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Le mĂ©canisme de consensus d’Ethereum aprĂšs la Fusion

By: Jean Zundel —

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 reprĂ©sente un changement majeur, tellement fondamental et aux implications tellement profondes qu’il a fallu 5 ans pour mettre en Ɠuvre le Merge, la fusion entre la couche d’exĂ©cution d’ETH1 et la couche de consensus d’ETH2. Exit le consensus Nakamoto, c’est un lointain dĂ©rivĂ© du consensus dit «classique» (depuis les premiers travaux de Leslie Lamport et al.) qui a Ă©tĂ© choisi en l’augmentant entre autres d’un roulement des validateurs actifs choisis alĂ©atoirement 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 mĂ©canismes 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 dĂ©taillĂ©e du modĂšle de consensus et de la preuve d’enjeu d’Ethereum ;
  • RĂ©cupĂ©ration aprĂšs attaques malveillantes de la part de la preuve d’enjeu d’Ethereum ;
  • RĂ©futation des arguments courants des anti-PoS ;
  • Aspects pratiques : la preuve d’enjeu liquide, la gestion de votre propre nƓud
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L’état actuel de la chaĂźne phare. Blocs produits exactement toutes les 12 secondes. Voir les donnĂ©es en direct sur https://beaconcha.in

MĂ©canismes de consensus : PoS, PoW, PoA

Un mĂ©canisme de consensus dĂ©finit la maniĂšre dont un rĂ©seau distribuĂ© de nƓuds dĂ©cide de l’état courant du rĂ©seau, des blocs qui se trouvent dans la chaĂźne ainsi que de leur ordre. La production de blocs est un terme gĂ©nĂ©rique qui dĂ©crit l’action de chercher dans la mempool pour rĂ©cupĂ©rer les transactions qui s’y trouvent en attente, les ordonner en blocs et attacher le nouveau bloc Ă  la blockchain existante. Il existe trois catĂ©gories courantes de mĂ©canismes de consensus : la preuve d’enjeu, la preuve de travail et la preuve d’autoritĂ©.

  1. PoW (Bitcoin) : preuve de travail, donne le pouvoir de production de blocs Ă  celui qui utilise la plus grande puissance de calcul. Le protocole dĂ©finit une fonction de hachage unidirectionnelle lourde en termes de calcul, telle que SHA-256, puis les mineurs s’affrontent pour trouver une entrĂ©e qui donne un rĂ©sultat comportant de nombreux zĂ©ros.
  2. PoA (Binance Smart Chain) : preuve d’autoritĂ©, mĂ©canisme de liste blanche qui donne le pouvoir de production de blocs Ă  quelques nƓuds. C’est une blockchain autorisĂ©e typique, et rien de plus.
  3. PoS (Ethereum, bientĂŽtℱ) : preuve d’enjeu, donne le pouvoir de production de blocs Ă  quiconque bloque ses jetons natifs, ceci en proportion du nombre de jetons misĂ©s.

ImplĂ©mentation d’Ethereum

Le PoS a Ă©tĂ© annoncĂ©e pour Ethereum il y a bien des annĂ©es dĂ©jĂ , mais avec la beacon chain ou chaĂźne phare fonctionnant depuis 18 mois d’affilĂ©e et des merges ou fusions rĂ©ussies sur plusieurs rĂ©seaux de test, l’implĂ©mentation initiale est quasiment finalisĂ©e. Je me concentrerai sur les spĂ©cificitĂ©s du fonctionnement de la chaĂźne PoS en rĂ©gime de croisiĂšre plutĂŽt que de me perdre dans les dĂ©tails de l’implĂ©mentation de la fusion.

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Encore un triangle de compromis fameux. Choisissez-en deux, ou vous vous retrouverez quelque part au milieu.

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 rĂ©fĂ©rence Ă  un dĂ©pĂŽt spĂ©cifique de 32 eth dans le contrat de dĂ©pĂŽt de la beacon chain sur le mainnet ; un utilisateur peut gĂ©rer plusieurs validateurs. Les retraits de blocs ne sont pas activĂ©s aujourd’hui, ni au moment de la Fusion, mais seront activĂ©s 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 Ă©poque (epoch) est composĂ©e 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 laissĂ© vide. Ainsi, les temps de bloc Ethereum passeront d’une distribution de Poisson avec un temps de bloc moyen de 13 secondes, Ă  exactement 12 secondes avec des slots vides occasionnels. Le premier bloc de chaque Ă©poque est traitĂ© comme le bloc de contrĂŽle.

Si un seul validateur propose un bloc dans chaque slot, que font les autres en attendant leur tour ? Ils crĂ©ent des attestations, qui sont des votes signĂ©s dĂ©crivant ce qu’ils pensent ĂȘtre head (tĂȘte) actuelle de la chaĂźne, et des liens vers un bloc de contrĂŽle parent. Comme les attestations sont signĂ©es de maniĂšre cryptographique par un validateur spĂ©cifique, les validateurs peuvent devoir rendre des comptes s’ils sont Ă©quivoques, s’ils votent pour deux blocs Ă  la mĂȘme hauteur. Les frais de communication et de stockage pour 400 000 attestations sont extrĂȘmement Ă©levĂ©s, de sorte qu’à chaque Ă©poque, chaque validateur n’est affectĂ© qu’à l’attestation d’un seul emplacement. Les validateurs de chaque crĂ©neau sont affectĂ©s Ă  des comitĂ©s, qui sont des regroupements supplĂ©mentaires d’au moins 128 validateurs. Les agrĂ©gateurs combinent ensuite les signatures de plusieurs validateurs Ă  l’aide d’une agrĂ©gation BLS avant de ne stocker que les donnĂ©es de synthĂšse dans le bloc.

L’alĂ©a est gĂ©nĂ©rĂ© par la RANDAO, une balise d’accumulation d’alĂ©as (dans ce contexte, une balise, beacon, est un service) oĂč les proposants de blocs rĂ©vĂšlent une signature BLS du numĂ©ro de l’époque actuelle signĂ©e par la clĂ© privĂ©e de leur validateur. Cela signifie qu’il y a trĂšs peu de choix pour l’alĂ©a gĂ©nĂ©ré ; les validateurs peuvent soit contribuer une valeur unique vĂ©rifiable, soit voir leur bloc complĂštement ignorĂ©. La signature de hachage est mĂ©langĂ©e Ă  la RANDAO de la chaĂźne par XOR, qui offre une amĂ©lioration supplĂ©mentaire marginale de la sĂ©curitĂ© grĂące Ă  sa commutativitĂ©. Ben Edgington fournit plus de dĂ©tails sur cette spĂ©cification.

Une supermajoritĂ© (2/3) de validateurs est nĂ©cessaire pour finaliser un bloc. En cas de partage du rĂ©seau Ă  50-50, les blocs cessent d’ĂȘtre finalisĂ©s et les rĂ©compenses d’attestation s’arrĂȘtent. Les validateurs non participants laissent lentement fuiter de l’enjeu du fait de leur inactivitĂ© jusqu’à ce que les validateurs en ligne obtiennent Ă  nouveau une supermajoritĂ©. Il s’agit du mĂ©canisme «d’auto-rĂ©paration» qui permet Ă  la fois la sĂ©curitĂ© et la vitalitĂ© (liveness).

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Un survol technique de la maniÚre dont les attestations des validateurs sont agrégées et finalement intégrées aux blocs.

Les Ă©poques sont des groupes de 32 slots, et elles passent par trois Ă©tapes : proposĂ©e, justifiĂ©e, finalisĂ©e. Une fois qu’une supermajoritĂ©, soit les deux tiers des validateurs actuels, atteste une Ă©poque, celle-ci peut progresser. Les attestations sont liĂ©es Ă  des paires de blocs de contrĂŽle, l’un d’une Ă©poque prĂ©cĂ©dente et l’autre de l’époque actuelle. Nous les dĂ©signons par une paire constituĂ©e du bloc source et du bloc cible. Un bloc est proposĂ© par un seul validateur, et lorsqu’une supermajoritĂ© d’attestations le marque comme head, il est considĂ©rĂ© comme justifiĂ©. Lorsqu’une supermajoritĂ© d’attestations marque une Ă©poque justifiĂ©e comme l’époque prĂ©cĂ©dente, elle est considĂ©rĂ©e comme finalisĂ©e. C’est ainsi que les blocs d’une Ă©poque sont gĂ©nĂ©ralement finalisĂ©s une Ă©poque plus tard, soit 15 minutes au total.

Les transactions sont finalisĂ©es lorsqu’elles ne peuvent pas ĂȘtre rĂ©organisĂ©es sans brĂ»ler une quantitĂ© importante d’ETH. Comme les deux tiers des validateurs ont attestĂ© du bloc finalisĂ©, deux tiers des validateurs devraient Ă©galement attester d’un bloc diffĂ©rent Ă  la mĂȘme hauteur pour crĂ©er une Ă©poque finalisĂ©e distincte Ă  la mĂȘme 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 totalitĂ© de la mise du validateur, de sorte que l’attaquant doit s’engager Ă  dĂ©truire au moins un tiers de tous les ETH mis en jeu. Le coĂ»t de la rĂ©organisation d’un bloc finalisĂ© est de plusieurs milliards de dollars, mĂȘme aux prix plancher actuels.

Un acteur malveillant pourrait Ă©galement empĂȘcher la finalisation en retenant les attestations de sorte que la supermajoritĂ© ne soit jamais atteinte. Lorsque la chaĂźne ne parvient pas Ă  finaliser pendant 4 Ă©poques ou plus, les validateurs inactifs sont pĂ©nalisĂ©s par une inactivity leak, une fuite d’inactivitĂ©. Il s’agit de brĂ»ler lentement les soldes de l’ensemble des validateurs hors ligne jusqu’à ce que les validateurs en ligne aient Ă  nouveau une supermajoritĂ© et puissent rĂ©tablir la vitalitĂ©. La rĂ©compense d’attestation est suspendue jusqu’à ce que la chaĂźne recommence Ă  finaliser, afin de rendre la censure et les attaques par DoS plus coĂ»teuses.

La mise en jeu exige un effort actif

Nombreux sont ceux qui ont une impression dĂ©formĂ©e du staking, de la mise en jeu, en raison de l’utilisation gĂ©nĂ©reuse de ce terme dans la DeFi et les NFT. Dans beaucoup de ces protocoles, le staking signifie le dĂ©pĂŽt de jetons dans un contrat de sĂ©questre, rĂ©duisant ainsi la liquiditĂ© du cĂŽtĂ© 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 rĂ©tributions pour les personnes ayant une faible prĂ©fĂ©rence pour le temps. Voir le remarquable dĂ©montage de Cobie des raisons pour lesquelles ces structures sont finalement inutiles.

Pour ĂȘtre tout Ă  fait clair, ces jeux n’ont rien Ă  voir avec ce dont nous discutons. Un vĂ©ritable enjeu au niveau du protocole implique un engagement avec des avantages et des inconvĂ©nients, qui nĂ©cessite une participation active et constante pour proposer de nouveaux blocs et attester les blocs crĂ©Ă©s par d’autres. Cela signifie que vous pouvez ĂȘtre rĂ©compensĂ© pour une participation honnĂȘte avec un temps de fonctionnement Ă©levĂ©, ou que vous pouvez perdre de l’argent si vous vous dĂ©connectez ou si vous soutenez un fork malveillant. Les rĂšgles ne sont pas appliquĂ©es de maniĂšre capricieuse par une entitĂ© centralisĂ©e ; elles sont clairement dĂ©finies Ă  l’avance et intĂ©grĂ©es au cƓur du protocole dĂ©centralisĂ© lui-mĂȘme.

Il existe deux rĂšgles clĂ©s d’équivoque qu’un validateur doit suivre, tirĂ©es de la spĂ©cification de Gasper :

  1. Double vote – aucun validateur ne fait deux attestations distinctes pour le mĂȘme bloc cible
  2. Vote d’entourage – aucun validateur ne fait une attestation entourant ou entourĂ©e d’une attestation prĂ©cĂ©dente.
  3. Les clients honnĂȘtes de la couche de consensus sont explicitement programmĂ©s pour ne jamais faire cela, de sorte qu’un utilisateur honnĂȘte normal ne devrait pas avoir Ă  s’inquiĂ©ter du dĂ©clenchement de ces mĂ©canismes. Pourtant, ils offrent une protection importante contre les validateurs malveillants et rĂ©solvent de maniĂšre Ă©lĂ©gante le problĂšme du nothing-at-stake, du «rien Ă  perdre» en raison de l’absence d’enjeu.
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Conditions du slashing selon les spécifications de Gasper

Si le slashing n’est appliquĂ© qu’aux erreurs de commission, d’activitĂ© nĂ©faste, il existe Ă©galement des pĂ©nalitĂ©s moins importantes appelĂ©es inactivity leaks, fuites d’inactivitĂ©, pour les erreurs d’omission. Les utilisateurs honnĂȘtes doivent prĂȘter une attention particuliĂšre 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 ĂȘtre finalisĂ©s, et il devient plausible que ces nƓuds hors ligne construisent en fait leur propre chaĂźne dans l’ombre en prĂ©tendant qu’une partition du rĂ©seau existe. Les pĂ©nalitĂ©s de temps d’arrĂȘt servent Ă  Ă©viter de telles situations.

Auto-guĂ©rison d’Ethereum contre les minoritĂ©s perturbatrices

La combinaison de la rĂ©duction de l’équivoque, des fuites d’inactivitĂ© et des soft forks activĂ©s par les utilisateurs est trĂšs efficace. La rĂ©duction de l’équivoque traite les erreurs de sĂ©curitĂ©, les fuites d’inactivitĂ© s’occupent des erreurs de vitalitĂ©, et les UASF (user activated soft forks) permettent mĂȘme Ă  une minoritĂ© honnĂȘte de se remettre d’une supermajoritĂ© malveillante.

On parle d’équivoque lorsqu’un validateur atteste deux blocs distincts Ă  la mĂȘme hauteur, ce qui a le potentiel de crĂ©er des fourches de chaĂźnes parallĂšles et d’éventuels rĂ©organisations. Il s’agit d’un Ă©lĂ©ment clĂ© du problĂšme de l’absence d’enjeu (nothing-at-stake) qui consiste Ă  construire sur toutes les bifurcations possibles parce que cela ne leur coĂ»te rien. En recueillant des attestations signĂ©es, les chiens de garde du rĂ©seau peuvent en apporter la preuve quand cela se produit et dĂ©truire l’enjeu du responsable de l’équivoque.

On parle de fuite d’inactivitĂ© 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’ĂȘtre accidentellement dĂ©connectĂ©, mais ce fait est dommageable pour le rĂ©seau.

On parle de soft forks activĂ©s par les utilisateurs lorsqu’un sous-ensemble de validateurs estime que la chaĂźne 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 ?

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Collusion malveillante d’un cartel de baleines. Image gĂ©nĂ©rĂ©e par DALLE⋅2.

Censure limitée des sous-minorités

Une baleine (whale ou gros dĂ©tenteur) possĂ©dant 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 trĂšs rĂ©munĂ©ratrices.

Censure agressive de la sous-minorité

Une baleine possĂ©dant 10 % de l’éther misĂ© refuse d’inclure les transactions d’une liste noire dans ses propositions de blocs, et refuse Ă©galement d’attester les autres blocs qui incluent ces transactions. Les blocs continuent Ă  ĂȘtre finalisĂ©s parce qu’une supermajoritĂ© d’attestations soutient les blocs honnĂȘtes. La baleine perd de l’argent Ă  la fois sur les rĂ©tributions de transactions et les rĂ©compenses d’attestation manquĂ©es.

Censure limitée des minorités

Un cartel de baleines avec 40% de participation totale veut censurer les transactions, mais veut attester les blocs honnĂȘtes proposĂ©s par les autres. MĂȘme chose que dans le cas de la censure limitĂ©e de la sous-minoritĂ©.

Censure agressive des minorités

Un cartel de baleines avec 40% de participation totale veut censurer les transactions, et refuse d’attester des blocs honnĂȘtes. Les blocs cessent d’ĂȘtre finalisĂ©s car il n’y a plus de supermajoritĂ© honnĂȘte. La chaĂźne se divise en deux chaĂźnes filles, comme s’il y avait eu une partition propre du rĂ©seau. Les validateurs honnĂȘtes voient les deux bifurcations mais se basent sur la branche honnĂȘte car elle a plus de poids dans la rĂšgle de choix en cas de bifurcation de LMD-GHOST. Les validateurs censeurs verront Ă©galement les deux branches mais passeront manuellement outre la rĂšgle de choix de la bifurcation de LMD-GHOST et choisiront de continuer sur la chaĂźne censurĂ©e, en prĂ©tendant qu’ils ne sont pas au courant de la chaĂźne honnĂȘte.

Sur la chaĂźne honnĂȘte, la fuite d’inactivitĂ© se dĂ©clencherait dĂšs que les blocs cesseraient d’ĂȘtre finalisĂ©s. Cela signifie que tous les validateurs censeurs apparaĂźtraient comme hors ligne par leur refus d’attester les blocs honnĂȘtes. Les validateurs censeurs verraient leur mise brĂ»ler lentement jusqu’à ce que leurs soldes tombent suffisamment bas pour qu’ils soient retirĂ©s de l’ensemble des validateurs. À ce moment-lĂ , les validateurs honnĂȘtes auraient maintenant une supermajoritĂ© et les blocs recommencent Ă  ĂȘtre finalisĂ©s.

Notez que cela n’a pas nĂ©cessitĂ© un hard fork. Les pĂ©nalitĂ©s et les fuites d’inactivitĂ© existantes Ă©liminent progressivement les validateurs malveillants ou hors ligne de l’ensemble, et les autres peuvent retrouver une supermajoritĂ© sans que la chaĂźne ne s’arrĂȘte un instant.

Soft fork activĂ© par les utilisateurs Ă  partir d’une supermajoritĂ© malveillante

Nous avons vu que mĂȘme si les validateurs honnĂȘtes n’ont pas une supermajoritĂ©, en proposant des blocs honnĂȘtes que les validateurs censeurs refusent d’attester, ces derniers seront Ă©vincĂ©s de l’ensemble des validateurs. Que se passe-t-il si les validateurs honnĂȘtes ont une sous-majoritĂ© et les validateurs censeurs une supermajoritĂ© ?

Il est intĂ©ressant de noter que les mĂ©canismes sont presque identiques ! La principale diffĂ©rence rĂ©side dans le fait que les validateurs honnĂȘtes doivent se regrouper explicitement pour reconnaĂźtre leurs attestations respectives et passer outre la rĂšgle du choix de la branche, mais Ă  part cela, ils peuvent former leur propre chaĂźne fille et la supermajoritĂ© malveillante Ă©limine lentement les enjeux de l’ensemble des validateurs jusqu’à ce que la sous-minoritĂ© honnĂȘte retrouve une supermajoritĂ©.

Une fois de plus, il convient de noter qu’aucun changement explicite au niveau du protocole n’a Ă©tĂ© effectuĂ© pour dĂ©tourner explicitement les jetons de certains utilisateurs, comme nous l’avons vu dans l’attaque de The DAO en 2016. C’est plutĂŽt la combinaison de l’élimination des enjeux des validateurs Ă©quivoques, d’une part, et des fuites d’inactivitĂ©, d’autre part, qui fait que les validateurs qui ne construisent pas sur la mĂȘme chaĂźne perdent progressivement leur mise. C’est un mĂ©canisme assez Ă©lĂ©gant qui permet Ă  une minoritĂ© honnĂȘte de se remettre d’une majoritĂ© malveillante.

AmĂ©liorations possibles d’Ethereum

Bien sĂ»r, le PoS d’Ethereum peut encore ĂȘtre amĂ©liorĂ© dans plusieurs domaines. Par exemple :

Principaux malentendus

PoS = Gouvernance onchain

Ethereum n’a pas de gouvernance onchain, intĂ©grĂ©e au protocole de base, mĂȘme si un sous-ensemble de protocoles PoS en a une. Tout comme les nƓuds complets de Bitcoin font en sorte que les mineurs restent honnĂȘtes pour produire des blocs valides conformes Ă  la fonction de transition d’état, les nƓuds complets d’Ethereum font en sorte que les validateurs restent honnĂȘtes pour produire des blocs valides conformes Ă  la fonction de transition d’état. MĂȘme une supermajoritĂ© de validateurs malveillants ne peut pas tromper un nƓud complet honnĂȘte.

Les mĂ©canismes de consensus permettent d’ajouter de nouvelles transactions Ă  la chaĂźne, et n’ont pas le pouvoir de contraindre arbitrairement l’état de la blockchain. Les rĂšgles de transition d’état sont codĂ©es dans le protocole lui-mĂȘme et restent inviolables Ă  moins que la couche sociale ne crĂ©e elle-mĂȘme un fork. L’un des invariants de transition d’état du Bitcoin est que la somme des sorties d’UTXO doit ĂȘtre Ă©gale aux entrĂ©es ; l’un des invariants de transition d’état d’Ethereum est qu’un compte ne peut dĂ©placer que son propre Ether. Ni les mineurs ni les stakers (miseurs) ne peuvent enfreindre ces rĂšgles, mĂȘme avec une supermajoritĂ©, tant que les non-validateurs font tourner leurs propres nƓuds sur le rĂ©seau pour vĂ©rifier les transitions d’état honnĂȘtes.

PoS = Banque centrale

Ce que les gens entendent par lĂ  n’est pas clair. Je pense qu’il s’agit d’une rĂ©fĂ©rence Ă  la manipulation par la planification centrale de facteurs macroĂ©conomiques tels que la masse monĂ©taire et les taux d’intĂ©rĂȘt. Comme on l’a mentionnĂ© ci-dessus, les validateurs n’ont pas la capacitĂ© de changer la fonction de transition d’état et les changements de mĂ©canisme d’Ethereum sont longuement dĂ©battus en public des mois, voire des annĂ©es Ă  l’avance. La gouvernance est hors chaĂźne, au niveau de la couche sociale, et non sur la chaĂźne. Les validateurs n’ont aucun pouvoir ici.

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

C’est faux. Les prix du gaz reflĂštent l’offre et la demande d’espace dans les blocs. La modification du mĂ©canisme de consensus n’augmente pas l’offre d’espace de blocs, mais le sharding ou fragmentation pourrait le faire. La fragmentation Ă©tait Ă  l’origine une partie importante de la feuille de route d’Ethereum, mais a ensuite Ă©tĂ© relĂ©guĂ©e au second plan et ne sera pas rĂ©alisĂ©e avant un certain temps aprĂšs la fusion. Consultez les notes sur le proto-danksharding pour suivre l’état actuel des plans sur la disponibilitĂ© des donnĂ©es.

PoS = les riches deviennent plus riches, PoW = Ă©galitaire

L’idĂ©e de CPU, de GPU et d’ASIC qui s’affrontent dans une compĂ©tition mathĂ©matique pour trouver le plus rapidement des prĂ©images de hachage a une Ă©lĂ©gance Ă©galitaire. Des individus souverains utilisant des ordinateurs personnels peuvent rivaliser avec des Ă©tats-nations pour le droit de gagner 6,25 BTC fraĂźchement Ă©mis.

Malheureusement, les chaĂźnes d’approvisionnement en ASIC sont facilement contrĂŽlĂ©es par les rĂ©glementations en matiĂšre d’importation et d’exportation, sans parler de la dangereuse dĂ©pendance vis-Ă -vis de TaĂŻwan. La nĂ©cessitĂ© d’une Ă©nergie abondante et bon marchĂ© est un autre point faible qui empĂȘche les particuliers de mettre en place des installations miniĂšres discrĂštes. Et comme nous ne sommes pas encore entrĂ©s dans une utopie de post-pĂ©nurie, il faut un capital initial pour acheter des installations de minage. Pire encore, les progrĂšs technologiques obligent les mineurs Ă  mettre constamment Ă  niveau leurs installations pour rester compĂ©titifs, ce qui signifie que la dĂ©pendance Ă  la chaĂźne d’approvisionnement est un point faible permanent si jamais les choses tournent mal.

Le PoW peut ĂȘtre considĂ©rĂ© comme une instanciation spĂ©cifique du PoS, oĂč 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 ĂȘtre retirĂ© Ă  tout moment, mais sa valeur suit une courbe de dĂ©croissance correspondant Ă  la valeur marchande actuelle des puces informatiques. La nĂ©cessitĂ© d’un capital initial est identique dans le PoW et le PoS, la principale diffĂ©rence Ă©tant que le capital est forcĂ© de passer par une chaĂźne d’approvisionnement en puces informatiques dans le PoW, alors qu’il peut ĂȘtre purement misĂ© dans le PoS.

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

Le PoS rĂ©sout le problĂšme de l’absence d’enjeu en pĂ©nalisant sĂ©vĂšrement les validateurs qui construisent sur deux blocs parents Ă  la fois.

PoS = Pas de ventes forcées

On souligne souvent les faibles marges des mineurs de PoW en les comparant aux rendements Ă©levĂ©s gĂ©nĂ©rĂ©s par les «miseurs». Cependant, les marchĂ©s sont efficaces et rien n’est gratuit dans la vie. Ce qui semble ĂȘtre de l’argent gratuit pour les stakers est en fait un coĂ»t d’opportunitĂ© important du capital, en choisissant de placer leur argent dans l’ETH plutĂŽt que dans des milliers d’autres opportunitĂ©s d’investissement, et un risque rĂ©el de dĂ©prĂ©ciation du capital. La mĂȘme dynamique de marchĂ© qui conduit Ă  de faibles marges par rapport Ă  d’autres opportunitĂ©s d’investissement avec l’extraction de BTC s’applique Ă©galement aux faibles marges par rapport Ă  d’autres opportunitĂ©s d’investissement avec la mise en jeu d’ETH.

PoS = Les banques centrales achĂšteront tous les jetons.

Cela tend Ă  venir de personnes qui n’ont jamais essayĂ© de dĂ©placer des carnets d’ordres de taille significative. Il est Ă©vident 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 maniĂšre trĂšs convexe.

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

Recommandez la note de Vitalik sur la «faible subjectivité» et la description de l’EF. La premiĂšre fois qu’un nƓud se connecte, il doit avoir un certain cadre de rĂ©fĂ©rence pour savoir comment s’amorcer. Il ne s’agit pas d’un problĂšme propre au PoS ; mĂȘme un nƓud complet de bitcoins doit savoir quel logiciel client est valide, Ă  partir de quelles IP dĂ©marrer son historique, etc. Le PoS n’ajoute ici que des hypothĂšses de confiance supplĂ©mentaires mineures.

PoS = aucune consommation réelle de ressources

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

PoS = mauvaise complexité

La comprĂ©hension des implĂ©mentations actuelles reprĂ©sente clairement une vĂ©ritable odyssĂ©e, avec un maĂ«lstrom de mots nouveaux et de connaissances en matiĂšre de systĂšmes distribuĂ©s Ă  assimiler. Pourtant, aprĂšs 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 sociĂ©tĂ© moderne est construite sur une sĂ©rie d’abstractions de plus en plus complexes ; les rejeter en raison de leur inaccessibilitĂ© initiale reviendrait Ă  renoncer Ă  une innovation massive.

Risques réels

Cartels de dĂ©positaires d’enjeu liquide (et illiquide)

Alors qu’Ethereum n’a pas de PoS dĂ©lĂ©guĂ© au niveau de la couche du protocole, des remplacements au niveau de la couche application sont apparus. Lido a pris la tĂȘte des parts de mise en jeu, suivi par une poignĂ©e d’échanges centralisĂ©s. PlutĂŽt que d’utiliser leurs propres validateurs, les utilisateurs envoient de l’ETH Ă  ces fournisseurs de mise en jeu et reçoivent un dĂ©rivĂ© d’enjeu sous forme de jeton, tel que stETH. Ces fournisseurs de mise en jeu ont alors gĂ©nĂ©ralement un contrĂŽle total sur la façon dont les validateurs sont gĂ©rĂ©s. Les dĂ©positaires ayant un contrĂŽle de vote dĂ©mesurĂ© sont la voie la plus probable pour la capture rĂ©glementaire. DerniĂšrement du moins, ils ont fait exploser les fonds de leurs clients dans des manipulations Ă  effet de levier, de sorte que les seules personnes qui auront de l’argent Ă  la fin de tout cela seront les auto-dĂ©positaires, pratiquant le self-custody.

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Source des dépÎts sur la beacon chain

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

Lorsqu’un actif maintient son ancrage non pas grĂące Ă  des mĂ©canismes onchain, mais grĂące Ă  la possibilitĂ© de rachat 1:1 hors chaĂźne auprĂšs d’un Ă©metteur centralisĂ©, l’émetteur choisit une chaĂźne canonique pour honorer les rachats et les crĂ©ations. Le meilleur exemple aujourd’hui est un stablecoin comme USDC ou USDT, mais d’autres actifs du monde rĂ©el tokenisĂ©s suivront sĂ»rement dans les annĂ©es Ă  venir. MakerDAO est Ă  la tĂȘte de nombreux efforts exploratoires.

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

L’argent et les ressources ont tendance Ă  s’accumuler entre les mains d’une poignĂ©e de personnes en l’absence de redistribution ou de rĂ©volution occasionnelle. L’effet de levier personnel implicite crĂ©Ă© 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 mĂ©canismes empĂȘcheront une grande partie du monde de participer. Étant donnĂ©es les limites de notre horizon actuel, il est difficile d’imaginer que d’autres mĂ©canismes de consensus pourraient apparaĂźtre avec une participation encore plus Ă©quitable, mais ce n’est pas Ă  exclure.

Qu’est-ce que cela signifie pour moi ?

Une derniĂšre section sur les aspects pratiques. Si vous ĂȘtes intĂ©ressĂ© par la mise en jeu de vos propres ETH, les rendements annuels sont estimĂ©s entre 5 et 15 %, en fonction du nombre de participants et de l’importance des rĂ©tributions dues Ă  la MEV. Il est possible d’effectuer une opĂ©ration intĂ©ressante de «maintien jusqu’à l’échĂ©ance» en ce moment, car de nombreux dĂ©rivĂ©s liquides de mise en jeu se nĂ©gocient en dessous de leur valeur de rachat Ă©ventuelle de 1 ETH. Pourquoi cela se produit-il ? Beaucoup de gens ont effectuĂ© une transaction stETH/ETH Ă  effet de levier dans l’espoir d’augmenter leurs rendements, mais comme les retraits ne seront pas autorisĂ©s avant le hard fork Shanghai aprĂšs la fusion, les besoins en liquiditĂ©s sont apparus et il n’y a pas assez d’acheteurs. Il faut savoir que les produits dĂ©rivĂ©s liquides de mise en jeu ne sont en aucun cas arrimĂ©s Ă  la valeur de l’ETH, si ce n’est qu’à l’échĂ©ance ils devraient ĂȘtre remboursables 1:1. Mais les acheteurs courageux qui sont prĂȘts Ă  prendre un risque inconnu sur la durĂ©e ont une possibilitĂ© d’ĂȘtre dĂ»ment rĂ©compensĂ©s.

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Volatilité de stETH/ETH ces trois derniers mois

Ce conseil peut paraĂźtre Ă©trange car tout cet article incite Ă  Ă©viter les collusions malveillantes, et maintenant nous dĂ©crivons une maniĂšre de diriger de l’argent vers un dĂ©rivĂ© d’un dĂ©positaire. Mais il serait nĂ©gligent de notre part de demander aux gens d’entrer dans un verrouillage Ă  1:1 sans savoir qu’ils peuvent ĂȘtre payĂ©s pour prendre le risque de la durĂ©e, de la gouvernance et des contrats autonomes pour ramasser les jetons bon marchĂ© des fonds surendettĂ©s.

Enfin, si vous ĂȘtes intĂ©ressĂ© par l’exploitation de votre propre nƓud de validation, voici un excellent guide pour la mise en jeu par soi-mĂȘme.

Conclusion

De nombreux protocoles en PoS existent dĂ©jĂ , mais Ethereum Ă©tablit une nouvelle norme de qualitĂ©. L’accent est mis sur la prise en charge d’un ensemble Ă©tendu de validateurs, sur des pĂ©nalitĂ©s explicites, sur un compromis clair entre la vitalitĂ© et la sĂ©curitĂ©, et sur le travail pĂ©nible au dĂ©part que reprĂ©sente la maintenance de plusieurs clients logiciels. Le systĂšme n’est pas parfait mais c’est l’une des innovations les plus Ă©lĂ©gantes dont nous disposons. Nous espĂ©rons que ce rĂ©sumĂ© explicatif vous aidera Ă  comprendre comment tous les Ă©lĂ©ments s’assemblent đŸ„©.

Annexe

DĂ©finitions

LMD-GHOST : latest message driven – greediest heaviest observed subtree, la rĂšgle de choix de la branche dĂ©terminant quel bloc est considĂ©rĂ© comme head de chaĂźne courante.

Casper FFG : le gadget de finalitĂ© utilisĂ© dans le PoS d’Ethereum qui fait passer les blocs du stade «proposé» Ă  «justifié» puis Ă  «finalisé».

Gasper : le nom de l’implĂ©mentation PoS d’Ethereum, une combinaison de la rĂšgle de choix de la branche LMD-GHOST, du FFG Casper et du systĂšme spĂ©cifique de rĂ©compense/pĂ©nalitĂ©.

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’inactivitĂ© : les validateurs qui ne soumettent pas d’attestations sont pĂ©nalisĂ©s si la chaĂźne cesse de se finaliser.

slashing : les validateurs qui proposent ou attestent malicieusement de plusieurs blocs Ă  la mĂȘme hauteur voient leur mise rĂ©duite.

proposer boost : une modification de LMD-GHOST donnant un poids supplĂ©mentaire aux blocs proposĂ©s plus tĂŽt dans le crĂ©neau pour se dĂ©fendre contre les attaques par avalanche, voir cette explication d’une rĂ©organisation de 7 blocs dans la beacon chain alors que cette mise Ă  jour Ă©tait en cours de dĂ©ploiement.

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Ethereum 2.0: Ropsten PoS, la fusion est en cours đŸŒ

By: Nathan Sexer —

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

C’est une Ă©tape 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 Ă©tapes 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 clartĂ©, 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’exĂ©cution (aussi appelĂ©e EL pour « Execution layer ») + l’état historique de la blockchain. 
  • SĂ©paration 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 dĂ©but avril et les tests clients ont Ă©tĂ© effectuĂ©s avec succĂšs. ✅
  • Passage des Testnets en Proof of Stake:
    • Tests des implĂ©mentations clients rĂ©ussis sur des « shadow forks » de testnets (souvent des forks de Goerli) limitĂ©s dans le temps avec par exemple la fork « Kiln ». Chaque fork est accompagnĂ© de sa propre beacon chain, vouĂ©e Ă  disparaĂźtre.
    • La « Beacon chain » Ropsten a Ă©tĂ© lancĂ©e le 30 Mai.
    • La couche de consensus doit se mettre Ă  jour pour suivre les nouvelles rĂšgles d’Ethereum 2.0 : la mise Ă  jour Bellatrix sur Ropsten a Ă©tĂ© effectuĂ©e le 2 Juin 2022.
    • La couche d’exĂ©cution doit Ă©galement se mettre Ă  jour. La “Terminal Total Difficulty” (TTD) est dĂ©terminĂ©e dans cette Ă©tape.
    • Ropsten a fusionnĂ© ✅ (lire le rĂ©sumĂ©)

A Venir: la fusion

  • Passage des Testnets en Proof of Stake:
    • Testnet Goerli ⏳
    • Testnet Sepolia ⏳
  • DĂ©termination du “slotheight” pour la mise Ă  jour Bellatrix de la Beacon Chain (CL)
  • DĂ©termination de la TTD (via le “All Core Dev Call”) pour la transition mainnet
    • Les core devs dĂ©terminent ici un TTD afin de dĂ©clencher la transition Ă  un moment donnĂ©.
    • On choisit un TTD plutĂŽt qu’un numĂ©ro de Block afin de limiter le potentiel d’attaque. Lors de la fusion des chaĂźnes, le hashrate rĂ©duira significativement ce qui pourrait permettre Ă  un acteur mal intentionnĂ© de forker la chain PoW et produire des blocs en amont du premier bloc en PoS ce qui affecterait le timing et la sĂ©curitĂ© de la fusion (source: https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-3675#terminal-total-difficulty-vs-block-number)
    • Pour rappel: la difficultĂ© influence le «hashrate » nĂ©cessaire afin que les mineurs trouvent les blocs
  • Mises Ă  jour des clients qui rendra le merge possible
    • Bellatrix (CL)
    • Paris (EL)
  • PrĂ©-activation des clients CL & EL 
  • Compte a rebours des TTD
  • FinalitĂ© atteinte aprĂšs 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’étĂ©, courant Juillet-AoĂ»t. On estime aussi qu’Ethereum en PoS consommera 99.5% moins d’énergie qu’en PoW.

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


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