Superscrypt, le fonds de cryptomonnaies appartenant à Temasek : faire face à l'état actuel et aux défis de l'interopérabilité des blockchains et des ponts entre chaînes
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Superscrypt, le fonds de cryptomonnaies appartenant à Temasek : faire face à l'état actuel et aux défis de l'interopérabilité des blockchains et des ponts entre chaînes
Dans cet article, nous présenterons l'importance de l'interopérabilité, les défis auxquels elle fait face ainsi que les approches actuelles.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : Superscrypt, Jacob
Traduction : TechFlow
Avec la multiplication des blockchains de couche 1, de couche 2 et des chaînes dédiées aux applications, la nécessité d’un mode de communication sécurisé, à faible coût et efficace entre blockchains est plus importante que jamais.
Dans cet article, nous aborderons l’importance de l’interopérabilité, les défis qu’elle pose ainsi que les méthodes actuelles disponibles. Il s’agit de la première partie d’une série consacrée à l’interopérabilité.
La prolifération des blockchains
La première blockchain publique, Bitcoin, a vu le jour en 2009. Au cours des 14 dernières années, les blockchains publiques ont connu une croissance explosive, atteignant aujourd’hui 201 selon les données de DeFiLlama. Bien qu’Ethereum domine encore largement l’activité sur chaîne — représentant environ 96 % de la valeur totale verrouillée (TVL) en 2021 — cette part est tombée à 59 % ces deux dernières années avec l’émergence de nouvelles blockchains de couche 1 alternatives comme Binance Smart Chain (BSC) et Solana, ainsi que des solutions de mise à échelle de couche 2 telles qu’Optimism, Arbitrum, zkSync Era, Starknet et Polygon zkEVM.
Selon DeFiLlama, il existe actuellement plus de 115 blockchains compatibles EVM et 12 rollups/L2 d’Ethereum. Et pour diverses raisons, la tendance vers une activité multi-chaînes va perdurer :
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Les principales solutions L2 comme Polygon, Optimism et Arbitrum se sont positionnées dès le départ comme des solutions de mise à échelle d’Ethereum, ont levé d’importants fonds et se sont imposées comme des destinations à faible coût pour déployer des applications (le nombre d’équipes de développement a augmenté de 2779 % sur Arbitrum, de 1499 % sur Optimism et de 116 % sur Polygon au cours de l’année dernière — bien que les bases soient modestes, cela représente environ 200 à 400 développeurs) ;
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Des blockchains spécialisées continuent d’apparaître pour répondre à des besoins spécifiques. Certaines optimisent le débit, la vitesse et le temps de règlement (comme Solana ou BSC), tandis que d’autres ciblent des cas d’usage précis tels que les jeux (ImmutableX), la finance décentralisée (DeFi) (Sei) ou la finance traditionnelle (par exemple les sous-réseaux Avalanche) ;
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Les applications suffisamment grandes et utilisées lancent leurs propres rollups ou chaînes dédiées afin de capter davantage de valeur et de mieux contrôler les frais du réseau (comme dydx) ;
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Plusieurs cadres, kits de développement logiciel (SDK) et fournisseurs de services « Rollup as a Service » sont apparus, permettant à n’importe quel projet de créer facilement son propre rollup tout en réduisant la complexité technique (comme Caldera, Eclipse, Dymension, Sovereign, Stackr, AltLayer, Rollkit).
Nous vivons dans un monde multi-chaînes, multi-couches.
L’importance croissante de l’interopérabilité
Cette prolifération des blockchains de couche 1, de couche 2 et des chaînes dédiées met en lumière l’importance cruciale de l’interopérabilité : la capacité et les moyens par lesquels les blockchains peuvent transférer des actifs, de la liquidité, des messages et des données entre elles.
Comme le suggère Connext, l’interopérabilité blockchain peut être divisée en trois composantes :
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Transmission : transférer des données de message d’une chaîne à une autre ;
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Vérification : prouver la validité des données (ce qui implique généralement de prouver le consensus/état de la chaîne source) ;
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Exécution : le processus par lequel la chaîne cible traite les données reçues.
Les avantages liés au transfert d’actifs et de liquidités entre chaînes sont évidents : ils permettent aux utilisateurs d’explorer et de réaliser des transactions sur de nouvelles blockchains et écosystèmes. Ils peuvent tirer parti des avantages offerts par les nouvelles blockchains (par exemple effectuer des transactions sur une couche 2 à frais réduits) et découvrir de nouvelles opportunités rentables (comme accéder à des protocoles DeFi sur d'autres chaînes offrant des rendements plus élevés).
Le bénéfice du transfert de messages réside dans la possibilité d’activer toute une gamme d’applications inter-chaînes sans avoir à déplacer ses actifs d’origine. Un message envoyé depuis la chaîne A (source) déclenche l’exécution d’un code sur la chaîne B (cible). Par exemple, une application décentralisée (dApp) sur la chaîne A peut transmettre un message concernant les actifs ou l’historique des transactions d’un utilisateur à la chaîne B, lui permettant ainsi de participer à des activités sur cette dernière sans déplacer aucun actif, notamment :
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Emprunter sur la chaîne B en utilisant des actifs détenus sur la chaîne A comme garantie ;
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Participer à des événements communautaires sur un rollup à faible coût (comme frapper une nouvelle collection NFT, récupérer des billets ou des produits dérivés) sans avoir à déplacer ses NFT depuis la chaîne A ;
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Utiliser son identité décentralisée et son historique sur chaîne construits sur une blockchain donnée pour participer à des protocoles DeFi sur une autre chaîne et bénéficier de meilleurs taux d’intérêt.
Les défis de l’interopérabilité
Malgré ses nombreux avantages, l’interopérabilité fait face à plusieurs défis techniques :
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Premièrement, les blockchains ne communiquent généralement pas bien entre elles : elles utilisent des mécanismes de consensus, des schémas cryptographiques et des architectures différents. Si vos jetons sont sur la chaîne A, utiliser ceux-ci pour acheter des jetons sur la chaîne B n’est pas un processus simple.
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Deuxièmement, au niveau de la vérification, la fiabilité des protocoles d’interopérabilité dépend du mécanisme de validation choisi pour confirmer que les messages transférés sont légitimes et valides.
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Troisièmement, le développement fragmenté sur plusieurs chaînes fait perdre la composable, un module clé de construction essentiel de Web3. Cela signifie que les développeurs ne peuvent pas aisément combiner des composants d’une autre chaîne pour concevoir de nouvelles applications et offrir ainsi aux utilisateurs de plus grandes possibilités.
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Enfin, le grand nombre de chaînes entraîne une fragmentation de la liquidité, ce qui réduit l’efficacité financière des participants. Par exemple, si vous fournissez de la liquidité sur la chaîne A pour générer des rendements, il devient difficile d’utiliser les jetons LP issus de cette transaction comme garantie dans un autre protocole afin de générer davantage de revenus. La liquidité est la colonne vertébrale de la DeFi et de l’activité des protocoles, et plus il y a de chaînes, plus il est difficile pour chacune de prospérer.
Des solutions d’interopérabilité existent déjà pour résoudre ces problèmes. Quel est donc l’état actuel des lieux ?
État actuel de l’interopérabilité
Aujourd'hui, les ponts inter-chaînes sont les principaux facilitateurs des transactions inter-blockchains. Il existe actuellement plus de 110 ponts, dotés de fonctionnalités variées et impliquant différents compromis en matière de sécurité, de rapidité et de nombre de blockchains supportées.
Comme l’a souligné LI.FI dans son article, on distingue plusieurs types de ponts inter-chaînes :
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Ponts de wrapping/minting : les jetons sont verrouillés sur la chaîne A via une méthode multisignature, et des jetons équivalents sont frappés (minted) sur la chaîne B. En théorie, les jetons wrapped devraient avoir la même valeur que les jetons d’origine, mais leur valeur dépend de la sécurité du pont : si le pont est piraté, les utilisateurs ne pourront pas échanger leurs jetons wrapped sur la chaîne B contre les jetons d’origine sur la chaîne A (exemples : Portal, Multichain) ;
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Réseaux de liquidité : des parties fournissent de la liquidité de chaque côté des chaînes pour faciliter les échanges inter-chaînes (exemples : Hop, Connext Amarok, Across) ;
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Ponts de messages arbitraires : capables de transférer tout type de données (jetons, appels de contrat, état de la chaîne), par exemple LayerZero, Axelar, Wormhole ;
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Ponts spécialisés pour des cas d’usage spécifiques (comme les stablecoins ou les NFT), qui brûlent (burn) les actifs sur la chaîne A puis libèrent des actifs correspondants sur la chaîne B.
Ces ponts reposent sur différents mécanismes de confiance, soutenus par des entités fiables distinctes et des incitations variées, et ces choix sont cruciaux :
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Team Human : s’appuie sur un groupe d’entités pour attester de la validité des transactions ;
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Team Economics : repose sur un ensemble de validateurs misant des collatéraux, dont les actifs sont soumis à des pénalités (slashing) pour dissuader les comportements malveillants. Ce mécanisme fonctionne uniquement si le gain économique lié à une mauvaise action est inférieur à la perte encourue via slashing ;
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Team Game Theory : répartit différentes tâches du processus inter-chaînes (comme la vérification de la validité d’une transaction ou le relais) entre plusieurs parties prenantes ;
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Team Math : utilise des clients légers sur chaîne (light clients) pour valider l’état d’une blockchain avant de libérer des actifs sur une autre chaîne, en recourant à des technologies de preuves succinctes non interactives (zero-knowledge proofs). Cette approche minimise fortement l’intervention humaine mais est techniquement complexe à mettre en œuvre.
Au final, le spectre des mécanismes de confiance va des solutions purement humaines, à celles combinant humains et incitations économiques, jusqu’aux systèmes de validation basés sur les mathématiques. Ces méthodes ne sont pas mutuellement exclusives : certaines sont combinées pour renforcer la sécurité. Par exemple, le pont inter-chaînes de LayerZero, basé sur la théorie des jeux, utilise Polyhedra (qui repose sur des preuves zk) comme oracle pour son réseau.
Comment les ponts inter-chaînes se sont-ils comportés jusqu’à présent ? Ils ont permis de transférer d’énormes volumes de capitaux : la valeur totale verrouillée (TVL) des ponts a atteint un pic de 60 milliards de dollars en janvier 2022. Compte tenu de l’ampleur des capitaux en jeu, les ponts sont devenus des cibles privilégiées d’attaques et de piratages. En 2022 seulement, 2,5 milliards de dollars ont été perdus, à la suite de fuites de clés multisignatures et de vulnérabilités dans des contrats intelligents. Pour un système financier, un taux de perte annuel de 4 % du capital est insoutenable : il ne peut ni prospérer ni attirer davantage d’utilisateurs.
Les attaques se sont poursuivies en 2023, vidant des adresses multi-chaînes de 126 millions de dollars (soit 50 % des actifs du pont Fantom et 80 % de ceux du pont Moonriver), révélant au passage que leur PDG détenait seul toutes les clés « multisignatures ». Dans les semaines suivant ce piratage, la TVL sur Fantom a chuté de 67 % (Fantom ayant une grande partie de ses actifs transférés via le pont Multichain).
En définitive, certaines des plus grandes attaques contre des ponts inter-chaînes et leurs conséquences découlent principalement de failles dans les systèmes multisignatures (Ronin : 624 millions de dollars, Multichain : 126 millions, Harmony : 100 millions), soulignant ainsi l’importance capitale du mécanisme de confiance retenu par les ponts.
Un petit ensemble de validateurs (Harmony), un groupe centralisé (Ronin) ou un unique détenteur de clés (Multichain) constitue l’une des principales causes de ces attaques, mais les vecteurs d’attaque sont multiples. En avril 2022, le FBI, l’Agence américaine de cybersécurité et de sécurité des infrastructures (CISA) et le Trésor américain ont publié un avis conjoint de cybersécurité mettant en lumière certaines tactiques employées par le groupe Lazarus, soutenu par le gouvernement nord-coréen. Ces tactiques incluent l’ingénierie sociale, le phishing par e-mail, via Telegram ou sur des comptes d’échanges centralisés.
Alors, quelle est la suite ?
Il est clair que les mécanismes de validation reposant sur l’humain sont particulièrement vulnérables aux attaques, mais la demande d’une interopérabilité à la fois sécurisée et efficace demeure forte. Alors, où allons-nous maintenant ?
Nous assistons désormais à l’émergence de méthodes de validation minimisant la confiance, ce qui nous enthousiasme :
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Dans la deuxième partie, nous présenterons la preuve de consensus (consensus proof), utilisée pour prouver le dernier consensus de la chaîne source (c’est-à-dire son état/réalité sur les derniers blocs), afin de faciliter le pontage ;
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Dans la troisième partie, nous aborderons la preuve de stockage (storage proof), utilisée pour prouver des transactions et données historiques dans d’anciens blocs, afin de permettre divers scénarios d’application inter-chaînes.
Ces deux approches placent la validation à confiance minimale au cœur de leur conception, évitant ainsi la dépendance aux humains et leurs failles, et posent les bases de l’interopérabilité de demain.
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