Que signifie exactement Ethereum 2.0 ?
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Que signifie exactement Ethereum 2.0 ?
Ethereum 2.0 résout principalement le « triangle impossible » de la blockchain grâce à trois technologies clés : le sharding, la preuve d'enjeu (Proof of Stake) et une nouvelle machine virtuelle.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesEthereum 2.0
Ethereum 2.0 est fréquemment mentioné par les médias, incarnant l'avenir d'Ethereum.
Aucune blockchain n’a traversé autant d’épreuves qu’Ethereum. Terre d’origine de la majorité des jetons et contrats intelligents, Ethereum exerce un attrait indéniable sur les développeurs et porteurs de projets. Pourtant, Ethereum n’est pas encore achevé : il doit franchir l’étape dite du « Serenity ».
Initialement, « Serenity » devait consister en un hard fork, mais en raison d’une complexité supérieure aux attentes, il a été remplacé par un plan à long terme de transition progressive.
Pourquoi ETH 2.0 ?
Selon Chromatic Capital, Ethereum ne peut traiter que 15 transactions par seconde. Si des applications complexes doivent s’agrandir (scaling), cela représentera un coût élevé, alors que Visa traite des milliers de transactions par seconde. Ce ralentissement s’explique par le fait qu’Ethereum privilégie la décentralisation.
Une solution propre au design serait d’utiliser des super-nœuds, c’est-à-dire des « nœuds de consensus disposant de serveurs suffisamment puissants », capables de traiter chaque transaction. Cette solution est élégante : Ethereum pourrait rester inchangé, avec simplement une exécution fréquente et parallèle des processus clients.
Cependant, les développeurs d’Ethereum ont rejeté cette approche, principalement parce qu’elle compromettrait la décentralisation et la résistance à la censure. La blockchain fait face au « dilemme impossible » : décentralisation, évolutivité et sécurité – ces trois aspects s’excluent mutuellement. Ethereum constitue la base de tous les projets de « deuxième génération de blockchains », comme IOTA, qui prétend résoudre ce dilemme. La plupart des tentatives visant à le résoudre, y compris Ethereum 2.0, consistent à remplacer le minage par un autre mécanisme de consensus.
Ainsi, l’ancienne architecture d’Ethereum (ici désignée comme PoW, preuve de travail) est plus ou moins perçue comme un échec. Selon Chromatic Capital, Ethereum 2.0 est « un projet entièrement différent, reposant sur un paradigme allant de zéro à un, comparable à une chaîne dominante de blockchains ». Ethereum 2.0 n’est pas seulement une mise à jour : il redéfinit la blockchain. Son objectif est de rendre Ethereum plus sûr, capable de traiter des milliers de transactions, d’améliorer les fonctionnalités de programmation, sans compromettre la décentralisation.
Comment Ethereum 2.0 résout-il le « dilemme impossible » ?
Ethereum 2.0 s’appuie principalement sur trois technologies pour résoudre le « dilemme impossible » de la blockchain : le sharding (fractionnement), la preuve d’enjeu (Proof of Stake), et une nouvelle machine virtuelle.
Le sharding consiste à diviser une base de données entre plusieurs serveurs, autrement dit à partitionner la base. Comme un disque dur possède plusieurs partitions (C:, D:, etc.) tout en restant un seul disque, la blockchain est découpée en segments tout en conservant sa cohérence. La sécurité du « sharding » est équivalente à celle de la blockchain entière.
La preuve d’enjeu signifie que les blocs ne sont plus produits par des mineurs, mais par des « Stakers », c’est-à-dire des nœuds détenant une certaine quantité d’ETH. Cela permet non seulement d’économiser l’énergie, mais aussi d’assurer rapidement la finalité des transactions, tout en renforçant la décentralisation des validateurs. Depuis des années, les développeurs d’Ethereum travaillent sur un mécanisme de consensus permettant une confirmation rapide des transactions et obligeant les Stakers à respecter les règles. Une fois passé à la PoS, Ethereum pourra confirmer la finalité d’une transaction en quelques secondes, tout en empêchant les attaques de double dépense.
La nouvelle machine virtuelle permet aux développeurs de créer leur propre environnement d’exécution. Elle peut ainsi appliquer les règles d’autres blockchains, comme BTC ou Zcash. Ethereum devient alors une structure universelle pouvant intégrer différentes blockchains.
Ces trois technologies forment une combinaison puissante. À ce jour, aucune blockchain ne dispose pleinement de fonctionnalités de sharding, et la PoS fait encore l’objet de nombreuses critiques. Ethereum incarne un esprit pionnier en résolvant plusieurs défis majeurs du développement blockchain, créant ainsi un cadre capable d’éliminer les obstacles centralisés et de maintenir l’équilibre du « dilemme impossible ».
Phase 0 : La Beacon Chain
Le cœur d’Ethereum 2.0 est la Beacon Chain. Initialement, elle coordonnera jusqu’à 64 chaînes de sharding. Chromatic Capital décrit la Beacon Chain comme le « centre de commandement » de l’ensemble du réseau Ethereum 2.0.
La Beacon Chain gère le protocole de preuve d’enjeu « Casper ». Elle enregistre les validateurs et leurs mises (staking), sélectionne aléatoirement les validateurs de blocs, puis leur attribue aléatoirement une chaîne de sharding. Elle applique des règles de consensus, sanctionne les validateurs malhonnêtes, et sert de pivot reliant les différents shards.
Le vote par preuve d’enjeu consiste pour les validateurs d’Ethereum 2.0 à utiliser leurs jetons pour voter sur des « attestations ». Dès qu’un bloc sur une chaîne de sharding recueille suffisamment d’attestations, il reçoit un lien inter-chaînes (crosslink) sur la Beacon Chain. À partir de ce moment, le bloc est définitivement confirmé, c’est-à-dire irrévocable. Le bloc sur la chaîne de sharding acquiert alors une sécurité équivalente à celle de la Beacon Chain (la chaîne principale).
En contrepartie, les validateurs reçoivent de l’ETH2 – la monnaie native de la Beacon Chain. À long terme, l’ETH2 remplacera l’ETH, sans limite d’émission, garantissant ainsi la sécurité durable du réseau.
La Beacon Chain sera lancée au deuxième ou troisième trimestre 2020, marquant le début de la phase 0. Un client Beacon pourra alors être exécuté, permettant aux utilisateurs d’envoyer leur ether (ETH1) vers la Beacon Chain, où il sera converti en ETH2. Cette conversion est unidirectionnelle : l’ETH1 est effectivement brûlé.
Si la phase 0 réussit, deux réseaux Ethereum coexisteront : eth1 et eth2. Pour les utilisateurs, eth2 n’aura pas d’utilité immédiate, car aucune chaîne de sharding ne sera encore connectée à eth2. Il ne s’agira alors que d’un squelette sans corps.
Phase 1 : Les chaînes de sharding
À partir de 2021 environ, les premières chaînes de sharding seront progressivement activées. À l’origine, elles stockeront uniquement des données brutes. Elles ne pourront pas traiter les données selon des règles de consensus ni afficher les soldes des adresses utilisateur. Leur rôle sera limité à tester l’architecture des shards ou à stocker des données afin d’aider les dApps à mieux s’agrandir.
L’objectif principal de la phase 1 reste centré sur la Beacon Chain : celle-ci commence à référencer via des liens inter-chaînes l’état des chaînes de sharding, en confirmant leur état final. On peut voir la Beacon Chain comme une blockchain centrale, entourée de chaînes de sharding (actuellement non fonctionnelles) qui interagissent continuellement avec elle.
À ce stade, la mise en place et le fonctionnement d’un nouveau système de preuve d’enjeu, avec la Beacon Chain comme centre de contrôle des chaînes de données, constituent un défi considérable.
Pendant cette phase, les chaînes eth1 et eth2 continueront de fonctionner en parallèle. À partir de la phase 2, les choses deviendront plus intéressantes.
Phase 2 : Réalisation de la vision
Selon la feuille de route, c’est à cette étape que « la véritable vision d’ETH2 » sera concrétisée : les chaînes de sharding commenceront à traiter des transactions, et le réseau ETH2 prendra en charge des applications réelles. Par la suite, les contrats intelligents seront activés sur les chaînes de sharding. De nouveaux environnements d’exécution émergeront, permettant aux shards d’appliquer leurs propres règles – par exemple, celles de Bitcoin, Zcash ou ETH1.
Chromatic Capital explique ainsi :
« Tout comme ETH1 s’est détaché du Bitcoin pour implémenter des contrats intelligents sur chaîne, ETH s’émancipera d’ETH1 pour redéfinir l’essence du calcul blockchain. »
La phase 2 combinera les fonctionnalités de toutes les chaînes. Les chaînes de sharding, auparavant dédiées uniquement au stockage de données, deviendront des chaînes structurantes, reliant l’état des contrats intelligents au processus de consensus. Les développeurs pourront construire leurs DApps sur un shard spécifique, et Ethereum se transformera en un système multi-chaînes contrôlé par la Beacon Chain.
La phase 2 devrait être réalisée fin 2021 ou début 2022. Selon la feuille de route, de nombreux éléments de cette phase, tels que le concept d’environnement d’exécution, « font encore l’objet de recherches et de développements approfondis ».
Phases 3 à 6
Selon le plan initial, Ethereum 2.0 sera déployé en six phases. Toutefois, à partir de la phase 3, la feuille de route précise que « toute prédiction relève de la spéculation, et que le planning pourrait changer ». À la phase 3, ETH1 pourrait disparaître. Si ETH1 venait effectivement à être abandonné et remplacé par ETH2, tous les ether et utilisateurs migreraient progressivement d’eth1 vers eth2, bien que cela ne soit pas encore certain.
Le wiki GitHub d’Ethereum décrit quatre phases encore incertaines :
Phase 3 : Protocole d’état pour clients légers
Les clients deviennent extrêmement légers, réduisant la taille de l’état Ethereum stocké par chaque nœud, sans toutefois supprimer complètement cet état.
Phase 4 : Envoi de transactions inter-chaînes
Il s’agit du mode opératoire des transactions entre chaînes de sharding.
Phase 5 : Couplage étroit avec la sécurité de la chaîne principale
Phase 6 : Sharding exponentiel
Des shards dans les shards : une chaîne de sharding unique deviendra à son tour la Beacon Chain de futurs shards.
Davantage d’informations précises sur ces phases n’ont pas encore été publiées. Lorsqu’elles le seront, elles prendront probablement la forme de documents synthétiques et de discussions en ligne. La forme exacte d’ETH2 n’est pas encore définie, aussi estime-t-on prudemment que l’achèvement de « Serenity » prendra 4 à 5 ans.
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