Le proof of stake bientôt à nos portes – Lancé depuis 2015, le consensus du réseau Ethereum (ETH) est assuré par le mécanisme du proof of work. Cependant, dès le lancement du réseau, les développeurs d’Ethereum ont exprimé leur volonté de changer le mode de consensus en passant du proof of work au proof of stake. À l’approche de cette transition d’envergure, revenons sur les évolutions à venir ainsi que les compromis inhérents à ces modifications.
Ethereum et la quête de la scalabilité
Le réseau Ethereum, comme de nombreuses autres blockchains, fait face à un important problème de scalabilité. En l’état, le réseau n’est pas en mesure de traiter la masse grandissante de transactions ayant lieu sur le réseau. Pour pallier ce problème, les développeurs ont imaginé une série de mises à jour, visant à améliorer considérablement les performances du réseau.
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The Merge : le passage au proof of stake
Parmi ces mises à jour, nous retrouvons la tant attendue transition du proof of work au proof of stake. En effet, comme nous l’avons vu en introduction, cette transition est dans l’esprit des développeurs depuis le lancement du réseau en 2015.
Cependant, face à la complexité de son implémentation, cette transition a été maintes fois repoussée au fil des années. Finalement, celle-ci prendra la forme d’une mise à jour baptisée « The Merge », visant à relier la couche consensus en proof of stake de la beacon chain avec la couche d’exécution d’Ethereum, à savoir l’écosystème d’application décentralisée existant.
Actuellement, il n’existe pas de date officielle pour le déploiement de The Merge. Néanmoins, les développeurs espèrent un déploiement de celle-ci dans la deuxième moitié de l’année 2022.
Notons tout de même un point important : The Merge n’améliorera pas les performances d’Ethereum. En effet, le passage au proof of stake n’aura quasiment aucun impact sur la scalabilité du réseau. Toutefois, celui-ci sera une pierre angulaire pour le déploiement d’autres mises à jour qui, elles, auront un impact sur les performances.
Sharding : la multiplicité des blockchains
Dans le monde des blockchains, il existe 2 grandes méthodes pour améliorer les performances d’un réseau :
- Le scaling vertical, qui vise à augmenter la capacité individuelle des ordinateurs du réseau ;
- Le scaling horizontal, qui vise à augmenter la capacité du réseau en augmentant le nombre d’ordinateurs qui le composent.
Ainsi, la mise à jour sharding est une technique de scaling horizontal. En pratique, celle-ci ambitionne de séparer le réseau en de nombreuses sous-blockchains appelées shards, comme l’explique le rapport de CoinShares :
« Le sharding permet d’augmenter le débit total du protocole, sans augmenter la demande de calcul des ordinateurs individuels qui y travaillent. En d’autres termes, Ethereum sera en mesure de traiter beaucoup plus d’informations, tout en espérant toujours pouvoir compter sur des utilisateurs relativement occasionnels, fournissant une puissance de traitement distribuée par le biais d’ordinateurs grand public ordinaires. »
Les compromis de ces mises à jour
Évidemment, comme toutes solutions, le proof of stake ainsi que sharding impliquent certains compromis. Revenons ensemble sur ces compromis, en se basant sur l’analyse réalisée par CoinShares.
Les compromis de sharding
L’un des principaux compromis de sharding se fait sur le terrain de la décentralisation. En effet, la technique de scalabilité horizontale a une propension à réduire la décentralisation du réseau.
En effet, l’une des caractéristiques majeures d’une blockchain décentralisée réside dans la possibilité pour un participant du réseau de revérifier l’ensemble des transactions ayant eu lieu sur le réseau. Ainsi, le participant peut profiter du réseau sans avoir à faire confiance aux autres participants.
Comme nous l’avons vu, sharding vise à diviser la blockchain en une multitude d’autres blockchains. Par conséquent, la puissance ainsi que la bande passante nécessaire à la vérification de l’ensemble des données augmentent radicalement en fonction du nombre de shards.
« Il en résulte la réintroduction de la confiance, car tous les utilisateurs qui sont maintenant incapables de vérifier tous les shards (ou une énorme blockchain unique) doivent faire confiance aux autres utilisateurs pour leur dire la vérité sur ce qui s’est passé sur les autres shards (ou sur l’énorme blockchain qu’ils ne peuvent plus se permettre d’auto-vérifier). »
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Les compromis du proof of stake
La minimisation de la confiance
L’instauration du proof of stake implique la nécessité de refaire confiance aux autres participants du réseau.
Dans le cas du proof of work, les mineurs dépensent de l’électricité pour sécuriser le réseau. De manière simple, cette dépense permet d’assurer aux autres participants que le mineur n’aura pas d’incitation économique à agir de manière malveillante, car il perdrait le coût de l’électricité.
Dans le cas du proof of stake, les validateurs déposent 32 ETH en staking. Cependant, le staking est dépendant d’une valeur interne au réseau Ethereum, contrairement à l’électricité qui est une valeur externe aux blockchains.
« C’est un problème si un nouvel utilisateur ou un utilisateur qui revient est confronté à un choix entre plusieurs blockchains contradictoires qui lui sont présentées par un acteur malveillant. Comme la création d’une blockchain PoS ne coûte rien, de faux historiques, par ailleurs valides, peuvent être créés et présentés à l’extérieur en masse par des participants malhonnêtes. »
La centralisation
Les réseaux en proof of stake font également un compromis sur la résistance à la censure.
Pour une blockchain basée sur le proof of work, un acteur malveillant doit s’emparer de 51 % de la puissance du réseau pour être en mesure de censurer des transactions. Dans le cas du PoW, les mineurs doivent déployer des machines ainsi que de l’électricité pour mener leur attaque.
« Dans un système de PoW, les mineurs doivent consommer une ressource externe au système et ont aussi besoin d’un capital externe (matériel). Celui-ci peut être obtenu sans que le mineur majoritaire n’en sache rien, ce qui signifie qu’il existe un mécanisme par lequel un censeur peut perdre sa place de mineur majoritaire. »
Dans le cas du proof of stake, ce retour à l’équilibre par l’entrée d’un acteur qui combat le validateur majoritaire n’existe pas. Ainsi, lorsqu’un validateur arrive à détenir une position majoritaire en disposant de plus d’ETH en stake que les autres, il est protocolairement impossible de le déloger. En effet, à mesure que le temps passe, la stake de celui-ci ne fait qu’augmenter et asseoir sa position majoritaire.
La seule solution à ce type d’attaque réside dans le consensus social. Par conséquent, la communauté devrait s’accorder pour déployer un hard fork visant à contrecarrer l’attaquant.
« Ce qui n’est qu’une autre façon de dire gestion centralisée par un comité restreint, ce qui est par définition le contraire de décentralisé. »
Rapport de CoinShares
Conclusion
Vous l’aurez compris, l’écosystème blockchain et le trilemme des blockchains n’est, pour finir, qu’une histoire de compromis.
D’un côté, Ethereum va largement gagner en performances et résoudre une partie du trilemme en améliorant la scalabilité. De l’autre, cette amélioration se fera au détriment de la sécurité et de la décentralisation.
Évidemment, la propension aux risques diffère entre individu et entre réseau. Cela signifie que les limites du proof of stake peuvent être exacerbées ou minimisées selon divers paramètres inhérents à chaque blockchain. Par exemple, pour mener une attaque de censure sur Ethereum, un validateur ou groupe de validateurs doit détenir plus de 34 % du réseau.
Actuellement, la beacon chain compte 380 000 validateurs, pour plus de 12 millions d’ETH mis en stake. Ces utilisateurs malveillants devraient alors détenir 4 millions d’ETH, soit 8,5 milliards de dollars. Cependant, une fois l’attaque menée, il est fort probable que le cours de l’ETH s’effondre. Cela entraînerait une perte sèche pour les attaquants.
Comme toujours, pour qu’une attaque survienne, il faut que le résultat de celle-ci soit plus profitable que les moyens déployés pour la mener.
De surcroît, les développeurs du réseau Ethereum continuent de travailler à une réduction de ces compromis via divers mécanismes.
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