Ethereum face à la révolution : Vitalik Buterin révèle les évolutions Post-Merge

Quelques semaines après le déploiement de The Merge et la finalisation de la transition au Proof of Stake, Vitalik Buterin a partagé la nouvelle roadmap d’Ethereum. Cette feuille de route comportait les différentes améliorations et étapes pour y arriver, pour Ethereum dans les années à venir.

Le 14 octobre, plus de deux ans après le déploiement de The Merge, Vitalik Buterin, le cofondateur d’Ethereum, a partagé dans un article de blog ses réflexions sur les prochaines étapes majeures pour la blockchain, post-« Merge ». Il se pose alors la question :  « Qu’est-ce qui peut encore être amélioré dans la conception technique du proof of stake, et quelles sont les pistes pour y parvenir ? »

Single-slot finality : vers une blockchain plus rapide

L’un des premiers sujets abordés par Buterin concerne la « finalité ». Un terme qui peut sembler abstrait, mais qui décrit simplement le moment où une transaction est considérée comme irréversible.

Actuellement, il faut 2-3 epochs pour finaliser un bloc sur Ethereum. Cela correspond à peu près à une quinzaine de minutes. À titre de comparaison, le temps de finalité sur Solana oscille entre 400 et 500 ms.

Ainsi, pour pallier cela, Buterin propose de réduire le délai de finalité à un seul slot de 12 secondes. Cette technique assure que chaque bloc est validé et considéré comme finalisé très rapidement. En un seul cycle (slot), plutôt que sur plusieurs cycles, comme actuellement sur Ethereum.

« Grâce à la single-slot finality, les utilisateurs verront leurs transactions finalisées presque aussitôt qu’elles auront été confirmées. »

D’autres consensus, tels que Tendermint (utilisé par Cosmos) peuvent déjà finaliser des blocs en un seul slot. Cependant, ils ne sont pas les plus adaptés dans le contexte d’Ethereum.

En effet, la difficulté principale de la single-slot finality réside dans le fait qu’Ethereum compte un nombre élevé de validateurs. Gérer efficacement la signature de chaque validateur pour chaque slot pourrait devenir un casse-tête technique. Heureusement, Vitalik Buterin a d’ores et déjà plusieurs pistes de réflexion.

Démocratiser le staking : de 32 à 1 ETH ?

Depuis la transition au Proof of Stake, les utilisateurs sont en mesure de staker leurs ETH pour participer à la validation des blocs et sécuriser le réseau. Cependant, pour devenir validateur, il faut actuellement 32 ETH, ce qui, au prix actuel de près de 80 000€, représente une barrière d’entrée impensable pour la majorité des utilisateurs.

D’autant plus que cela pousse la plupart des petits wallets à se tourner vers des protocoles, tels que Lido. Cela engendre d’importants problèmes de centralisation autour de ces protocoles, au détriment du staking natif.

De ce fait, Buterin souhaite faciliter cet accès en abaissant le seuil à 1 ETH. Cela permettrait à bien plus de participants de s’impliquer activement dans la sécurisation du réseau, renforçant ainsi la décentralisation d’Ethereum.

Évidemment, cette mesure n’est pas sans défis. Si des milliers d’utilisateurs se mettent à staker avec des petites sommes, cela engendrera une multiplication massive des validateurs. Une situation que l’on sait critique, car, en théorie, le réseau n’est pas armé pour supporter plus de 2 millions de validateurs.

Single Secret Leader Election : plus de sécurité pour les validateurs

Dans la suite de la publication, Buterin aborde un problème critique lié à la sécurité d’Ethereum. Actuellement, il est possible de prédire à l’avance quel validateur proposera le prochain bloc. 

Ce système, bien qu’efficace en termes de consensus, expose les validateurs à des attaques de type DoS (Déni de Service). Lorsqu’un validateur est identifié, un attaquant malveillant peut cibler son adresse IP juste avant qu’il ne propose un bloc, le rendant temporairement inopérant et paralysant ainsi le réseau.

Pour résoudre ce problème, Vitalik Buterin propose d’avoir recours à un mécanisme appelé Single Secret Leader Election (SSLE).

L’objectif de cette méthode est de rendre impossible la prédiction du validateur qui proposera le prochain bloc, jusqu’au moment où celui-ci produit effectivement le bloc. Pour ce faire, le protocole cache l’identité du validateur en utilisant des procédés cryptographiques qui « masquent » chaque validateur dans le réseau.

Sous le capot, le SSLE fonctionne via des « ID aveuglés ». Ainsi, chaque validateur du réseau possède un identifiant (ID) unique. Celui-ci est obffusqué pour que personne ne puisse l’associer à un validateur en particulier. 

Lorsque vient le moment de choisir le validateur qui proposera le prochain bloc, le protocole sélectionne aléatoirement un ID aveuglé parmi tous ceux disponibles. Seul le validateur correspondant à cet ID peut générer une preuve valide pour proposer un bloc, mais l’identité réelle de ce validateur reste protégée jusqu’à ce que le bloc soit créé.

Vous l’aurez compris, l’un des grands avantages du SSLE est qu’il permet de réduire les risques d’attaque DoS. Le tout, en préservant la décentralisation du réseau.

Une solution qui n’est pas sans défis

Cependant, cette solution n’est pas exempte de défis techniques. Par exemple, le SSLE nécessite des algorithmes cryptographiques complexes.

Ainsi, les EIP relatifs au SSLE ajoutent plusieurs centaines de lignes de code au protocole Ethereum, ce qui augmente inévitablement la complexité globale de ce dernier. 

Vitalik lui-même reconnaît qu’il est essentiel de ne pas introduire trop de complexité, car cela pourrait compromettre l’efficacité d’Ethereum.

Les autres évolutions envisagées par Buterin

Dans la fin de son article, Buterin évoque brièvement d’autres pistes d’évolutions nécessaires au bon développement d’Ethereum. 

La résistance face aux attaques 51.

Une attaque à 51% survient lorsqu’un acteur malveillant contrôle plus de la moitié du processus de validation, lui permettant de censurer ou manipuler les transactions. En théorie, la communauté pourrait répondre en organisant une minority soft fork, isolant le ou les attaquants et rétablissant le réseau. Toutefois, cette approche repose sur le consensus social, ce qui la rend fragile selon Buterin.

Ainsi, il propose une approche partiellement automatisée pour réduire cette dépendance. Les clients d’Ethereum pourraient automatiquement rejeter une chaîne suspecte si des signes de censure prolongée sont détectés, ralentissant les attaquants et empêchant une victoire rapide de l’attaquant.

Augmentation du seuil de quorum

Actuellement, Ethereum finalise un bloc lorsque 67 % des stakers l’ont approuvé. Vitalik Buterin propose d’augmenter ce seuil à 80 % afin de renforcer la sécurité du réseau. Cette augmentation limiterait notamment les risques de finalisation instantanée.

« Si ce pourcentage est augmenté, par exemple à 80 %, le nombre supplémentaire de périodes sans finalité resterait relativement faible. Cependant, Ethereum gagnerait en sécurité : notamment, davantage de situations contentieuses entraîneraient un arrêt temporaire de la finalité. »

Cette proposition va également dans le sens des solo stakers (stakers individuels), souvent éclipsés par les grands pools de staking. Si ces solo stakers parviennent à constituer une minorité bloquante, ils pourraient empêcher la finalisation en cas d’attaque ou de censure. En effet, avec un seuil de finalité à 80 %, il suffirait qu’une minorité de 21 % des stakers refuse de suivre une attaque pour bloquer sa progression et éviter une compromission de la chaîne.

La résistance à l’informatique quantique

Vitalik Buterin aborde également la résistance quantique d’Ethereum, un sujet qui, bien qu’il paraisse lointain, représente une menace potentielle. Cela a des implications majeures pour Ethereum, car beaucoup de ses systèmes cryptographiques reposent actuellement sur des courbes elliptiques, vulnérables à l’informatique quantique. 

Vitalik Buterin souhaite réfléchir à une transition proactive. Il se base notamment sur l’avis d’experts, comme Scott Aaronson, qui n’écarte pas l’idée que des ordinateurs quantiques pourraient devenir opérationnels d’ici à 2030. 

Ainsi, Vitalik propose une transition proactive vers des algorithmes cryptographiques résistants. Cela pourrait inclure des algorithmes basés sur des signatures post-quantiques.

De leur côté, les développeurs poursuivent le travail mené sur Pectra, le prochain hard fork d’Ethereum. Ces derniers ont d’ailleurs récemment décidé de diviser le hard fork en deux mises à jour distinctes pour faciliter son développement, puis son déploiement.