Le 30 septembre dernier, en conclusion d’un « request for proposal » (RPF) mené conjointement, les fondations Ethereum et Mina annonçaient en cœur l’attribution d’un contrat à 1,2 millions de dollars pour mener à bien une évolution stratégique majeure. L’équipe Crypto3 issue de la fondation “=Nil;” est ainsi chargée de rendre possible l’implémentation des « Pickles Snarks » de Mina sur la machine virtuelle Ethereum (EVM).

Un tel déploiement signifie qu’il sera bientôt possible d’importer tout ce qu’il se passe à l’intérieur de la blockchain Mina sur le réseau Ethereum. Les Dapps, la DeFi, la computation, la confidentialité, la décentralisation et bien plus encore. Une prouesse technique qui va permettre en outre à Mina de conserver son poids plume, tout en sortant des limites de son réseau natif.

Cet article vous est proposé dans le cadre d’une campagne de communication éducative, et soutenue par Mina.

Un standard récursif pour projeter la crypto dans le futur

La technologie de blockchain layer 1 Mina est comme beaucoup d’autres basée sur un consensus “proof of stake”. Sa singularité se situe dans un registre contenu à l’extrême, favorisant une adoption de masse et une décentralisation maximale. Pour ce faire, le protocole utilise une fonction dite « récursive » qui lui permet de conserver une taille fixe. Ainsi, la blockchain Mina ne pèsera jamais plus de 22 ko – l’équivalent de deux tweets – sans jamais sacrifier sécurité ou scalabilité.

En programmation informatique, la conception récursive fait référence à un type de preuves contenant intrinsèquement l’exactitude des preuves qui la précèdent. A moindre coût, cette prouesse permet d’attester dans le temps de l’intégrité du registre sans en porter l’historique complet. Avant cela, cette condition imposait à tous les réseaux « proof of stake » une infrastructure de validation de plus en plus lourde et onéreuse à la longue.

C’est l’hypothèse décisionnelle de Diffie-Hellman dite du « logarithme discret » qui permet pour la première fois d’envisager une issue à cette situation. Les preuves « zk-Snarks » (zk = Zero Knowledge) qu’utilise Mina s’inspirent de ces travaux. Ils proposent une représentation légère et parfaite de son état à l’instant T. Cependant, cette singularité récursive rend la vérification difficile et hors de prix sur une machine virtuelle d’Ethereum (EVM) qui n’a pas été prévue pour cela.

Une interopérabilité jusqu’ici trop lourde et trop coûteuse

En effet, les bridges (ponts) traditionnels entre protocoles exigent que les données soient explicitement transférées d’un cluster unique à un autre. En revanche, ils nécessitent en plus la présence d’un organe programmatique sensé instaurer la « confiance ».

Ces protocoles d’interopérabilité agissent en trois étapes :

1. Configurer et imposer les termes du dialogue entre les protocoles
2. Prouver : Le demandeur fournit la preuve de l’opération qu’il veut exporter
3. Vérifier : Le récipiendaire vérifie la preuve et la déploie sur son réseau

La première étape est effectuée une seule fois. Une étape lourde de configuration qui impose les paramètres initiaux aux “prouveurs” comme aux “vérificateurs”. C’est l’étape dite « de confiance ». Dès cette phase terminée, les étapes suivantes peuvent généralement être répétées indéfiniment en recyclant les résultats.

Un nouveau standard acidulé pour une blockchain à l’extrême légèreté

Pour l’équipe Crypto3, l’enjeu de la viabilité réside dans l’abolition de cette première étape qui rend si complexe et coûteuse toute interopérabilité. Pour résoudre cela, elle va donc chercher à mettre à profit la spécificité de la dernière évolution des zk-Snarks proposée par Mina, les “Pickles Snarks”. Une version améliorée à bien des égards :

• Un poids ramené des 753 bits à 255 bits
• Une fonction de vérification aléatoire (VRF) 16 fois plus rapide
• Une vitesse de hachage multipliée par 8
• Des besoins de stockage sur ledgers divisés par 3
• Mais surtout, une capacité inédite. Ces preuves sont entièrement auto-vérifiées !

C’est cette caractéristique qui intéresse particulièrement les développeurs puisqu’elle élimine le besoin d’une configuration de confiance. Sa structure s’appuie sur l’argument du produit interne de Halo, en l’augmentant d’une tonne d’optimisations qu’il serait indigeste d’énumérer ici. Retenez que ces preuves sont désormais considérées comme « transparentes » (en anglais on parle de transparency). En quelque sorte, des preuves exogènes à Ethereum que l’EVM peut croire sur parole.

La révolution blockchain du bridge sans configuration de confiance

Crypto3 est donc chargé de mettre à profit les innovations techniques majeures contenues dans ce format. De fait, elles permettent d’alléger efficacement le cycle de vérification des preuves. La simplification des procédures nécessaires à l’interopérabilité des smart-contracts s’annonce donc sous les meilleures auspices. Et pourtant …

Les frais de gas exponentiels du bullrun 2021 rendent les objectifs de coûts de l’approche initiale totalement inacceptables. Pour travailler encore la dimension financière, l’équipe doit pousser l’optimisation à son paroxysme. Crypto3 explore alors la piste d’une « preuve de validité » qui sera acceptée par Ethereum. Une preuve auxiliaire qui s’apparente à l’approche « RedShift » appliquée au Pickles Snark. En substance, elle embarque une partie du Pickles Snark selon une nouvelle nomenclature :

• Une gestion de la transparence accomplie désormais selon le modèle de rétention de connaissance FRI (Fast Reed Solomon Interactive), basé sur le hachage.
• Une syntaxe recentrée sur le modèle de PLONK pour une réduction drastique des circuits et des coûts inhérents à la prise en compte des preuves qui résultent d’un tel remaniement.

Le résultat est au-delà de leurs espérances. Les frais de « gas » sont drastiquement réduits. Mais surtout, un nouveau format de preuve dit « auxiliaire » semble sur le point d’enrichir le Pickles Snark, et par extension le protocole Mina. Une avancée qui rend enfin possible le déploiement du premier zk-SNARK apte à la “composition récursive sans configuration de confiance” sur l’EVM. Le bridge « trustless », accompagné de sa boîte à outils pour nos amis développeurs, est enfin bâti.

Un monde d’opportunités s’ouvre entre Mina et Ethereum

La démonstration menée dernièrement par les deux compagnies a apporté son lot de bonnes nouvelles. Par exemple, un simple navigateur est suffisant pour se connecter aux clusters. Ainsi, n’importe qui peut très simplement générer ce format auxiliaire de preuve et le soumettre à l’EVM.

Ne dit-on pas trivialement que c’est en faisant n’importe quoi que l’on devient n’importe qui ? Pas d’inquiétude ! Dans ce cas de figure, un utilisateur tentant de générer une preuve d’état vide et/ou défectueuse recevra systématiquement un message d’erreur. La forfaiture est impossible car les preuves numérisées ne correspondront pas avec la réalité de l’état du réseau Mina.

Cette innovation permet donc à la blockchain Mina, comme d’autres layer 1 avant elle, d’être vérifiable sur Ethereum. En empruntant le nouveau bridge, les DApps pourront accéder aux Snapps de l’écosystème Mina et vice-versa.

“En fin de compte, la vérification de la blockchain Mina sur Ethereum permettra aux développeurs d’exploiter les avantages de l’utilisation des SNARK récursifs sur Ethereum lors de la création de DApps. C’est ainsi que la vérifiabilité et la confidentialité numériques deviendront la norme.”

Evan Shapiro, PDG de la Fondation Mina

Vous pouvez aussi envisager le pont qu’a construit l’équipe de Crypto3 comme une couche de sécurité supplémentaire pour Ethereum. En effet, l’un des enjeux majeurs de cette interopérabilité est de procurer à Ethereum un moyen efficace de préserver la confidentialité au sein de ses smart-contracts. Les informations que contiennent les Pickles-Snarks sont absolument incontestables, mais ne seront jamais divulguées. Une caractéristique qui va désormais profiter à l’ensemble de l’écosystème Ethereum, et bien au-delà.

Le premier déploiement sur l’EVM est attendu pour fin janvier.