Qu'est-ce qu'Ethereum 2.0 ?

Ethereum 2.0, parfois appelé Eth2 ou Serenity, est une mise à niveau de la blockchain Ethereum. Son objectif est d'augmenter la vitesse, l'efficacité et l'évolutivité du réseau Ethereum tout en ne compromettant pas sa sécurité ni sa décentralisation. À cet égard, il s'agit d'une tentative de surmonter le soi-disant 'trilemme de la blockchain' (la croyance largement répandue selon laquelle, en ce qui concerne la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité, les réseaux blockchain ne peuvent optimiser que deux des trois caractéristiques à la fois).

Ethereum 2.0 intègre plusieurs changements fondamentaux à la structure et au design d'Ethereum - à la fois techniques et économiques. Deux des principaux changements sont le passage à la "preuve d'enjeu" et l'ajout du "sharding".

Qu'est-ce que le Proof of Stake ?

Le Proof of Stake est un type de mécanisme de consensus utilisé par les réseaux blockchain pour atteindre un consensus distribué. Dans un mécanisme de consensus Proof of Stake, les participants qui ont mis en jeu des actifs cryptographiques (staker signifie les "verrouiller" en les envoyant à un contrat intelligent spécifique) sont sélectionnés au hasard pour devenir validateurs qui proposent de nouveaux blocs - et sont récompensés pour cela. Les validateurs prennent ainsi le rôle des mineurs dans un système de Proof of Work. Les participants qui violent les règles du protocole sont susceptibles de perdre, en partie ou en totalité, leurs actifs mis en jeu. Cette approche de carotte et de bâton est conçue pour inciter les participants à contribuer à la validation et à l'ordonnancement des transactions en blocs conformément aux règles du protocole.

Quels sont les avantages du Proof of Stake ?

Les avantages les plus souvent cités parmi la communauté Ethereum pour passer au Proof of Stake sont les suivants :

Amélioration de l'efficacité énergétique. Parce que le Proof of Stake ne nécessite pas que les participants consacrent de la puissance de traitement à un algorithme de hachage Proof of Work, il consomme beaucoup moins d'énergie. On estime qu'Ethereum 2.0 consommera moins de 1 % de l'énergie consommée par Ethereum en Proof of Work.

Capacité améliorée à évoluer en prenant en charge les 'chaînes fragmentées'. Les chaînes fragmentées (voir ci-dessous) augmentent le débit des transactions en permettant à un réseau de créer plusieurs blocs simultanément. Alors que dans un système Proof of Work, le sharding réduit la puissance de hachage nécessaire pour compromettre chaque partie du réseau (réduisant ainsi la sécurité de l'ensemble du réseau), dans un système Proof of Stake, ce n'est pas le cas. En d'autres termes, la transition vers le Proof of Stake est nécessaire pour permettre le sharding qui, à son tour, peut être une technologie de mise à l'échelle efficace.

Augmentation de la décentralisation. Parce que le Proof of Stake élimine l'exploitation minière entraînée par la puissance de hachage, le besoin de grandes fermes minières intensives en capital est éliminé. En théorie, cela devrait abaisser la barrière à l'entrée pour les validateurs, réduisant le risque de centralisation. De plus, en raison du grand nombre de chaînes fragmentées, le passage complet à Ethereum 2.0 nécessite un grand ensemble de validateurs (plus de 16 000). L'argument est que ce grand nombre de validateurs rendra le réseau moins enclin à la manipulation par des intérêts particuliers.

Quels sont les inconvénients du Proof of Stake ?

Moins éprouvé. Alors que le Proof of Work a été éprouvé pendant plus d'une décennie dans Bitcoin et depuis 2015 dans Ethereum, le Proof of Stake a moins de recul. Bien que le Proof of Stake ait été utilisé dans un certain nombre de blockchains publiques sans incident, la complexité relativement élevée de sa mise en œuvre dans Ethereum signifie qu'il peut y avoir des vecteurs d'attaque ou des vulnérabilités encore inconnus.

Les riches deviennent plus riches. Une critique courante du Proof of Stake dans Ethereum est que, parce qu'il n'y a essentiellement aucun coût pour miner, et parce que plus vous mettez en jeu d'ETH, plus vous recevez de récompenses, ceux qui ont déjà le plus de capital continueront à accumuler plus de capital. En revanche, bien qu'il soit vrai que le minage de Bitcoin soit une entreprise hautement intensive en capital, la marge bénéficiaire est étroite. Cela signifie que la plupart des bitcoins gagnés par les mineurs doivent être vendus pour couvrir leurs coûts de minage - et en vendant, les mineurs distribuent la plupart des nouveaux bitcoins (et frais) à des participants plus larges, distribuant ainsi largement le nouveau Bitcoin.

Qu'est-ce que le sharding ?

Le sharding est une technique de mise à l'échelle conçue pour améliorer significativement l'efficacité et la capacité d'un réseau blockchain. Il consiste à partitionner l'état entier du réseau en plusieurs morceaux plus petits et gérables, appelés "shards". Chaque shard fonctionne presque comme une blockchain séparée, avec son propre ensemble de soldes de comptes et de contrats intelligents. Cependant, à la différence des blockchains complètement indépendantes, les shards communiquent et se coordonnent entre eux via la chaîne principale ou une couche qui assure la sécurité et la cohérence des données sur l'ensemble du réseau.

Dans le contexte d'Ethereum 2.0, le sharding vise à résoudre le problème de la scalabilité en distribuant la responsabilité du traitement des données à travers plusieurs shards. Chaque shard sera capable de traiter des transactions et des contrats intelligents de manière indépendante, augmentant ainsi la capacité globale du réseau. La mise en œuvre initiale du sharding dans Ethereum 2.0 devrait se concentrer principalement sur l'amélioration de la disponibilité des données, ce qui améliorera à son tour la scalabilité des solutions de couche 2 en leur permettant de référencer les données stockées sur les chaînes fragmentées.

Les validateurs joueront un rôle crucial dans la sécurité et le fonctionnement du réseau sharded Ethereum. Ils seront assignés aléatoirement à différents shards, garantissant qu'aucun shard unique n'est excessivement influencé ou contrôlé par un groupe spécifique de validateurs. Cette assignation aléatoire aide à renforcer la sécurité du réseau en le rendant plus résistant aux attaques coordonnées ou à la manipulation.

À mesure qu'Ethereum continue d'évoluer, les spécificités du sharding et de sa mise en œuvre pourraient être affinées.

Calendrier d'Eth 2.0

La transition vers Eth 2.0 est une transition progressive et multi-phase qui se déroule selon le calendrier suivant :

Beacon Chain. Déployée avec succès en décembre 2020, la Beacon Chain a introduit un mécanisme de consensus Proof of Stake (PoS), fonctionnant en parallèle avec le réseau Ethereum existant. Cette phase ne traitait pas encore les transactions ou les contrats intelligents mais jetait les bases d'un nouveau modèle de consensus PoS. Une "chaîne de balise" a été établie pour stocker le registre des validateurs et fonctionner en parallèle avec le réseau principal Ethereum, mais pendant la phase Beacon Chain, Ethereum continuait de s'appuyer sur le mécanisme de consensus Proof of Work.

The Merge. Complétée en septembre 2022, cette phase pivot a vu le réseau principal Ethereum original, fonctionnant sur Proof of Work (PoW), fusionner sans accroc avec le système PoS de la Beacon Chain. Cette transition a marqué la fin du minage énergivore sur Ethereum, adoptant pleinement le PoS pour la sécurité et le consensus du réseau. En conséquence, la consommation d'énergie d'Ethereum a chuté de manière significative, ouvrant la voie à des opérations blockchain plus efficaces et évolutives.

Sharding. Après The Merge, Ethereum prévoit de mettre en œuvre le sharding pour augmenter considérablement la capacité du réseau et réduire les frais de transaction. Le sharding divisera le réseau en plusieurs portions (shards), chacune capable de traiter des transactions et des contrats intelligents de manière indépendante. Cela élargira la capacité globale du réseau Ethereum, lui permettant de traiter beaucoup plus de transactions par seconde et le rendant plus accessible aux utilisateurs du monde entier. Les premières étapes du sharding se concentreront sur la distribution des données à travers les shards, avec des phases ultérieures visant à permettre aux shards d'exécuter indépendamment des contrats intelligents et de gérer des comptes, améliorant encore la scalabilité et l'efficacité du réseau. L'introduction du sharding est prévue pour commencer par phases.