Interopérabilité des blockchains : un moteur pour l'adoption généralisée de Web3
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Interopérabilité des blockchains : un moteur pour l'adoption généralisée de Web3
Quelles sont les solutions pour l'interopérabilité des blockchains ? Comment le protocole d'interopérabilité cross-chain (CCIP) étend-il les fonctionnalités des oracles ?
Dédié à des analyses Web3 approfondiesLa blockchain est un réseau informatique décentralisé capable de suivre les soldes des comptes utilisateurs et leurs données dans un grand livre numérique. Contrairement aux systèmes centralisés, aucune entité centrale ne gère la blockchain ; à la place, un consensus décentralisé permet d’arriver à un accord sur les mises à jour du grand livre, qui sont ensuite exécutées. Cela crée un nouveau paradigme pour la comptabilité collective et l'automatisation des processus, plus neutre, résistant à la falsification et transparent que les environnements informatiques traditionnels.
Cependant, les blockchains ressemblent à des ordinateurs sans connexion Internet : elles ne peuvent pas communiquer nativement entre elles ni avec des API hors chaîne (off-chain). Ce problème est connu sous le nom de problème de l'oracle, et il empêche non seulement les blockchains d'interagir avec les systèmes traditionnels, mais aussi les blockchains entre elles, compromettant ainsi leur interopérabilité. À mesure que nous avançons vers un monde multi-chaînes, les protocoles d'interopérabilité blockchain deviennent une infrastructure indispensable pour échanger des données et des jetons entre différentes blockchains (c’est-à-dire « cross-chain »).
Cet article définit l'interopérabilité blockchain et en expose la valeur, présente différents types de solutions d'interopérabilité, et explique comment le protocole d'interopérabilité inter-chaînes (CCIP) de Chainlink étend les fonctionnalités des oracles pour permettre le transfert de données entre n'importe quelles blockchains.
Qu'est-ce que l'interopérabilité blockchain ?
L'interopérabilité blockchain désigne la capacité des blockchains à communiquer entre elles.
Le fondement de cette interopérabilité réside dans les protocoles de transmission de messages inter-chaînes, capables de lire et d'écrire des données d'une blockchain vers une autre.
Ces protocoles permettent de créer des applications décentralisées inter-chaînes (dApp), dont les contrats intelligents sont déployés sur plusieurs blockchains. La différence entre une dApp inter-chaînes et une dApp multi-chaînes réside dans le fait qu’une dApp multi-chaînes déploie généralement la même application sur plusieurs blockchains, mais que les contrats intelligents sur chaque chaîne fonctionnent indépendamment, sans lien entre eux.
Dans une dApp inter-chaînes, la logique des contrats intelligents déployés sur différentes blockchains est cohérente et intégrée.
Les fonctions d’une dApp inter-chaînes peuvent être limitées si elle utilise uniquement un protocole de pont de jetons, qui transfère simplement un jeton d’une blockchain à une autre. En revanche, l’utilisation d’un protocole capable de transmettre des données arbitraires permet de développer des fonctionnalités inter-chaînes riches et complexes, telles que des plateformes de trading DEX décentralisées inter-chaînes, des marchés monétaires décentralisés inter-chaînes, des organisations autonomes DAO décentralisées inter-chaînes, ou encore divers types d'applications modulaires.
L'importance de l'interopérabilité blockchain
Aujourd’hui, Web3 évolue vers un modèle multi-chaînes et multi-niveaux. Plus de 100 blockchains de niveau 1 (L1) existent déjà, ainsi qu’un nombre croissant de L2, et bientôt des réseaux L3 basés sur ces chaînes fondamentales. Les réseaux L2 et L3 sont essentiellement des blockchains distinctes, mais ils s'appuient sur les mécanismes de sécurité du L1 (par exemple via des Rollups).
L’évolution des L1 et L2 illustre parfaitement l’innovation technologique et écologique au sein de l’écosystème blockchain. Chaque blockchain innove en optimisant ses protocoles afin d’attirer développeurs et applications, ce qui implique souvent des compromis fonctionnels. Par exemple, certaines blockchains privilégient la décentralisation et la résistance à la manipulation, au détriment du débit et de la composableité du réseau de base ; d’autres mettent l’accent sur la confidentialité native, en faisant des concessions sur les hypothèses de sécurité liées au matériel fiable.
Grâce à l’exploration continue de divers protocoles de consensus, environnements d’exécution et solutions de stockage, les développeurs peuvent choisir une blockchain selon des critères tels que coût, activité, performance, disponibilité des données, sécurité, mécanismes cryptographiques et respect de l’environnement. De plus, pour se différencier, certaines blockchains adoptent des langages de programmation spécifiques, ciblent certains cas d’usage ou marchés géographiques, et construisent une marque et des valeurs uniques pour attirer leurs utilisateurs cibles.
Le domaine où les approches diffèrent le plus est celui de la mise à l’échelle. Voici les principales stratégies actuelles :
Une seule blockchain haute performance supportant toutes les applications dans tous les secteurs verticaux.
Une blockchain hautement décentralisée soutenant diverses applications modulaires grâce à une série de solutions de mise à l’échelle L2 et L3.
Chaque application, contrat intelligent ou cas d’usage dispose de sa propre blockchain de base ou d’un réseau L2 souverain.
Pour approfondir les stratégies de mise à l’échelle, consultez l'article de blog « Tout savoir sur la scalabilité blockchain – Exécution, stockage et consensus ».
Face à la prolifération des écosystèmes blockchain, il devient crucial d’assurer l’interopérabilité entre ces environnements. C’est particulièrement vrai pour les développeurs qui veulent créer des applications inter-chaînes ou modulaires, capables de maintenir un état global uniforme et une liquidité partagée sur plusieurs blockchains. D'autres souhaitent accéder à des actifs ou fonctionnalités uniques présents sur d'autres chaînes ; l’interopérabilité est alors tout aussi cruciale.
Les protocoles d’interopérabilité blockchain sont également importants pour les systèmes traditionnels, qui doivent se connecter en arrière-plan à de nombreuses blockchains différentes. Ces protocoles posent les bases d’une couche d’abstraction blockchain, permettant aux systèmes backend traditionnels et aux dApps d’accéder uniformément à n’importe quelle blockchain via un middleware unique. Sans une telle abstraction, les systèmes Web2 et les dApps devraient développer manuellement des solutions spécifiques pour chaque interaction inter-chaînes, un processus coûteux, complexe et chronophage.
Types de solutions d'interopérabilité blockchain
La meilleure façon de catégoriser les solutions d'interopérabilité blockchain consiste à analyser les scénarios d'interaction inter-chaînes les plus populaires.
Échange de jetons — Échanger un jeton sur la chaîne source contre un autre jeton sur la chaîne cible. Les échanges inter-chaînes reposent sur des protocoles d’échange atomique ou des AMM (market-makers automatisés) inter-chaînes, qui créent des pools de liquidité distincts sur chaque chaîne pour faciliter l’échange.
Ponts de jetons — Verrouiller ou brûler un jeton sur la chaîne source via un contrat intelligent, puis libérer ou frapper un jeton équivalent sur la chaîne cible via un autre contrat. Les ponts transfèrent des actifs entre chaînes, créant ainsi de la liquidité inter-chaînes et augmentant l’utilisation des jetons. Trois mécanismes principaux existent :
Pont verrouillage/frappe (ou « billet à ordre ») — Un jeton est verrouillé dans un contrat sur la chaîne source, puis un jeton emballé (« wrapped ») est frappé sur la chaîne cible. Ce type d’actif est souvent appelé « bridged asset ». Le processus inverse consiste à brûler le jeton emballé sur la chaîne cible pour libérer le jeton d’origine sur la chaîne source.
Pont destruction/frappe (jeton natif) — Le jeton est brûlé sur la chaîne source, puis un nouveau jeton identique est frappé sur la chaîne cible.
Pont verrouillage/libération — Le jeton est verrouillé sur la chaîne source, puis un jeton équivalent est libéré depuis un pool de liquidité sur la chaîne cible. Ces ponts offrent souvent des incitations comme le partage des revenus pour attirer la liquidité sur les deux chaînes.
Paiements natifs — Une application sur la chaîne source déclenche un paiement en actif natif sur la chaîne cible. On peut aussi déclencher un paiement inter-chaînes sur la chaîne source en se basant sur des données provenant d’une autre blockchain. La plupart des paiements servent de mécanisme de règlement, pouvant être déclenchés par des données blockchain ou même des événements externes.
Appel de contrat — Un contrat intelligent sur la chaîne source appelle une fonction d’un contrat sur la chaîne cible, en utilisant des données locales. Plusieurs appels peuvent être orchestrés ensemble pour créer des applications inter-chaînes complexes, incluant des échanges ou des ponts de jetons.
Ponts de jetons programmables — Combinaison d’un pont de jetons et d’une transmission de messages arbitraires. Une fois qu’un jeton est envoyé de la chaîne source à la chaîne cible, un appel de contrat est automatiquement lancé. Toute cette séquence est incluse dans une seule transaction, permettant des fonctionnalités riches comme le staking, l’échange de jetons ou le dépôt direct dans un contrat intelligent sur la chaîne cible.
Pour exécuter ces opérations inter-chaînes, quatre types de solutions d’interopérabilité permettent de vérifier l’état de la chaîne cible et de transmettre les transactions suivantes. La vérification d’état et la transmission de messages sont essentielles pour presque toutes les interactions inter-chaînes.
Vérification Web2
La vérification Web2 utilise des services Web2 pour effectuer des transactions inter-chaînes. Le cas le plus courant est un utilisateur qui utilise une plateforme centralisée pour échanger ou transférer des jetons entre chaînes. L'utilisateur dépose ses actifs sur une adresse contrôlée par la plateforme sur la chaîne source, puis retire un jeton équivalent (ou différent) sur une adresse qu'il contrôle sur la chaîne cible (via un échange sur la plateforme).
Cette méthode est pratique pour les utilisateurs individuels et techniquement simple, mais elle a peu de valeur pour les dApps inter-chaînes car elle nécessite de faire confiance à un tiers centralisé. En outre, la plupart des solutions Web2 ne permettent que des échanges ou transferts entre les blockchains prises en charge par la plateforme.
Vérification externe
La vérification externe repose sur un ensemble distinct de nœuds validateurs (en plus des nœuds des deux chaînes concernées), chargés de vérifier l’état de la chaîne source et de déclencher la transaction suivante sur la chaîne cible lorsque certaines conditions sont remplies. Les consensus basés sur des comités ont diverses implémentations, comme le calcul multipartite sécurisé, les réseaux d’oracles décentralisés ou les contrats multisignatures à seuil. Ces systèmes exigent un calcul hors chaîne (off-chain computation) avec un minimum de confiance, puis une vérification sur chaîne (c’est-à-dire des contrats intelligents hybrides).
Ce modèle suppose généralement qu’au moins la moitié des nœuds sont honnêtes pour garantir la fiabilité. Pour réduire davantage la confiance requise, on peut utiliser des techniques comme la validation optimiste des ponts, les réseaux anti-fraude ou le stake cryptoeconomique. Bien que cela implique des hypothèses de confiance supplémentaires, c’est actuellement la seule solution viable permettant des appels de contrats inter-chaînes complexes avec un minimum de confiance. Elle est également très générique et évolutive, adaptée aux applications inter-chaînes avancées.
Vérification locale
La vérification locale implique que les deux parties à l’interaction inter-chaînes valident mutuellement leur état. Si chacune confirme la validité de l’autre, un échange pair-à-pair est exécuté. Ces échanges locaux de jetons sont souvent appelés « swaps atomiques ».
Les swaps atomiques offrent un haut degré de confiance minimale, car soit l’échange réussit complètement, soit les deux transactions échouent. Toutefois, cette méthode ne s'étend pas facilement à d'autres types d'appels de contrats inter-chaînes, et peut entraîner involontairement un problème d'option d'achat, où le second participant peut choisir d'exécuter ou non l'échange, acquérant ainsi temporairement une option d'achat. Ainsi, la vérification locale est surtout utilisée dans les protocoles de liquidité inter-chaînes, qui maintiennent des pools indépendants sur chaque chaîne.
Vérification native
La vérification native consiste pour la chaîne cible à vérifier directement l’état de la chaîne source afin de confirmer la transaction et d’exécuter localement la suite. Cela se fait typiquement en exécutant un client léger de la chaîne source dans la machine virtuelle de la chaîne cible, ou en parallèle.
Cette approche repose sur l’hypothèse d’une minorité honnête ou de synchronisation : au moins un relayeur honnête dans le comité (minorité honnête), ou bien les utilisateurs doivent pouvoir transmettre eux-mêmes les transactions si le comité échoue (hypothèse de synchronisation). C’est la méthode d’interopérabilité la plus robuste en termes de confiance minimale, mais aussi la plus coûteuse, la moins flexible, et mieux adaptée aux blockchains ayant des machines d’état similaires, comme Ethereum et ses L2, ou les blockchains basées sur Cosmos SDK.
Protocole d'interopérabilité inter-chaînes (CCIP)
Pour répondre à la demande croissante de solutions d'interopérabilité, Chainlink développe actuellement le protocole d'interopérabilité inter-chaînes (CCIP). Il s'agit d'une nouvelle norme ouverte de communication inter-chaînes, prenant en charge la transmission de messages arbitraires et le transfert de jetons. CCIP vise à fournir une interface unifiée simple et universelle pour connecter tous les réseaux blockchain. Il intègre également divers services d’oracles dans un cadre de ponts de jetons programmables, permettant des opérations inter-chaînes complexes.
En raison des nombreuses attaques inter-chaînes ayant conduit au vol d'environ 1,2 milliard de dollars l'année dernière, la sécurité est au cœur du développement de CCIP. Parmi les experts impliqués figurent certains des meilleurs cryptographes et spécialistes de la sécurité informatique au monde, notamment Ari Juels, Dan Boneh, Lorenz Breidenbach et Dahlia Malkhi.
CCIP met en œuvre plusieurs mesures de sécurité, notamment :
Un réseau anti-fraude surveillant les comportements malveillants ;
Des calculs d’oracles décentralisés réalisés par un grand nombre de nœuds opérateurs réputés et performants (dont les historiques de service sont vérifiables) ;
Le développement du protocole de rapport hors chaîne (OCR).
Ce protocole sécurise déjà des milliers de milliards de dollars sur les principaux réseaux blockchain.
Pour en savoir plus sur CCIP de Chainlink, consultez cet article de blog.
CCIP est un protocole de transmission de messages inter-chaînes développé par le réseau d'oracles décentralisés de Chainlink, conçu pour soutenir diverses dApps inter-chaînes, ponts de jetons et ponts programmables.
Vers une interopérabilité blockchain au service de l'essor de Web3
L'interopérabilité blockchain est essentielle pour l'avenir de Web3.
Des protocoles comme CCIP permettent non seulement de débloquer des applications complexes fonctionnant de manière cohérente sur différentes blockchains, mais aussi aux entreprises, institutions et gouvernements d'accéder en toute sécurité à n'importe quel environnement blockchain via une interface unique. Ces deux capacités sont cruciales pour le développement des prochaines générations de dApps, leur permettant de s'intégrer aux interfaces traditionnelles et d'accélérer l'adoption généralisée de Web3.
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