêtes doivent se regrouper explicitement pour reconnaître leurs attestations respectives et passer outre la règle du choix de la branche, mais à part cela, ils peuvent former leur propre chaîne fille et la supermajorité malveillante élimine lentement les enjeux de l’ensemble des validateurs jusqu’à ce que la sous-minorité honnête retrouve une supermajorité.

Une fois de plus, il convient de noter qu’aucun changement explicite au niveau du protocole n’a été effectué pour détourner explicitement les jetons de certains utilisateurs, comme nous l’avons vu dans l’attaque de The DAO en 2016. C’est plutôt la combinaison de l’élimination des enjeux des validateurs équivoques, d’une part, et des fuites d’inactivité, d’autre part, qui fait que les validateurs qui ne construisent pas sur la même chaîne perdent progressivement leur mise. C’est un mécanisme assez élégant qui permet à une minorité honnête de se remettre d’une majorité malveillante.

Améliorations possibles d’Ethereum

Bien sûr, le PoS d’Ethereum peut encore être amélioré dans plusieurs domaines. Par exemple :

• La finalité en un seul slot consiste à réduire le temps de finalité de 2 époques (64 blocs) à 1 bloc ;
• La réduction du montant minimum nécessaire pour miser rendrait la participation en personne à l’enjeu plus viable pour les utilisateurs qui n’ont pas 32 ETH ;
• L’élection d’un leader secret unique minimiserait les potentielles attaques par DoS contre les proposants de blocs lorsque leur adresse est connue à l’avance ;
• La séparation des proposants et des constructeurs lors de la construction des blocs permettrait aux particuliers d’atteindre facilement le même rendement maximal que les grandes exploitations.

Principaux malentendus

PoS = Gouvernance onchain

Ethereum n’a pas de gouvernance onchain, intégrée au protocole de base, même si un sous-ensemble de protocoles PoS en a une. Tout comme les nœuds complets de Bitcoin font en sorte que les mineurs restent honnêtes pour produire des blocs valides conformes à la fonction de transition d’état, les nœuds complets d’Ethereum font en sorte que les validateurs restent honnêtes pour produire des blocs valides conformes à la fonction de transition d’état. Même une supermajorité de validateurs malveillants ne peut pas tromper un nœud complet honnête.

Les mécanismes de consensus permettent d’ajouter de nouvelles transactions à la chaîne, et n’ont pas le pouvoir de contraindre arbitrairement l’état de la blockchain. Les règles de transition d’état sont codées dans le protocole lui-même et restent inviolables à moins que la couche sociale ne crée elle-même un fork. L’un des invariants de transition d’état du Bitcoin est que la somme des sorties d’UTXO doit être égale aux entrées ; l’un des invariants de transition d’état d’Ethereum est qu’un compte ne peut déplacer que son propre Ether. Ni les mineurs ni les stakers (miseurs) ne peuvent enfreindre ces règles, même avec une supermajorité, tant que les non-validateurs font tourner leurs propres nœuds sur le réseau pour vérifier les transitions d’état honnêtes.

PoS = Banque centrale

Ce que les gens entendent par là n’est pas clair. Je pense qu’il s’agit d’une référence à la manipulation par la planification centrale de facteurs macroéconomiques tels que la masse monétaire et les taux d’intérêt. Comme on l’a mentionné ci-dessus, les validateurs n’ont pas la capacité de changer la fonction de transition d’état et les changements de mécanisme d’Ethereum sont longuement débattus en public des mois, voire des années à l’avance. La gouvernance est hors chaîne, au niveau de la couche sociale, et non sur la chaîne. Les validateurs n’ont aucun pouvoir ici.

PoS = Passage à l’échelle pour abaisser le prix du gaz

C’est faux. Les prix du gaz reflètent l’offre et la demande d’espace dans les blocs. La modification du mécanisme de consensus n’augmente pas l’offre d’espace de blocs, mais le sharding ou fragmentation pourrait le faire. La fragmentation était à l’origine une partie importante de la feuille de route d’Ethereum, mais a ensuite été reléguée au second plan et ne sera pas réalisée avant un certain temps après la fusion. Consultez les notes sur le proto-danksharding pour suivre l’état actuel des plans sur la disponibilité des données.

PoS = les riches deviennent plus riches, PoW = égalitaire

L’idée de CPU, de GPU et d’ASIC qui s’affrontent dans une compétition mathématique pour trouver le plus rapidement des préimages de hachage a une élégance égalitaire. Des individus souverains utilisant des ordinateurs personnels peuvent rivaliser avec des états-nations pour le droit de gagner 6,25 BTC fraîchement émis.

Malheureusement, les chaînes d’approvisionnement en ASIC sont facilement contrôlées par les réglementations en matière d’importation et d’exportation, sans parler de la dangereuse dépendance vis-à-vis de Taïwan. La nécessité d’une énergie abondante et bon marché est un autre point faible qui empêche les particuliers de mettre en place des installations minières discrètes. Et comme nous ne sommes pas encore entrés dans une utopie de post-pénurie, il faut un capital initial pour acheter des installations de minage. Pire encore, les progrès technologiques obligent les mineurs à mettre constamment à niveau leurs installations pour rester compétitifs, ce qui signifie que la dépendance à la chaîne d’approvisionnement est un point faible permanent si jamais les choses tournent mal.

Le PoW peut être considéré comme une instanciation spécifique du PoS, où les utilisateurs mettent du capital en jeu pour acheter des appareils de minage qui sont ensuite en concurrence pour les droits de proposition de blocs. Le capital mis en jeu peut être retiré à tout moment, mais sa valeur suit une courbe de décroissance correspondant à la valeur marchande actuelle des puces informatiques. La nécessité d’un capital initial est identique dans le PoW et le PoS, la principale différence étant que le capital est forcé de passer par une chaîne d’approvisionnement en puces informatiques dans le PoW, alors qu’il peut être purement misé dans le PoS.

PoS = Nothing-at-stake (absence d’enjeu)

Le PoS résout le problème de l’absence d’enjeu en pénalisant sévèrement les validateurs qui construisent sur deux blocs parents à la fois.

PoS = Pas de ventes forcées

On souligne souvent les faibles marges des mineurs de PoW en les comparant aux rendements élevés générés par les «miseurs». Cependant, les marchés sont efficaces et rien n’est gratuit dans la vie. Ce qui semble être de l’argent gratuit pour les stakers est en fait un coût d’opportunité important du capital, en choisissant de placer leur argent dans l’ETH plutôt que dans des milliers d’autres opportunités d’investissement, et un risque réel de dépréciation du capital. La même dynamique de marché qui conduit à de faibles marges par rapport à d’autres opportunités d’investissement avec l’extraction de BTC s’applique également aux faibles marges par rapport à d’autres opportunités d’investissement avec la mise en jeu d’ETH.

PoS = Les banques centrales achèteront tous les jetons.

Cela tend à venir de personnes qui n’ont jamais essayé de déplacer des carnets d’ordres de taille significative. Il est évident qu’on ne peut pas acheter toute l’offre au prix au comptant du moment, pas plus que l’on ne peut acheter tous les ASIC au prix au comptant du moment. Lorsque la demande augmente, le prix augmente de manière très convexe.

PoS = Faire confiance à un serveur centralisé pour obtenir la chaîne canonique

Recommandez la note de Vitalik sur la «faible subjectivité» et la description de l’EF. La première fois qu’un nœud se connecte, il doit avoir un certain cadre de référence pour savoir comment s’amorcer. Il ne s’agit pas d’un problème propre au PoS ; même un nœud complet de bitcoins doit savoir quel logiciel client est valide, à partir de quelles IP démarrer son historique, etc. Le PoS n’ajoute ici que des hypothèses de confiance supplémentaires mineures.

PoS = aucune consommation réelle de ressources

Il existe un fossé mental fascinant entre les personnes qui considèrent les liens avec le «monde réel» comme le seul attribut pouvant conférer une légitimité à un actif numérique, et les personnes qui considèrent les liens avec le «monde réel» comme des dépendances dangereuses à éviter lors de la construction de systèmes autosuffisants.

PoS = mauvaise complexité

La compréhension des implémentations actuelles représente clairement une véritable odyssée, avec un maëlstrom de mots nouveaux et de connaissances en matière de systèmes distribués à assimiler. Pourtant, après un examen en profondeur de tous les composants, rien ne semble inutile et un travail actif est en cours pour simplifier tout ce qui est possible. La société moderne est construite sur une série d’abstractions de plus en plus complexes ; les rejeter en raison de leur inaccessibilité initiale reviendrait à renoncer à une innovation massive.

Risques réels

Cartels de dépositaires d’enjeu liquide (et illiquide)

Alors qu’Ethereum n’a pas de PoS délégué au niveau de la couche du protocole, des remplacements au niveau de la couche application sont apparus. Lido a pris la tête des parts de mise en jeu, suivi par une poignée d’échanges centralisés. Plutôt que d’utiliser leurs propres validateurs, les utilisateurs envoient de l’ETH à ces fournisseurs de mise en jeu et reçoivent un dérivé d’enjeu sous forme de jeton, tel que stETH. Ces fournisseurs de mise en jeu ont alors généralement un contrôle total sur la façon dont les validateurs sont gérés. Les dépositaires ayant un contrôle de vote démesuré sont la voie la plus probable pour la capture réglementaire. Dernièrement du moins, ils ont fait exploser les fonds de leurs clients dans des manipulations à effet de levier, de sorte que les seules personnes qui auront de l’argent à la fin de tout cela seront les auto-dépositaires, pratiquant le self-custody.

La «tokénisation» des actifs du monde réel rend les forks difficiles

Lorsqu’un actif maintient son ancrage non pas grâce à des mécanismes onchain, mais grâce à la possibilité de rachat 1:1 hors chaîne auprès d’un émetteur centralisé, l’émetteur choisit une chaîne canonique pour honorer les rachats et les créations. Le meilleur exemple aujourd’hui est un stablecoin comme USDC ou USDT, mais d’autres actifs du monde réel tokenisés suivront sûrement dans les années à venir. MakerDAO est à la tête de nombreux efforts exploratoires.

La preuve d’une ressource quelle qu’elle soit est centralisatrice.

L’argent et les ressources ont tendance à s’accumuler entre les mains d’une poignée de personnes en l’absence de redistribution ou de révolution occasionnelle. L’effet de levier personnel implicite créé par des technologies de pointe exacerbe empiriquement la dynamique de la loi de puissance. Ainsi, bien que le PoS soit une abstraction plus propre que le PoW, ces deux mécanismes empêcheront une grande partie du monde de participer. Étant données les limites de notre horizon actuel, il est difficile d’imaginer que d’autres mécanismes de consensus pourraient apparaître avec une participation encore plus équitable, mais ce n’est pas à exclure.

Qu’est-ce que cela signifie pour moi ?

Une dernière section sur les aspects pratiques. Si vous êtes intéressé par la mise en jeu de vos propres ETH, les rendements annuels sont estimés entre 5 et 15 %, en fonction du nombre de participants et de l’importance des rétributions dues à la MEV. Il est possible d’effectuer une opération intéressante de «maintien jusqu’à l’échéance» en ce moment, car de nombreux dérivés liquides de mise en jeu se négocient en dessous de leur valeur de rachat éventuelle de 1 ETH. Pourquoi cela se produit-il ? Beaucoup de gens ont effectué une transaction stETH/ETH à effet de levier dans l’espoir d’augmenter leurs rendements, mais comme les retraits ne seront pas autorisés avant le hard fork Shanghai après la fusion, les besoins en liquidités sont apparus et il n’y a pas assez d’acheteurs. Il faut savoir que les produits dérivés liquides de mise en jeu ne sont en aucun cas arrimés à la valeur de l’ETH, si ce n’est qu’à l’échéance ils devraient être remboursables 1:1. Mais les acheteurs courageux qui sont prêts à prendre un risque inconnu sur la durée ont une possibilité d’être dûment récompensés.

Ce conseil peut paraître étrange car tout cet article incite à éviter les collusions malveillantes, et maintenant nous décrivons une manière de diriger de l’argent vers un dérivé d’un dépositaire. Mais il serait négligent de notre part de demander aux gens d’entrer dans un verrouillage à 1:1 sans savoir qu’ils peuvent être payés pour prendre le risque de la durée, de la gouvernance et des contrats autonomes pour ramasser les jetons bon marché des fonds surendettés.

Enfin, si vous êtes intéressé par l’exploitation de votre propre nœud de validation, voici un excellent guide pour la mise en jeu par soi-même.

Conclusion

De nombreux protocoles en PoS existent déjà, mais Ethereum établit une nouvelle norme de qualité. L’accent est mis sur la prise en charge d’un ensemble étendu de validateurs, sur des pénalités explicites, sur un compromis clair entre la vitalité et la sécurité, et sur le travail pénible au départ que représente la maintenance de plusieurs clients logiciels. Le système n’est pas parfait mais c’est l’une des innovations les plus élégantes dont nous disposons. Nous espérons que ce résumé explicatif vous aidera à comprendre comment tous les éléments s’assemblent .

Annexe

Définitions

LMD-GHOST : latest message driven – greediest heaviest observed subtree, la règle de choix de la branche déterminant quel bloc est considéré comme head de chaîne courante.

Casper FFG : le gadget de finalité utilisé dans le PoS d’Ethereum qui fait passer les blocs du stade «proposé» à «justifié» puis à «finalisé».

Gasper : le nom de l’implémentation PoS d’Ethereum, une combinaison de la règle de choix de la branche LMD-GHOST, du FFG Casper et du système spécifique de récompense/pénalité.

RANDAO : le mécanisme de génération de nombres aléatoires utilisé pour sélectionner les proposants des blocs, trier les validateurs en comités, etc.

BLS : le mécanisme de signature cryptographique utilisé pour les attestations des validateurs.

fuite d’inactivité : les validateurs qui ne soumettent pas d’attestations sont pénalisés si la chaîne cesse de se finaliser.

slashing : les validateurs qui proposent ou attestent malicieusement de plusieurs blocs à la même hauteur voient leur mise réduite.

proposer boost : une modification de LMD-GHOST donnant un poids supplémentaire aux blocs proposés plus tôt dans le créneau pour se défendre contre les attaques par avalanche, voir cette explication d’une réorganisation de 7 blocs dans la beacon chain alors que cette mise à jour était en cours de déploiement.

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Le réseau de test Ropsten vient de fusionner : il fonctionne dorénavant en Proof-of-Stake (PoS)

C’est une étape clef de la transition d’Ethereum, dont le mainnet fonctionne actuellement en Proof of Work (PoW), vers le Proof of Stake (PoS).

Un point rapide sur l’état actuel d’Ethereum, le merge Ropsten et les étapes restantes pour le passage d’Ethereum en PoS

NB: nous ne devons plus parler d’Ethereum 2.0 depuis « le grand renommage« . Il n’y a et n’y aura qu’un seul Ethereum et qu’un seul token ETH. Afin de maximiser la clarté, nous devrions parler uniquement de fusion des couches d’execution (actuellement eth1) et de consensus (actuellement eth2).
Ce terme persiste malgré tout pour des raisons historiques de vulgarisation.

État actuel d’Ethereum

• Ethereum fonctionne actuellement en PoW. Ethereum aujourd’hui, c’est une couche d’exécution (aussi appelée EL pour « Execution layer ») + l’état historique de la blockchain. 
• Séparation de la couche consensus: (CL pour « Consensus Layer ») en Proof of Stake, avec la Beacon chain. En fonctionnement depuis fin 2020.
• La « Shadow fork » mainnet début avril et les tests clients ont été effectués avec succès.
• Passage des Testnets en Proof of Stake:
  • Tests des implémentations clients réussis sur des « shadow forks » de testnets (souvent des forks de Goerli) limités dans le temps avec par exemple la fork « Kiln ». Chaque fork est accompagné de sa propre beacon chain, vouée à disparaître.
  • La « Beacon chain » Ropsten a été lancée le 30 Mai.
  • La couche de consensus doit se mettre à jour pour suivre les nouvelles règles d’Ethereum 2.0 : la mise à jour Bellatrix sur Ropsten a été effectuée le 2 Juin 2022.
  • La couche d’exécution doit également se mettre à jour. La “Terminal Total Difficulty” (TTD) est déterminée dans cette étape.
  • Ropsten a fusionné (lire le résumé)

A Venir: la fusion

• Passage des Testnets en Proof of Stake:
  • Testnet Goerli
  • Testnet Sepolia
• Détermination du “slotheight” pour la mise à jour Bellatrix de la Beacon Chain (CL)
• Détermination de la TTD (via le “All Core Dev Call”) pour la transition mainnet
  • Les core devs déterminent ici un TTD afin de déclencher la transition à un moment donné.
  • On choisit un TTD plutôt qu’un numéro de Block afin de limiter le potentiel d’attaque. Lors de la fusion des chaînes, le hashrate réduira significativement ce qui pourrait permettre à un acteur mal intentionné de forker la chain PoW et produire des blocs en amont du premier bloc en PoS ce qui affecterait le timing et la sécurité de la fusion (source: https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-3675#terminal-total-difficulty-vs-block-number)
  • Pour rappel: la difficulté influence le «hashrate » nécessaire afin que les mineurs trouvent les blocs
• Mises à jour des clients qui rendra le merge possible
  • Bellatrix (CL)
  • Paris (EL)
• Pré-activation des clients CL & EL 
• Compte a rebours des TTD
• Finalité atteinte après 2 epochs (≈12.8min)

On estime que la fusion d’Ethereum mainnet et son passage en PoS aura lieu d’ici la fin de l’été, courant Juillet-Août. On estime aussi qu’Ethereum en PoS consommera 99.5% moins d’énergie qu’en PoW.

D’ici la fin de l’année, les testnets Kiln, Rinkeby et Ropsten s’arrêteront.
Post-merge, seuls les testnets Goerli et Sepolia seront maintenus.

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Cet article est le 300ème publié par Anthony Sassano dans le cadre de sa newsletter The Daily Gwei ! Comme beaucoup d’autres, il a été re-publié en français par nos amis de The Daily Gwei FR, créée par Jon Otherbright. Nous sommes heureux de publier à notre tour sur Ethereum-France cette synthèse d’EIP-1559. Pour ceux qui veulent creuser le sujet, nous recommandons la FAQ EIP-1559 de Vitalik Buterin, traduite par Jean Zundel.

Aujourd’hui est un jour spécial car nous célébrons la 300ème édition de la newsletter The Daily Gwei ! Pour marquer l’événement, j’ai fait équipe avec mon ami Nader afin de proposer un article explicatif d’EIP-1559. C’est la première fois que je co-écris un article pour la newsletter et je suis particulièrement heureux de le faire à propos de l’un des upgrades les plus importants de l’histoire d’Ethereum. Nader et moi souhaitons aussi remercier Tim Beiko et Trent Van Epps pour leur relecture et leurs retours sur cet article.

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On a beaucoup parlé d’EIP-1559 dans la communauté Ethereum depuis qu’il a été proposé en Avril 2019. Alors qu’EIP-1559 est sur le point d’être déployé en production à l’occasion de l’upgrade London, Nader et moi avons écrit cet article afin de vous proposer un tour d’horizon d’EIP-1559 et des bénéfices attendus, au-delà de la destruction d’une partie du montant des frais.

Bénéfices essentiels de EIP-1559

1. Meilleure estimation des frais de transaction
2. Relation symbiotique entre ETH, le réseau Ethereum et ses utilisateurs
3. Plus grande fiabilité de l’inclusion des transactions

Ce que EIP-1559 ne fait pas

1. Ne réduit pas le prix du gas sur le long terme
2. Ne rend pas l’ETH déflationniste par défaut

Avant de plonger dans EIP-1559, il est important de clarifier quelques aspects souvent mal compris. Tout d’abord, EIP-1559 ne conduit pas en soi à des transactions moins coûteuses à long terme. Les prix du gas fluctuent en fonction de la demande d’émission de transactions relativement à l’espace disponible dans chaque bloc. Cette EIP contribue à lisser les prix du gas en permettant une augmentation modeste de la taille des blocs pendant les pics de demande. Elle n’améliore pas fondamentalement la scalabilité de la chaine, et n’est donc pas la solution finale pour réduire le prix du gas.

D’autre part, même si une certaine quantité d’ETH est brûlée lors de chaque transaction, on ne peut en conclure que cette diminution va compenser ou même excéder le taux d’émission du protocole. Pour que cela se produise, un taux de base de ~150 gwei est nécessaire pour compenser l’émission sur eth1 (Proof of Work) et un taux de base de ~20 gwei pour celle d’eth2 (Proof of Stake).

Mécanisme actuel des enchères pour le prix du gas

Actuellement, Ethereum utilise une système d’enchères pour définir le prix des transactions, ce qui signifie que les utilisateurs proposant les prix les plus hauts sont ceux qui ont le plus de chance d’avoir leurs transactions incluses en premier. Le problème majeur avec ce mécanisme, c’est que les prix peuvent fluctuer de façon très brutale en fonction des pics soudains de demande pour l’espace libre limité des blocs d’Ethereum. Les utilisateurs sont toujours dans l’incertitude quant au bon niveau de prix quand ils soumettent une transaction et doivent souvent sur-payer pour être sûrs que celle-ci sera incluse dans le prochain bloc. De façon générale, EIP-1559 cherche à offrir une meilleure expérience utilisateur en modifiant le mode d’estimation des frais de transaction et la façon dont le réseau traite les pics d’utilisation.

Modifications importantes apportées par EIP-1559

1. Frais de base (Base Fee), Frais de priorité (Priority Fee), et frais maximum (Max Fee)
2. Taille de bloc variable
3. Destruction du montant des frais de base

Frais de Base, Frais de Priorité et frais Maximum

• Frais de Base (Base Fee) – Le prix de gas minimum requis pour qu’une transaction soit incluse dans un bloc. Cette valeur est fixée par le protocole. Elle est variable, fait partie de l’entête du bloc, et correspond à la partie des frais de transaction qui est détruite.
• Frais de Priorité (Priority Fee) – Le prix du gas que l’utilisateur est prêt à payer au mineur pour qu’il traite la transaction. Il est défini par l’utilisateur, fait partie de la transaction et est payé au mineur (il est attendu que ce fee sera par défaut de 2 gwei).
• Frais Maximum (Max Fee) – Le prix du gas le plus élevé que l’utilisateur est prêt à payer pour sa transaction. Il est défini par l’utilisateur et fait partie de la transaction.

Une fois EIP-1559 mise en oeuvre, une transaction sera valide seulement si Max Fee est supérieur à Base Fee plus Priority Fee. Tout excédent sera remboursé à l’utilisateur.

Refund = Max Fee - (Base Fee + Priority Fee)

Le résultat est que les utilisateurs seront beaucoup plus confiants en soumettant une transaction, car ils auront uniquement besoin de provisionner assez pour les frais de base et des frais de priorité modestes pour s’assurer de l’inclusion de leur transaction dans un bloc. L’utilisateur n’a plus à se soucier de surenchérir sur les prix de gas parce que l’excédent lui est retourné plutôt que d’être payé au mineur (ou au validateur).

Avec la création du nouveau type de transaction 1559, les wallets et autres fournisseurs de service et d’infrastructure devront upgrader leurs offres pour être compatible. Le format de transaction actuel continuera cependant à être traité. Le réseau interprétera les frais de priorité comme étant la différence entre le prix du gas aujourd’hui défini par l’utilisateur et les frais de base du bloc courant. Le seul inconvénient est que ces transactions ne donneront pas lieu à un remboursement de l’utilisateur s’il y a un excédent.

Priority Fee = Legacy Gas Price - Base Fee

Un exemple de deux transactions incluse dans le même bloc avec des frais de base à 15 gwei

Taille de bloc variable

Actuellement, Ethereum a une limite inflexible de 15 millions de gas par bloc. Vous pouvez vous représenter la limite du gas comme la taille du bloc qui limite le nombre de transactions qui peuvent être incluses dans un seul bloc. Lorsqu’il y a un pic de demande, les prix du gas montent en flèche car les blocs sont pleins et aucun dépassement n’est possible.

EIP-1559 autorise une augmentation temporaire de la taille de bloc afin de traiter un afflux soudain de transactions. Ceci est rendu possible au moyen de deux paramètres de bloc : la limite et la cible. La cible correspond à 50% de la limite, ce qui signifie que si la cible est de 15 millions de gas, la limite est de 30 millions. Idéalement, la taille de chaque bloc devrait être proche de la cible (50% de la capacité maximum). Pour s’assurer que les blocs restent proches de la cible, Ethereum réduira les frais de base lorsque les blocs sont plus petits que la cible, et les augmentera quand ils dépasseront la cible. Il convient aussi de noter que dans ce scénario, les frais de base augmentent très vite : 12.5% pour chaque bloc plein. Ce nombre peut ne pas paraître élevé, mais il signifie que les frais de base décupleront en ~20 blocs (~260 secondes), seront multipliés par 100 en 40 blocs (~520 secondes), et auraient théoriquement consommé tous les ETH existant après ~170 blocs (~2210 secondes). Vous pouvez vous amuser avec cette feuille de calcul de Trent Van Epps pour vous faire une meilleure idée du fonctionnement de ce système.

Pour résumer : les tailles de bloc variables lissent les prix du gas en permettant une augmentation temporaire de l’espace des blocs. Il en résulte à court terme une modération de l’augmentation des prix du gas entre les blocs.

Destruction des frais de base

Comme indiqué précédemment, les frais de priorité sont envoyés au mineur, mais les frais de base sont détruits et retirés de la circulation de façon permanente. La raison première de ce mécanisme est que si ces frais étaient payés aux mineurs, ceux-ci seraient incités à les maintenir à un niveau élevé afin de maximiser leur profit (et ils pourraient même encombrer le réseau avec des frais de transaction élevés, dont ils seraient remboursés en minant un bloc). La destruction des frais de base garantit que leur niveau est indifférent aux mineurs

La destruction des frais de base fait de l’ETH une partie inhérente au protocole Ethereum. Aujourd’hui, tout crypto-actif ou même une monnaie fiat pourrait techniquement être utilisé pour payer le coût de traitement d’une transaction sur Ethereum. Un utilisateur peut soumettre une transaction sans frais et faire affaire avec un mineur en dehors du protocole (c’est ce que permettent les Flashbots). Avec EIP-1559, il devient nécessaire d’inclure un petit montant en ETH en tant que frais de base pour que le réseau accepte la transaction comme valide, ce qui assainit la relation entre le crypto-actif ETH et le réseau Ethereum.

Conclusion

Comme vous pouvez le voir, EIP-1559 va grandement améliorer l’expérience utilisateur en matière de traitement des transactions sur Ethereum. Bien sûr, la plupart des gens se concentrent sur le mécanisme de destruction des frais de base (et nous n’y échappons pas), mais les bénéfices globaux d’EIP-1559 vont bien au-delà et auront un impact positif sur les utilisateurs finaux. Si vous souhaitez étudier plus en profondeur EIP-1559, vous pouvez consulter cette compilation de ressources de Tim Beiko.

Passez une excellente soirée et à demain,
Anthony Sassano

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Traduction par PhilH, relecture par Charles 53300 et Noé Curtz, édition sur The Daily Gwei par CookingCryptos.

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FAQ publiée par Vitalik Buterin sur https://notes.ethereum.org/@vbuterin/BkSQmQTS8, traduite par Jean Zundel.

Bien sûr, le lancement réussi d’Eth2 a occupé tous les esprits ces dernières semaines, mais les travaux se poursuivent sur tous les fronts. L’EIP 1559, en discussion depuis plusieurs mois, représente une évolution majeure en changeant fondamentalement le fonctionnement des fees, les frais de transaction.

Qu’est-ce que l’EIP 1559 ?

L’EIP 1559 est une proposition visant à réformer le marché des frais d’Ethereum, avec les changements clés suivants :

• La limite actuelle de 10 millions de gaz est remplacée par deux valeurs : un «objectif moyen à long terme» (10 millions), et un «plafond ferme par bloc» (20 millions) ;
• Il existe un BASEFEE (qui est brûlé) que les transactions doivent payer, qui est ajusté bloc par bloc dans le but de cibler une valeur telle que la consommation moyenne de gaz du bloc reste autour de 10 millions.

En substance, alors que toute la volatilité à court terme de la demande d’espace de transaction à l’intérieur d’un bloc se traduit actuellement par une volatilité des frais de transaction, une partie se traduirait alors par une volatilité de la taille des blocs.

En quoi l’EIP 1559 est-elle bénéfique ?

Pour citer un ancien article :

Le statu quo des marchés des frais de transaction pose trois problèmes majeurs :

• Inadéquation entre volatilité des niveaux de frais de transaction et coût social des transactions : les frais de transaction sur les chaînes de blocs publiques établies, dont l’utilisation est suffisante pour que les blocs soient pleins, tendent à être extrêmement volatils. Sur Ethereum, les frais minimums tournent généralement autour de 2 gwei (10⁹ gwei = 1 ETH), mais ils peuvent parfois monter jusqu’à 20 à 50 gwei, voire 200 gwei en une occasion : https://etherscan.io/chart/gasprice. Il est clair que cela engendre une certaine inefficacité car il est absurde de supposer que le coût supporté par le réseau pour accepter une transaction supplémentaire dans un bloc soit 100 fois plus élevé lorsque le prix du gaz est de 200 gwei que lorsqu’il est de 2 gwei ; dans les deux cas, il s’agit d’une différence entre 8 millions de gaz et 8,02 millions de gaz ;
• Inefficacités des enchères de premier prix : voir https://ethresear.ch/t/first-and-second-price-auctions-and-improved-transaction-fee-markets/2410 pour un compte rendu détaillé. En bref, dans l’approche actuelle, les émetteurs publient une transaction avec une redevance, les mineurs choisissent les transactions les plus rémunératrices et chacun paie ce qu’il offre. Cette approche est bien connue dans la littérature sur les mécanismes d’incitation pour être très inefficace, nécessitant des algorithmes complexes d’estimation des frais ; ces algorithmes finissent souvent par ne pas très bien fonctionner, ce qui entraîne fréquemment des frais excessifs. Voir également https://blog.bitgo.com/the-challenges-of-bitcoin-transaction-fee-estimation-e47a64a61c72, la description par un core développeur Bitcoin des défis entraînés par le statu quo de l’estimation des frais ;
• Instabilité des chaînes de blocs sans récompense en bloc : à long terme, les chaînes de blocs où il n’y aura pas d’émission (y compris Bitcoin et Zcash) ont actuellement l’intention de récompenser les mineurs par les frais des transactions. Toutefois, des résultats connus montrent que cela risque d’entraîner une grande instabilité, en incitant à miner des «blocs frères» pour voler les frais de transaction, ouvrant ainsi des vecteurs d’attaque par minage égoïste beaucoup plus puissants, etc. Il n’existe actuellement aucune mesure efficace d’atténuation de ce phénomène.

L’EIP 1559 présente ces avantages :

• Il atténue les inefficacités économiques dues à l’inadéquation des coûts sociaux en raison de la volatilité des frais. L’argument économique est assez nuancé ; voir en particulier les pages 16 à 20 du document dont le lien figure sur https://ethresear.ch/t/draft-position-paper-on-resource-pricing/2838 (bien que je recommande de lire l’ensemble du document) pour une argumentation détaillée sur les raisons de cette situation. Intuitivement, le mécanisme d’ajustement des frais fonctionne comme un frais fixe à court terme et un plafond à long terme, et il s’avère qu’en raison des arguments avancés dans cet l’article de Martin Weitzman (en 1974), des frais fixes sont probablement préférables à un plafond dans les conditions où, fondamentalement, toutes les blockchains publiques sont aujourd’hui en place.
• Il remplace la vente aux enchères par une vente à prix fixe (sauf pendant de courtes périodes où les blocs se remplissent complètement jusqu’à ce que les frais rattrapent leur retard), ce qui élimine les inefficacités de la vente aux enchères au premier prix et rend l’estimation des frais extrêmement simple : calculez les frais f pour le bloc suivant, si vous pouvez vous le permettre, payez-les, sinon ne le faites pas.
• Il crée un mécanisme similaire à une récompense permanente par bloc (le 1/N provenant du pot), ce qui atténue bon nombre des problèmes d’instabilité liés aux chaînes de blocs fonctionnant uniquement sur les frais sans nécessiter de véritable émission permanente.

Un autre avantage sous-estimé de l’EIP 1559 est qu’il permet de mesurer les prix du gaz de manière sûre. Aujourd’hui, le simple fait de regarder les prix du gaz sur la chaîne et de les utiliser comme indice est exploitable, car les mineurs peuvent inclure des transactions fictives à très faible ou très forte redevance, où la redevance se ferait à eux-mêmes. Mais en vertu de l’EIP 1559, le BASEFEE ne peut être manipulé qu’à un coût élevé, car les transactions fictives exigeraient même du mineur qu’il paie des frais (qui sont brûlés).

Les marchés actuels des frais sont-ils vraiment si inefficaces ?

Oui, la différence entre le prix moyen du gaz et le dixième centile du prix du gaz dans un bloc normal est d’environ 3 fois pour la médiane et de 5 à 8 fois pour la moyenne. Les gens paient trop, en masse, inutilement.

Toute personne qui ne paie pas trop subit un retard de 1 à 2 minutes, voire plus, et ce retard ne profite en fait à personne ; la charge totale de la chaîne est la même, qu’une unité de charge donnée atteigne la chaîne au temps N ou au temps N + 60. Il n’y a aucun avantage social réel à favoriser des participants «exprimant une préférence pour la rapidité» dans le mécanisme du marché des frais, du moins dans des conditions normales ; il s’agit d’une perte parfaitement inutile. Il vaudrait mieux pour nous tous que davantage de transactions soient incluses immédiatement, ce que permet l’EIP 1559.

Pourquoi ne pas simplement utiliser la deuxième enchère (ou une k-ième enchère) pour résoudre les inefficacités de la meilleure enchère ?

Les enchères au k-ième prix (où chacun paie un prix de gaz égal au prix le plus bas qui était inclus dans le bloc) sont effectivement «efficaces» dans une analyse économique traditionnelle*, mais elles ont le défaut d’être vulnérables à la collusion.

* Oui, bien sûr, techniquement, il faut utiliser le prix du gaz le plus élevé qui n’est pas inclus dans le bloc ; mais en pratique, étant donné que la plupart des blocs Ethereum comportent des centaines de transactions, la différence serait négligeable.

L’EIP 1559 pourrait-elle faire courir le risque de surcharger les nœuds et les mineurs pendant les périodes de forte utilisation ?

EIP 1559 peut tout au plus multiplier par 2 la taille des blocs, même à court terme. Chaque «bloc complet» (c’est-à-dire un bloc dont le gaz est 2x la TARGET) augmente le BASEFEE de 1,125x, donc une série de blocs complets constants augmentera le prix du gaz par un facteur 10 tous les ~20 blocs (~4,3 min en moyenne). Par conséquent, les périodes de forte charge sur la chaîne ne dureront pas plus de 5 minutes.

Notez qu’actuellement, les périodes de doublement de la charge durant 5 minutes se produisent déjà aléatoirement environ une fois tous les ~63888 blocs (~10 jours) en raison de la variance du taux de production des blocs. L’introduction de l’EIP 1559 n’entraînerait donc pas un niveau de charge sans précédent dans le système.

En outre, la limite de gaz de 10 millions, pas plus, est justifiée dans une large mesure non par des limites strictes du réseau (les taux d’oncles sont proches des plus bas niveaux historiques, bien que les risques pour les nœuds non-mineurs tels que les nœuds de bootstrap puissent être plus élevés), mais par des préoccupations fondamentalement long terme :

• Risque de centralisation par des taux d’oncles un peu plus élevés : si les taux d’oncles grimpaient jusqu’à 20%, cela profiterait de manière disproportionnée aux grands bassins bien connectés ;
• Limites en taille de l’état ;
• Difficulté de synchronisation après une courte période hors ligne.

Dans ces trois cas, ce qui importe n’est pas la limite supérieure de la capacité dans une fenêtre de temps très courte, mais plutôt la capacité moyenne à long terme. Le fait que les taux d’oncles soient de 2% pendant les heures impaires et de 18% pendant les heures paires aurait le même effet sur les trois cas précités, car les taux d’oncle sont toujours de 10%. Étant donné que l’EIP 1559 limite toujours la consommation de gaz à long terme à une moyenne d’environ 10 millions par bloc, il n’affecte pas la moyenne à long terme.

À quoi ressemblerait un pic de consommation élevée avec l’EIP 1559 par rapport au statu quo ?

Considérons un «pic mathématiquement idéal» (par exemple, cela pourrait se produire dans la vie réelle en raison d’un événement soudain sur le marché conduisant à de nombreuses possibilités d’arbitrage sur les DEX, à des offres sur les CDP liquidés, etc.), où N * 10 millions de transactions de gaz, chacune avec un prix du gaz très très élevé, sont toutes diffusées.

Actuellement, cela conduirait à la situation suivante :

• Les prochains blocs N seraient exclusivement remplis de nouvelles transactions à prix élevés ;
• Ensuite, les autres transactions, ainsi que celles que les gens enverraient après le pic, seraient incluses dans l’ordre décroissant du prix du gaz.

Un «utilisateur normal» moyen devrait attendre plus de N blocs.

Examinons maintenant la situation avec l’EIP 1559 :

• Les blocs N/2 suivants seraient remplis exclusivement de nouvelles transactions «d’heure de pointe», chacune avec une quantité de gaz deux fois plus importante que la normale ;
• Si toutes les autres transactions sont envoyées avec un plafond de prix du gaz égal à l’ancien prix du gaz, les blocs N/2 suivants seraient vides, et après cela les choses reviendraient à la normale. Mais de manière réaliste, les transactions prioritaires fixeraient des plafonds de prix du gaz plus élevés et seraient incluses en premier, et les autres transactions plus tard.

Un «utilisateur normal» moyen devrait attendre quelque part entre N/2 et plus de N blocs.

Par conséquent, même en incluant la «période de récupération» après la période de pointe pendant laquelle la capacité des blocs serait inférieure à la normale, la plupart des transactions seraient incluses plus tôt.

Voici une simulation très grossière (il y a beaucoup d’hypothèses étranges ici, mais il est difficile de modéliser un système complet qui couvre à la fois les courbes de l’offre et de la demande et les temps d’attente) ; le tableau source est ici.

Statu quo :

EIP 1559 :

Que ferait l’EIP 1559 en cas de pics plus importants et plus prolongés (p. ex. pics d’une journée) ?

Pas beaucoup. Le BASEFEE augmenterait et il y aurait une courte période au début où quelques transactions seraient plus rapides, mais après cela, le marché des frais fonctionnerait comme dans des conditions «ordinaires», à un niveau de frais plus élevé. Le principal avantage de l’EIP 1559 en matière de pics est que les dommages causés par l’inefficacité des marchés de frais ordinaires sont amplifiés lorsque les frais sont élevés, de sorte qu’il devient plus important d’avoir un marché des frais qui fonctionne.

Pourquoi limit = cible * 2 ? Pourquoi pas 4 ? Ou 8 ?

Plus le rapport limite / cible est élevé, plus les avantages de l’EIP 1559 en termes d’efficacité du marché des frais sont importants. Cela dépend de l’amplitude des pics à court terme que nous sommes prêts à accepter ; 2x est assez prudent. Nous pourrions même lancer l’EIP 1559 avec un rapport limite / objectif de 2 pour commencer, et l’augmenter au fil du temps si nous voyons que le réseau fonctionne bien même en cas de pics à court terme.

Pourquoi les mineurs incluraient-ils des transactions ?

L’EIP comprend un «pourboire» que les émetteurs de transactions peuvent inclure pour le mineur. Ce pourboire sert à deux choses : premièrement, s’il y a subitement beaucoup plus de transactions que prévu, les mineurs incluront d’abord les transactions avec un pourboire plus élevé, de sorte que le mécanisme de priorisation basé sur les frais reste finalement actif. Deuxièmement, il compense le risque d’oncles pour les mineurs (le risque accru que leur bloc ne soit pas inclus dans la chaîne principale parce que l’ajout d’une transaction supplémentaire le ralentira).

Le calcul du niveau de pourboire qui compense le risque d’oncle donne environ 0,8 gwei (les blocs oncles obtiennent en moyenne une récompense de 1,67 ETH au lieu de la base de 2 ETH, ce qui représente une perte de ~0,33 ETH = 330m gwei, 10 millions de blocs de gaz ajoutent ~0,025 au taux d’oncles par rapport aux blocs vides, donc le coût prévu du gaz est = 330m / 10m * 0,025 = 0,825 gwei) et les mineurs se fixent effectivement cette valeur lorsque la chaîne est vide.

Ce niveau de pourboire est indépendant du BASEFEE, de sorte que les clients peuvent en toute confiance fixer 1-1,5 gwei et s’attendre à ce que leurs transactions soient acceptées.

Comment les portefeuilles peuvent-ils choisir les pourboires ? Y a-t-il un risque de guerre des enchères pour les pourboires ?

Les portefeuilles pourront simplement choisir les pourboires en examinant quels pourboires ont été acceptés dans le passé sur la chaîne et en augmentant leur pourboire s’ils constatent qu’une transaction qu’ils envoient n’a pas été acceptée immédiatement. Notez que dans des «conditions normales», il n’y a aucune raison de fixer un pourboire supérieur au strict minimum.

En cas de congestion soudaine, les pourboires se transforment en guerre d’enchères ; les portefeuilles peuvent détecter la congestion et, dans ce cas, ils peuvent offrir aux utilisateurs la possibilité de fixer une priorité faible ou élevée pour leur transaction.

Qu’est-ce que le mécanisme d’escalator ? Comment peut-il être combiné avec le PEI 1559 ?

Le mécanisme d’escalator est une proposition de réforme différente des frais de transaction dans laquelle, au lieu de spécifier des frais uniques, les utilisateurs spécifient leurs frais comme une fonction, généralement avec un début, une augmentation par bloc et un maximum, par exemple «5 gwei si cette transaction est incluse dans le bloc 10123456, ajouter 1 gwei pour chaque bloc suivant (par exemple 8 gwei si inclus dans le bloc 10123459), jusqu’à un maximum de 100 gwei».

Il s’agirait de quatre paramètres : frais de début, bloc de début, incrément par bloc, frais maximum.

L’objectif est d’être «plus sécurisé» envers les erreurs d’estimation des frais, car si les frais s’avèrent trop bas, ils augmenteront naturellement au fil du temps jusqu’à ce que la transaction soit incluse. Dans le contexte de l’EIP 1559, cela pourrait être utilisé pour fixer le pourboire. Le fait que le pourboire se situerait généralement dans une fourchette constante signifie que même un portefeuille n’utilisant que des paramètres fixes pour l’escalator donnerait des résultats assez corrects aux utilisateurs.

Les mineurs ne seront-ils pas incités à s’associer pour faire baisser le BASEFEE en limitant le remplissage de leurs blocs à moins de la moitié ?

En général, l’efficacité ce genre de stratégies est limitée, car à moins que presque tout le monde ne soit de connivence, une transaction non incluse dans un bloc sera incluse dans le bloc suivant ; l’effet de cette action sur le BASEFEE à long terme sera donc négligeable.

Toutefois, les mineurs peuvent mettre en place une sorte de «tarification monopolistique». Supposons que les émetteurs de transactions soient prêts à payer des frais supplémentaires pour éviter d’être retardés d’un bloc. Les mineurs peuvent refuser d’inclure les transactions qui ne comportent pas un pourboire minimum T ; ils perdent une partie de leurs revenus, mais gagnent à ce que les émetteurs augmentent leurs frais s’ils évaluent la probabilité supplémentaire que vous soyez le prochain mineur et qu’ils incluent leur transaction de manière suffisamment élevée. Cette stratégie est fortement défavorable au mineur : il subit le coût total de la perte de revenus, mais ne gagne qu’une petite partie de l’augmentation des frais de transaction que d’autres envoient.

Notez que même si un mineur réussit avec cette stratégie, il augmentera les revenus des autres mineurs plus qu’il n’augmentera ses propres revenus (car les autres mineurs profitent des pourboires plus élevés en raison de vos actions), et il ne s’agit donc pas d’un vecteur de centralisation.

Cela ne ramènera pas le BASEFEE à zéro, mais permettra d’atteindre un équilibre où le BASEFEE constituera toujours la majeure partie des frais et les pourboires le complétant. En effet, à moins que les mineurs ne soient tous de connivence (auquel cas nous avons des problèmes plus importants), les mineurs subissent la totalité des coûts, hors transactions, mais ne bénéficient que partiellement des avantages liés à l’augmentation des pourboires.

Si le risque que les mineurs déploient une telle stratégie reste inacceptable, nous pouvons affecter une partie (par exemple 50%) des recettes de l’EIP 1559 à un fonds commun dont un petit pourcentage est prélevé sur chaque bloc pour être ajouté à la récompense de bloc des mineurs ; cela garantit que les mineurs bénéficient d’un BASEFEE élevé, ce qui réduit encore les gains d’une telle attaque.

Voici, schématisée, une proposition de modification de l’EIP allant dans ce sens :

• Définir le compte 0x35 comme FEE_SMOOTHING_BUFFER, et définir FEE_SMOOTHING_CONSTANT = 8192 ;
• Ajouter un terme supplémentaire à la récompense en bloc (ajouté en même temps que la récompense en bloc de base et les récompenses oncle+neveu). Soit smoothing_reward = FEE_SMOOTHING_BUFFER.balance // FEE_SMOOTHING_CONSTANT. Transférer smoothing_reward wei de FEE_SMOOTHING_BUFFER vers block.coinbase ;
• Après l’application des récompenses du bloc, la moitié des frais EIP-1559 de ce bloc (arrondis à l’inférieur) est ajoutée au solde de FEE_SMOOTHING_BUFFER. Le reste (c’est-à-dire la moitié arrondie à l’unité supérieure) est brûlé.

Notez que dans un contexte de preuve d’enjeu, il serait souhaitable de mettre en place des élections à bulletins secrets des dirigeants ainsi que des sanctions en cas de révélation prématurée, afin d’empêcher les validateurs d’acquérir la réputation de n’accepter que des pourboires élevés et d’en tirer eux-mêmes tout le bénéfice, car les émetteurs de transactions sauraient quels validateurs vont bientôt créer des blocs.

Autres ressources

Le document original : https://ethresear.ch/t/first-and-second-price-auctions-and-improved-transaction-fee-markets/2410

Thread de ethresear.ch sur les simulations de Barnabe : https://ethresear.ch/t/eip-1559-simulations/7280

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Bitcoin est un concept de monnaie numérique fonctionnant sur Internet qui a été créé en 2008 par Satoshi Nakamoto. Mis en application à partir du 3 janvier 2009, il a parcouru un long chemin qui l’a mené à devenir ce qu’il est aujourd’hui, à la fois d’un point de vue technique, économique et social. Néanmoins, il existe toujours des incompréhensions à son égard, y compris chez ceux qui pensent avoir saisi ses principes de base. C’est en particulier le cas de son modèle de sécurité qui reste flou pour beaucoup de personens.

Dans Bitcoin, une foule de notions interviennent. Le système est fondé sur un réseau public et décentralisé de nœuds qui font tourner un logiciel open source. Ces nœuds vérifient des opérations cryptographiques et entretiennent un registre distribué et horodaté appelé la chaîne de blocs, registre où sont enregistrées toutes les transactions d’une unité de compte, le bitcoin. Au sein de ce réseau, un certain nombre d’acteurs, appelés des mineurs, utilisent la puissance de calcul de leurs machines afin de valider les transactions effectuées par le réseau, et reçoivent en échange une rémunération en bitcoins. Tout cela forme un tout harmonique qui permet à Bitcoin d’exister depuis quasiment douze ans.

Cependant, ce qui sécurise Bitcoin, ce n’est pas la cryptographie, la chaîne de blocs, le logiciel libre, la décentralisation ou la puissance de calcul. Ce qui sécurise Bitcoin, c’est l’action combinée d’individus, de personnes de chair et d’os mues par leurs intérêts, de gens qui prennent des décisions et qui s’exposent à des risques personnels. Bitcoin est en effet un système économique et, en tant que tel, base sa sécurité sur le comportement intéressé des êtres humains¹.

 

Qu’est-ce qui préserve la qualité de l’infrastructure logicielle ?

Bitcoin est un protocole de communication qui permet l’existence et la circulation d’une unité de compte numérique, le bitcoin. Ce protocole est un ensemble de règles et ne peut donc pas directement être utilisé par un individu : il faut pour cela qu’il existe une implémentation logicielle, à savoir un programme qui respecte et vérifie ces règles.

L’écosystème autour de Bitcoin repose donc sur ces implémentations logicielles, qui peuvent être complètes (nœuds du réseau) ou partielles (portefeuilles légers). Bien évidemment, les implémentations complètes sont les plus essentielles à la sécurité de Bitcoin, puisque ce sont elles qui servent à valider les transactions et à miner les blocs. En particulier, Bitcoin Core, l’implémentation de référence de Bitcoin (BTC), joue un rôle central dans l’infrastructure du réseau.

Comme tous les programmes informatiques complexes, Bitcoin Core n’est pas exempt de faiblesses, ce qui au cours de son histoire s’est matérialisé par deux incidents majeurs :

• En août 2010, une faille dans le système des transactions (value overflow) avait permis à une personne de créer plus de 184 milliards de bitcoins à partir de rien ! Cet incident avait heureusement pu être corrigé dans les heures qui avaient suivi grâce à la mobilisation des mineurs qui avaient appliqué un patch correctif. À l’époque, cela n’avait pas été dommageable pour Bitcoin, qui ne gérait que peu de valeur.
• En mars 2013, un défaut contenu dans la mise à jour du code avait provoqué la séparation accidentelle du réseau pendant plusieurs heures. Bitcoin était alors beaucoup plus utilisé et cette séparation momentanée avait notamment entraîné la réalisation d’une double dépense par un utilisateur.

C’est pour cela qu’il est crucial que le logiciel derrière Bitcoin soit bien maintenu, optimisé, amélioré. Bitcoin représente aujourd’hui près de 300 milliards de dollars et déplace des dizaines de milliards de dollars chaque jour, et par conséquent il serait désastreux qu’un dysfonctionnement majeur survienne.

Pour assurer la sécurité du logiciel, il existe donc des dizaines de personnes, identifiées ou anonymes, qui s’attellent à scruter et à perfectionner le code, à temps plein ou à temps partiel. Puisque Bitcoin Core est un logiciel libre disponible en source ouverte sur Internet, n’importe qui peut consulter le code, vérifier qu’il est conforme au résultat attendu ou même proposer de le modifier pour l’améliorer ! Tel que l’expliquait Satoshi Nakamoto en décembre 2009 :

Être accessible en source ouverte signifie que n’importe qui peut examiner le code de manière indépendante. S’il s’agissait d’une source fermée, personne ne pourrait vérifier la sécurité. Je pense qu’il est essentiel pour un programme de cette nature d’être open source.

Cette ouverture, couplée à une dette technique limitée, donne à Bitcoin une sûreté plus grande que de nombreux systèmes informatiques. En effet, au vu des sommes en jeu, la récompense pour l’exploitation réussie d’une faille dans le code serait énorme, ce qui renforce la confiance qu’on peut avoir dans le logiciel au cours du temps (effet Lindy).

De plus, les failles dans le code sont, outre leur rareté, le plus souvent très subtiles, ce qui fait que ce sont les développeurs bienveillants qui les découvrent et qui les rapportent. On peut par exemple citer le bogue d’inflation trouvé et révélé en septembre 2018 par Awemany, développeur pour Bitcoin Unlimited, ou la faille permettant des attaques par déni de service rapportée en juin 2018 par Braydon Fuller, développeur pour Bcoin, et révélée publiquement plus deux ans plus tard, en septembre 2020.

Enfin, il faut spécifier que l’infrastructure logicielle n’est pas maintenue gratuitement et qu’elle est soutenue financièrement par les organisations et les individus dont l’activité dépend de la qualité du fonctionnement du réseau. C’est ainsi que des entreprises impliquées dans Bitcoin acceptent de rémunérer les principaux développeurs de Bitcoin Core, pas par charité, mais parce qu’elles ont quelque chose à gagner.

Tout ceci fait que la sécuité du logiciel s’améliore au cours du temps, que les vulnérabilités sont détectées et maîtrisées et que, en presque douze ans d’existence, seules deux d’entre elles ont provoqué un incident majeur. Bitcoin ne repose donc pas sur des logiciels magiques qui fonctionneraient parfaitement bien, mais sur l’action des développeurs qui maintiennent des implémentations faillibles et sur l’aide des mécènes qui financent ce développement.

 

Qu’est-ce qui assure le bon traitement des transactions ?

Bitcoin permet à quiconque d’envoyer des fonds à n’importe qui d’autre, quel que soit le moment, où que se trouve le destinataire dans le monde pourvu qu’il dispose d’un accès à Internet. Il est ainsi résistant à la censure, c’est-à-dire qu’il est très difficile pour une entité d’empêcher arbitrairement une transaction d’être réalisée.

La résistance à la censure est très importante car si Bitcoin n’avait pas cette propriété, il ne pourrait tout simplement pas survivre. Il deviendrait en effet un système bancaire comme un autre, soumis aux réglementations invasives des États : il devrait s’adapter à l’instar de PayPal, ou mourir sous les coups des interventions étatiques, destin funeste qu’ont connu e-gold ou Liberty Reserve en leur temps.

Le bon traitement des transactions dans Bitcoin implique donc deux garanties qui le distinguent des systèmes bancaires traditionnels :

• Toute transaction qui paie un montant correct de frais ne peut pas être délaissée (sécurité a priori) ;
• Toute transaction qui a été confirmée doit demeurer dans le registre et ne peut pas faire l’objet d’une double dépense (sécurité a posteriori).

Ce bon traitement est assuré par ce qu’on appelle le minage. Les mineurs, qui font partie du réseau, reçoivent les transactions des utilisateurs et les incluent dans des blocs. Ils rattachent ces blocs à la chaîne par la résolution d’un problème mathématique nécessitant une dépense d’énergie électrique (preuve de travail) et sont en échange récompensés par les bitcoins nouvellement créés (6,25 bitcoins par bloc actuellement) et par les frais payés par les transactions. Pour déterminer la chaîne valide les nœuds suivent le principe de la chaîne la plus longue, c’est-à-dire qu’ils considèrent que la chaîne contenant le plus de preuve de travail (grosso modo celle avec le plus de blocs) est la chaîne valide. Cela permet au réseau d’arriver à un consensus sur l’état du système.

Bitcoin repose donc sur la dépense d’énergie pour fonctionner, car c’est elle qui détermine le caractère infalsifiable de la chaîne et des bitcoins créés. Le taux de hachage, qui désigne le nombre de calculs par seconde réalisés par le réseau, atteint aujourd’hui les 130 EH/s, à savoir 130 milliards de milliards de calculs par seconde. Cette considérable force de calcul consomme aujourd’hui, selon certaines estimations, plus de 82 TWh par an, soit une dépense énergétique égalant la consommation d’électricité de pays comme la Belgique ou la Finlande.

 

 

Néanmoins, en dépit de son rôle central, ce n’est pas sur cette énergie que se fonde la sécurité du minage. En effet, la sécurité vient de la concurrence entre les mineurs, et pas de l’énergie totale dépensée. Comme l’écrivait Satoshi Nakamoto dans le livre blanc de Bitcoin en 2008 :

Le système est sécurisé tant que les nœuds honnêtes contrôlent collectivement plus de puissance de calcul qu’un groupe de nœuds qui coopéreraient pour réaliser une attaque.

L’important ce n’est pas que le taux de hachage de Bitcoin soit le plus haut possible, c’est que les mineurs disposant d’une puissance de calcul non négligeable soient « honnêtes », c’est-à-dire qui soient prêts à miner systématiquement toutes les transactions payant un montant correct de frais (pas de censure a priori) et à toujours construire leurs blocs à partir de la plus longue chaîne (pas de réorganisation de chaîne).

Imaginons (cas pessimiste) que les États membres de l’ONU se mettent d’accord sur la dangerosité de Bitcoin et décrètent l’interdiction de certaines transactions sur Bitcoin, les transactions de mélange de pièces au nom de la lutte contre le blanchiment d’argent par exemple. Dans ce cas, les mineurs pourraient être soumis à de fortes pressions de la part de leurs autorités respectives, et devraient faire le choix de continuer à être honnêtes en se déplaçant dans un pays non concerné ou en minant illégalement, ce qui constitue dans les deux cas un risque, ou de devenir des attaquants en suivant la loi. Cette réglementation des mineurs par les États permettrait, si leur matériel représentaient plus de la moitié de la puissance de calcul du réseau, d’empêcher toute confirmation d’une transaction illégale par le biais d’une attaque des 51 % mondiale.

La solution au problème proviendrait des individus et des groupes d’individus qui seraient prêts à miner des transactions déclarées comme illégales, et qui resteraient donc honnêtes du point de vue de Bitcoin. Le risque pris par ces mineurs pourrait alors être compensé par les frais des transactions censurées, qui pourraient s’avérer être très élevés, surtout si des montants astronomiques étaient en jeu.

C’est pour cela que la bon fonctionnement des transactions vient du comportement des mineurs, pas uniquement de la puissance de calcul du réseau. Pour que Bitcoin soit correctement sécurisé, il faut donc que les mineurs soient nombreux (partage du risque) et se trouvent à des endroits différents du monde (décentralisation).

 

 

 

Qu’est-ce qui garantit la limite des 21 millions de bitcoins ?

Lorsqu’on entend parler du bitcoin, il ne faut pas attendre longtemps avant que sa politique monétaire singulière soit évoquée. Le bitcoin suit en effet un processus d’émission très précis qui limite sa quantité d’unités en circulation à 21 000 000 : les fameux 21 millions de bitcoins.

Bien que le principe soit brièvement décrit dans le livre blanc, cette politique monétaire n’a été définie rigoureusement par Satoshi Nakamoto que le 8 janvier 2009 dans son annonce du lancement de Bitcoin :

La circulation totale sera de 21 000 000 de pièces. Elle sera distribué aux nœuds du réseau lorsqu’ils créeront des blocs, le montant étant divisé par deux tous les 4 ans.

les 4 premières années : 10 500 000 pièces
les 4 années suivantes : 5 250 000 pièces
les 4 années suivantes : 2 625 000 pièces
les 4 années suivantes : 1 312 500 pièces
etc…

Cela fait du bitcoin une monnaie dure à produire à l’inverse des monnaies fiat imposées par les États, comme l’euro ou le dollar, dont la gestion de la masse monétaire est déléguée à des banques centrales. Bitcoin donne ainsi aux individus la possibilité d’épargner une monnaie qui ne perd pas en valeur au cours du temps, et qui empêche au passage les acteurs financiers proches du pouvoir de profiter de l’effet Cantillon.

La politique monétaire du bitcoin constitue donc une propriété révolutionnaire qui n’a même pas été appliquée par le passé et beaucoup la mettent en valeur comme une propriété gravée dans le marbre qui ne pourrait absolument pas être modifiée. Néanmoins ce n’est pas le cas, et cette « résistance à l’inflation » doit être, tout comme la résistance à la censure, sécurisée par des individus qui agissent en ce sens.

Bitcoin est un protocole de communication, un ensemble de règles qui permettent à des gens de transférer de la valeur entre eux, et en cela il peut évoluer. Les règles de consensus qui définissent Bitcoin ne sont en effet pas figées et peuvent faire l’objet de changements, comme l’ont montré les différentes améliorations qui ont jalonné l’existence de Bitcoin telles que P2SH, les verrous temporels ou SegWit.

De plus, l’évolution du protocole peut se faire dans un sens non prévu originellement, ce qui a eu lieu à de multiples reprises dans l’histoire des cryptomonnaies.

En juin 2016, Ethereum a ainsi violé l’immuabilité de sa propre chaîne en annulant le piratage d’un contrat autonome (TheDAO) où 3,6 millions d’éthers, qui représentaient plus de 45 millions d’euros. Cette somme dérobée représentait 4,4 % de la quantité totale d’éthers en circulation, et une majorité économique (à commencer par Vitalik Buterin) a donc décidé de revenir sur ce transfert le 20 juin. Un groupe dissident a refusé, ce qui a créé une autre chaîne où le piratage était toujours présent, qui s’appelle aujourd’hui Ethereum Classic.

De même, Bitcoin a changé depuis ses débuts et n’est plus le même qu’en 2011. Le principal changement n’est pas un modification du protocole en soi, mais un changement de vision : les visions d’une monnaie d’échange et d’un moyen de transfert anonyme, qui étaient prédominantes aux débuts de Bitcoin, se sont estompées au profit de la vision d’un or numérique qui servirait de monnaie de réserve. Même si les premières visions subsistent au travers du projet Lightning et des logiciels dédiés à la confidentialité (Wasabi, Samourai, JoinMarket), elles sont devenues néanmoins minoritaires dans la communauté de Bitcoin. En effet, les gens s’enthousiasment plus aujourd’hui pour les investissements de grandes entreprises comme MicroStrategy et Square, ou pour l’intégration 100 % custodiale du bitcoin dans PayPal, que pour l’échange commercial ou pour l’usage réalisé sur le dark web.

 

 

Ce changement de narration s’est accompagné d’un maintien conservateur du protocole, notamment par le biais d’une restriction de sa capacité transactionnelle. Cette restriction a pour effet de préserver la décentralisation du minage donc la sécurité de la chaîne, mais aussi d’accroître considérablement les frais de transaction payés par les utilisateurs, qui peuvent actuellement être de plusieurs euros en moyenne pour un traitement rapide par le réseau².

Face à ces changements, nous sommes donc en droit de nous demander quelle est la force qui empêche la politique monétaire de Bitcoin d’être modifiée, ce qui nous amène naturellement à la question plus générale de la gouvernance de Bitcoin, c’est-à-dire la manière dont il est dirigé. Qui décide de l’avenir du protocole ?

D’une part, certains pensent que la gouvernance est la prérogative des développeurs du protocole, que ceux-ci sont en charge de ce qui doit ou non être intégré. Pour Bitcoin, ce serait le cas de l’implémentation de référence, Bitcoin Core, et de son mainteneur principal, Wladimir van der Laan, qui possèdent les droits sur le dépôt GitHub. Il est en effet vrai que les développeurs ont une certaine influence sur le protocole en acceptant ou en refusant d’inclure une modification : par effet d’inertie, ils ont un poids dans les choix qui vont être faits, car tout changement non consenti par eux devrait être implémenté par une nouvelle équipe peut-être moins expérimentée et moins bien financée. Néanmoins, si un changement majeur et controversé en venait à être proposé (comme le serait probablement une violation de la politique monétaire du bitcoin), les développeurs n’auraient aucune chance de voir leur modification être acceptée. C’est notamment ce qui s’est passé pour Bitcoin ABC, l’implémentation principale du protocole Bitcoin Cash, qui se voit aujourd’hui être exclue pour avoir tenté de rediriger 8 % de la récompense de bloc à ses fins.

D’autre part, une opinion assez répandue suppose que ce sont les mineurs qui doivent décider de l’évolution du protocole, notamment par le biais de votes proportionnés à leur puissance de calcul. Ces mineurs sont en effet garants de l’intégrité de la chaîne de blocs et possèdent un rôle majeur dans Bitcoin. Il est donc évident qu’une version de Bitcoin privilégiée par les mineurs a plus de chances de prospérer qu’une version concurrente qui serait plus sensible à la censure. Cependant, ce ne sont pas les mineurs qui possèdent le réel pouvoir sur le protocole, pour la simple et bonne raison que ce ne sont pas eux qui contribuent à valoriser l’unité de compte. En raisonnant par l’absurde, on pourrait dire que si les mineurs étaient réellement en charge du protocole, le système économique de Bitcoin serait voué à l’échec : ils seraient en effet incités à augmenter leurs revenus par la création monétaire à l’instar des banques centrales.

Tout ceci nous amène à la troisième catégorie d’acteurs impliqués dans Bitcoin : les utilisateurs, ou plutôt les marchands, c’est-à-dire les personnes qui acceptent le bitcoin comme moyen de paiement pour un bien ou un service. Cette catégorie des marchands est à prendre au sens large et inclut, outre les commerçants classiques, les épargnants et les spéculateurs qui échangent de l’euro contre du bitcoin. Le fait est que ce sont ces utilisateurs qui, par l’usage direct ou indirect d’un nœud complet, décident réellement de la direction dans laquelle Bitcoin doit aller, car ce sont eux qui apportent de la valeur au bitcoin.

Lorsqu’en novembre 2017 il a été question de doubler la capacité transactionnelle de Bitcoin par le biais d’une mise à niveau appelée SegWit2X, les utilisateurs ont refusé. Cette proposition, soutenue par la majorité des mineurs et par une grande part des entreprises du milieu, a été annulée avant son activation au vu de l’impopularité de celle-ci. Ainsi, c’est le sectarisme des utilisateurs et des détenteurs de bitcoins, attisé par un certain nombre d’influenceurs, qui a prévalu dans l’affaire, chose que pressentait Satoshi Nakamoto dès décembre 2010 :

Les utilisateurs de Bitcoin pourraient devenir de plus en plus sectaires à propos de la limitation de la taille de la chaîne pour que son accès reste facile pour beaucoup d’utilisateurs et pour les petits appareils.

Le modèle économique de Bitcoin est ainsi protégé par ces marchands qui, par le biais d’une conservation plus ou moins longue, sont incités à faire en sorte que la valeur du bitcoin ne baisse pas, et même qu’elle augmente. Il est donc dans leur intérêt de ne pas modifier la politique monétaire déflationniste du bitcoin. De plus, la limite des 21 millions de bitcoins est un point de Schelling fort qui dévantagerait toute tentative de changement.

Néanmoins, ce modèle n’est pas magique et, tout comme le minage, repose essentiellement sur la résistance individuelle des marchands aux pressions, qu’elles soient intérieures (la proposition d’une émission monétaire pour protéger la chaîne par exemple) ou extérieures.

Le cas d’une pression extérieure est le plus parlant. De manière pessimiste, on pourrait imaginer qu’un décret appliqué par les États membres de l’ONU impose par la loi une création monétaire qui reviendrait à une banque centrale mondiale, et qui rendrait illégale la version déflationniste de Bitcoin. Dans ce dernier cas, le destin de Bitcoin serait entre les mains aux marchands, qui devraient faire preuve de courage en refusant ce décret et en acceptant le bitcoin interdit, soit en toute illégalité dans leur pays, soit dans un pays non concerné.

Ainsi, à l’instar du bon traitement des transactions qui est garanti par les mineurs et renforcé par la décentralisation du minage, la défense de la politique monétaire est assurée par les marchands et affermie grâce à leur degré d’indépendance : moins il y a de marchands capables de continuer leur activité dans l’illégalité ou depuis des lieux non réglementés, notamment par la gestion de leur propre nœud complet, moins le bitcoin est résistant à l’inflation.

 

Conclusion

Bitcoin est un système économique basé sur l’action d’individus libres. Sa sécurité ne provient donc pas des concepts sous-jacents à son fonctionnement comme la cryptographie, la chaîne de blocs, le logiciel libre, la décentralisation ou la puissance de calcul, mais de la volonté humaine des personnes qui œuvrent chaque jour à sa survie. Bitcoin ne serait pas là sans ses développeurs bienveillants, ses mineurs soucieux de la résistance de la chaîne et ses marchands prêts à tout pour conserver un protocole sain.

Bitcoin peut ainsi être dénigré, réglementé, interdit, attaqué, combattu, mais il ne pourra pas être détruit dans son principe tant qu’il y aura des gens derrière lui. C’est pourquoi sa communauté est si cruciale : même dans les pires moments de doute, il y aura toujours des personnes prêtes à programmer, à miner et à valoriser le bitcoin. Ainsi, malgré les restrictions imposées par les États et les efforts des banques centrales pour le singer, Bitcoin est là pour rester. Et c’est tant mieux.

 

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Notes

1. ↑ Je tire cette réflexion de la théorie d’Eric Voskuil et en particulier de son texte sur le principe du partage du risque dans lequel il observe que le risque individuel d’accepter ou de miner le bitcoin dépend du nombre de gens qui le prennent.

2. ↑ Ces deux changements, relatifs à Bitcoin et à Ethereum, ne sont pas forcément de mauvaises évolutions : le monde a probablement besoin d’une réserve de valeur à hauts frais très sécurisée et très stable (surtout lorsqu’on constate les derniers agissements des États et des banques centrales) et d’une plateforme de contrats autonomes qui puisse être modifiée socialement dans le cas où 5 % des fonds sont concernés. Néanmoins, ces changements indiquent que certains principes peuvent s’éroder et que les protocoles peuvent effectivement évoluer dans un sens non prévu originellement.

Mercredi 18 Novembre, Ethereum France reçoit Mamy Ratsimbazafy pour une présentation de l’Ethereum 2 à l’heure du déjeuner sur Youtube.

L’avènement d’Ethereum 2 est proche, c’est une question de semaines depuis que le contrat de dépôt pour participer à la preuve d’enjeu (Proof of Stake) d’Ethereum a été déployé le 4 novembre. La création du premier bloc de la beacon-chain, qui servira de coordinateur du réseau Ethereum 2, est prévue au plus tôt pour le mercredi 2 décembre 2020. 

Pour vous présenter tout ce que vous devez savoir sur cette évolution et répondre à vos questions, Ethereum France recevra l’un de ses core dev: le français Mamy Ratsimbazafy qui développe le client Ethereum 2 Nimbus chez Status.

Rendez-vous à 12h30 mercredi 18 novembre sur notre chaîne Youtube

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