Ethereum a fusionnĂ© đŸŒ | Ethereum France: par Nathan Sexer

Tout ce qu’il faut savoir sur le Merge, le PoS et les prochaines Ă©tapes.

Image tirĂ©e de l’annonce officielle du Merge par la fondation, en hommage Ă  la mise Ă  jour du merge « Paris », nommĂ©e ainsi en rĂ©fĂ©rence Ă  EthCC.

English version available here.

TLDR; Ethereum a fusionnĂ© avec succĂšs. Une prouesse technique qui permet au rĂ©seau de fonctionner en Proof-Of-Stake et ainsi rĂ©duire de 99.95% sa consommation d’électricitĂ© et son Ă©mission d’ETH de 90%, tout en rendant le rĂ©seau plus sĂ©curisĂ© et dĂ©centralisĂ©. Nous revenons sur ce qu’est le Merge, son dĂ©roulement, ses bĂ©nĂ©fices et les prochaines Ă©tapes de la feuille de route d’Ethereum.

  • Qu’est-ce que le “Merge”?
  • Comment s’est dĂ©roulĂ© le Merge?
  • Qu’est-ce que le Proof Of Stake (PoS)?
  • Quels avantages du PoS vs PoW?
    • Tableau comparatif de PoW vs PoS
  • Quelles sont les prochaines grandes Ă©tapes d’Ethereum?
  • Appendix
    • EthPoS vs EthPoW
    • Structure de bloc sous PoS (cf thread)
    • Cycle de vie des attestations Ethereum sous PoS
  • FAQs
    • En tant qu’utilisateur, comment cela m’impacte t-il? Que dois-je faire?
    • Comment devenir validateur?
    • Est-ce que le Merge amĂ©liore la scalabilitĂ© d’Ethereum?
  • Ressources

Merci à Philippe Honigman, Bettina Boon Falleur, Jean Zundel, Jimmy Ragosa et Simon Polrot pour la révision.


Qu’est-ce que le “Merge”?

Ethereum a fusionne Ethereum France par Nathan

Le Merge correspond Ă  la fusion des chaĂźnes d’Ethereum qui s’est opĂ©rĂ©e le 15 septembre 2022.

La blockchain Ethereum comportait Ă  sa crĂ©ation une seule chaĂźne qui fonctionnait Ă  l’aide d’un mĂ©canisme de consensus associĂ© au Proof-of-Work (PoW ou Preuve de Travail). 

En dĂ©cembre 2020, en vue du passage au Proof-Of-Stake (PoS ou Preuve d’Enjeu) anticipĂ© depuis sa crĂ©ation, une autre chaĂźne Ă  Ă©tĂ© lancĂ©e: la “Beacon Chain” (chaine d’accroche, chaĂźne phare, chaĂźne balise) aussi appelĂ©e la « Consensus Layer ». 

Depuis le lancement de la Beacon Chain, deux chaĂźnes tournaient en parallĂšle :

  • La couche d’exĂ©cution (execution layer), oĂč Ă©taient exĂ©cutĂ©es les transactions et stockĂ© l’état historique d’Ethereum. Elle correspond Ă  la partie “⛏ Proof-of-work” sur le schĂ©ma ci-dessus, comprenant « Ethereum State: transactions, apps, contracts, balances »), c’était le mainnet Ethereum.
  • La couche de consensus (consensus layer) ou Beacon chain, Ă©tait la chaĂźne amorcĂ©e par des utilisateurs ayant dĂ©posĂ© leur ETH (sur mainnet) pour devenir validateur. Jusqu’au Merge, ils ne faisaient qu’écouter le mainnet et validaient uniquement l’état de leur propre chaĂźne.

Le Merge marque la fusion de ces deux chaĂźnes et le changement de mĂ©canisme de consensus d’Ethereum avec la fin du PoW et le passage au PoS. Cette fusion entraĂźne plusieurs amĂ©liorations telles que la rĂ©duction de consommation d’énergie de 99.95%, et prĂ©pare le terrain pour les mises Ă  jour Ă  venir de scalabilitĂ© qui deviendront plus faciles Ă  implĂ©menter.

Comment s’est dĂ©roulĂ© le Merge?

La TTD (Terminal Total Difficulty, qui reprĂ©sente schĂ©matiquement la puissance de calcul globale dĂ©ployĂ©e par les mineurs depuis la crĂ©ation d’Ethereum – plus de dĂ©tails dans cet article), dĂ©terminĂ© par les Core Devs le 18 AoĂ»t 2022, a permis d’estimer la chronologie du Merge prĂ©vu entre le 10 et le 20 septembre 2022.

Nous suivions les prévisions du TTD via (en référence à la communauté de hackers tchÚques du Paralelni Polis), mais un grand nombre de trackers étaient disponibles (cf. liste).

Le TTD à finalement été atteint le 15 septembre 2022 à 8h42:59 au block #15537394

  • Nous avons suivi la “Ethereum Mainnet Merge Viewing Party”  organisĂ© par la fondation Ethereum avec  Bankless, EthStaker, Ethereum Cat Herders, The Daily Gwei et des invitĂ©s comme Superphiz.eth, Pooja Rajan, Tim Beiko, Anthony Sassano, Justin Drake et Vitalik Buterin qui ont rĂ©pondu Ă  des questions rĂ©currentes : pourquoi le Merge, comment se dĂ©roule la fusion, comment amĂ©liorer la diversitĂ© des clients, comment maintenir la dĂ©centralisation etc.
  • Comme Ă  son habitude Jonathan Mann, nous a chantĂ© une chanson Ă©crit pour l’occasion: « Pandas Are Not Known For Running‘
  • Danny Ryan nous a dĂ©taillĂ© les Ă©tapes du merge: un premier block et les attestations qui arrivent, ≈ 32 blocks dans la 1Ăšre epoch, avec 2/3 de participation des validateurs nĂ©cessaires Ă  sa justification. AprĂšs la 2e epoch, les premiers blocks en PoS ont Ă©tĂ© finalisĂ©s et la chaĂźne Ethereum est officiellement passĂ© en PoS.

Si ces termes vous sont Ă©trangers, pas d’inquiĂ©tude, nous les dĂ©taillons dans la suite de l’article.

  • Le premier block en Proof-of-Stake est celui-ci: https://etherscan.io/block/15537394, nous le voyons Ă  la difficultĂ© du bloc qui Ă©quivaut 0, signifiant que le bloc n’a pas Ă©tĂ© minĂ©
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Deux mises à jour critiques ont précédé le Merge :

  • La mise Ă  jour « Bellatrix » a prĂ©parĂ© la couche de consensus pour le Merge (en vert sur le schĂ©ma). Elle a notamment permis la mise Ă  jour de la structure des blocs qui a  instaurĂ© les slots de 12 secondes par bloc (post-merge).
    Toute personne faisant tourner un nƓud et/ou un validateur Ethereum a dĂ» mettre Ă  jour son client Ethereum avant le 6 Septembre 2022.
  • “Paris” qui implĂ©mente deux EIPs (Ethereum Improvements Proposals) : 
    • EIP-4399 = introduit un changement de sĂ©mantique de l’opcode DIFFICULTY (qui devient obsolĂšte) Ă  PREVRANDAO. L’utilisation reste la mĂȘme.
    • EIP-3675 = aussi appelĂ© “Merge EIP”: la mise Ă  jour du Merge qui met officiellement fin au PoW 
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Qu’est-ce que le Proof Of Stake (PoS)?

Passons en revue quelques éléments primordiaux du PoS :

Le PoS ou le PoW, le mĂ©canisme anti-Sybil associĂ© au consensus des blockchains, est central Ă  leur fonctionnement : c’est ce qui permet de dĂ©terminer leur Ă©tat, c’est-Ă -dire d’organiser la blockchain en produisant ses blocs, qui contiennent des transactions.

Contrairement au PoW qui fonctionne avec des mineurs, le PoS fait appel Ă  des validateurs pour dĂ©terminer l’état de la blockchain.

Chaque bloc (regroupement de transactions d’utilisateurs) de la blockchain Ethereum est soumis Ă  un groupe de validateurs choisis alĂ©atoirement, qui vĂ©rifient les transactions en les rĂ©-exĂ©cutant, vĂ©rifient leur signature et soumettent au rĂ©seau leur vote (sous forme d’attestations) afin de proposer la validation des blocs. Le temps de validation des blocs sur Ethereum sous PoW Ă©tait de 13/14 secondes. Maintenant, le temps par bloc est dĂ©terminĂ© par « slots » fixes de 12s, 1 bloc par slot, validĂ© par un validateur choisi alĂ©atoirement. Plusieurs slots forment une epoch, une Ă©poque. 2 epochs sont nĂ©cessaires afin que les blocs soient considĂ©rĂ©s comme finaux et irrĂ©versibles.

Les validateurs sont rémunérés pour plusieurs éléments : 
‱ Lorsqu’ils sont choisis alĂ©atoirement pour proposer des blocs
‱ Lorsqu’ils Ă©mettent des attestations, correspondant Ă  un vote du validateur sur ce que reprĂ©sente l’état de la chaĂźne
‱ Via les tips (pourboires) ou frais supplĂ©mentaires payĂ©s par les utilisateurs (instaurĂ©s grĂące Ă  l’EIP-1559)

Le PoS engendre un changement pour les mineurs/validateurs. Il n’y a pas de changement majeur pour les utilisateurs ni pour les dĂ©veloppeurs d’applications, ni mĂȘme d’interruption du rĂ©seau.

Pour en savoir plus sur le mĂ©canisme de consensus de PoS, nous l’avons expliquĂ© en dĂ©tail ici :

Quels avantages du PoS vs PoW ?

  • 99.95% de consommation d’énergie en moins par rapport au fonctionnement en PoW selon la fondation Ethereum + vĂ©rification par JĂ©rĂŽme de Tychey avec la slide ci dessous:
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Slide de Jerome de Tychey sur la consommation d’énergie de Ethereum post-Merge

Plus d’informations via le site de la fondation.

  • Plus dĂ©centralisĂ©: les barriĂšres Ă  l’entrĂ©e pour devenir validateur sont plus faibles. Moins de matĂ©riel informatique est nĂ©cessaire et il n’y a pas d’économie d’échelle Ă  rĂ©aliser sur PoS: les revenus des validateurs sont linĂ©aires (vs Ă©conomies d’échelle des mineurs sur PoW). 

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Aussi, l’accĂšs aux ressources nĂ©cessaires Ă  la validation (ETH) est accessible Ă  tous, de la mĂȘme maniĂšre, contrairement au matĂ©riel informatique et Ă©lectricitĂ© du PoW.

  • RĂ©duction de l’émission d’ETH de 90% post merge.
    Certains parlent de “Triple Halvening” (en rĂ©fĂ©rence aux Halvings de Bitcoin) car 3 Ă©lĂ©ments entrent dorĂ©navant en jeu :
    • L’émission d’ETH sur le marchĂ© passera de ≈4.5% Ă  ≈0.5%/an, voire moins en fonction de la demande sur le rĂ©seau.
    • EIP-1559 brĂ»le de l’ETH Ă  chaque transaction (depuis le 05 AoĂ»t 2021 / block 12965000), pouvant dĂ©clencher des pĂ©riodes dĂ©flationnistes pour ETH lorsque le rĂ©seau est congestionnĂ©, c’est-Ă -dire lorsqu’il y a plus d’ETH brĂ»lĂ©s qu’émis.
    • Beaucoup d’ETH sont bloquĂ©s pour la validation (≈ 13 650 700 ETH soit ≈ $22 Milliards Ă  ce jour selon https://beaconcha.in/)
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annoté par Jimmy Ragosa
  • Moins de pression Ă  la vente sur ETH : en plus des ETH stakĂ©s, les validateurs n’ont pas besoin de vendre leur ETH pour faire fonctionner leur(s) validateur(s), contrairement aux mineurs qui vendaient leur ETH pour payer leurs factures d’électricitĂ©.
  • Plus de sĂ©curitĂ© : une attaque pour prendre le contrĂŽle complet du rĂ©seau nĂ©cessiterait de dĂ©tenir plus de 66% de tous les ETH en collatĂ©ral (vs 51% du hashpower sur PoW). Cette attaque devient de plus en plus coĂ»teuse avec le prix de l’ETH. DĂ©tenir des ETH que l’on peut perdre et/ou qui perdraient leur valeur suite Ă  une attaque fournit une double incitation.

Tableau comparatif de PoW vs PoS (Ethereum)

ModĂšles de Consensus POW (Pre-merge) POS (Post-merge)
Acteurs Mineurs Validateurs
Hardware Mining rigs Ordinateur
Ressource Electricité ETH
Revenus Exponentiels (Économie d’échelle) LinĂ©aires
(Incrémental)
Finalité* Probabilistique
≈6min
Explicite
>12.8min
Temps de validation
des blocs
≈13s =12s
ContrĂŽle complet** 51% (>Âœ) >66% (>⅔)
Tableau comparatif de PoW vs PoS (Ethereum) par Nathan Sexer

*https://hackmd.io/@prysmaticlabs/finality
**https://medium.com/@Beosin_com/ethereum-pos-and-pow-security-fd52a6153b1e

Quelles sont les prochaines grandes Ă©tapes d’Ethereum ?

La scalabilitĂ© d’Ethereum est au centre des discussions depuis sa crĂ©ation et le prochain challenge des core devs.

Le Merge a d’ailleurs pu ĂȘtre priorisĂ© grĂące Ă  l’émergence des solutions de scaling telles que les Rollups qui ont dĂ©sengorgĂ© la L1 d’Ethereum et permis au Merge d’émerger ( đŸ€­) en prioritĂ©. C’est autour des Rollups que se construit la feuille de route d’Ethereum depuis des annĂ©es ; Vitalik parlait en 2020 de “rollup-centric ethereum roadmap”.  Plus d’informations sur les rollups :

Le Merge reprĂ©sentait une Ă©tape majeure. Par la suite, les core devs vont pouvoir s’attaquer aux prochaines grandes Ă©tapes de la roadmap d’Ethereum, Ă  savoir :

  • The Surge : AmĂ©liore significativement les performances et l’utilisabilitĂ© des rollups grĂące au trĂšs attendu sharding, avec le danksharding qui gagne en traction dans la communautĂ©.
    Attendu pour 2023.
  • The Verge : «Statelessness» grĂące aux Verkle Trees, ce qui permettrait aux noeuds de ne plus stocker l’état en permanence grĂące Ă  des «tĂ©moins».
  • The Purge : Élimine des donnĂ©es historiques et de la dette technique, pour notamment dispenser les nƓuds de stocker l’historique.
  • The Splurge : Apporte beaucoup de fonctionnalitĂ©s Ă  Ethereum, comme l’account abstraction, et bien d’autres.
Ethereum a fusionne Ethereum France par Nathan

Comme le montre ce schéma (publié par Vitalik en Décembre 2021, pas à jour), le développement des grandes étapes de la roadmap a avancé en parallÚle.
Nous nous attendons à une cadence de mise à jour soutenue dans les mois et années à venir.
Nous suivrons cela de prÚs. 

FAQs

En tant qu’utilisateur, comment cela m’impacte t-il ? Que dois-je faire ?

Rien ! Les applications s’en chargent pour vous. 

Vous aurez les mĂȘmes donnĂ©es, tokens etc. au mĂȘme endroit.
Le modĂšle de pricing de gas reste Ă©galement le mĂȘme, c’est-Ă -dire celui de l’EIP-1559.

Est-ce que le Merge amĂ©liore la scalabilitĂ© d’Ethereum?

Pas immĂ©diatement (mĂȘme si les blocs se valident 1 seconde plus rapidement en moyenne). Le merge apporte cependant des changements critiques aux futures mises Ă  jour de scalabilitĂ© d’Ethereum, notamment le sharding. Les frais de gas et la capacitĂ© d’exĂ©cution des transactions restent les mĂȘmes.

Comment devenir validateur ?

Il existe 3 maniĂšres de participer Ă  la validation d’Ethereum sous PoS, chacun reprĂ©sentant un compromis. La fondation a fait de trĂšs bons guides que nous vous invitons Ă  suivre.

Si l’investissement initial du solo staking de 32 ETH est consĂ©quent, cela reste le moyen le plus trustless et sĂ©curisĂ© pour staker ses ETH.
A noter : ces ETH sont bloquĂ©s jusqu’à ce qu’une nouvelle mise Ă  jour permette de les dĂ©bloquer (la Shanghai upgrade). Les validateurs reçoivent quand mĂȘme une partie de leurs rĂ©compenses sur une adresse mainnet dĂšs maintenant.

Quel avenir pour EthPoW/ETHW?

  • ETHPoW (ou ETHW) est la branche d’Ethereum restĂ©e en PoW.
  • Les acteurs majeurs de l’écosystĂšme dont les stablecoins (USDT ou USDC), protocoles de DeFi/lending (Aave), oracles (Chainlink) et bien d’autres supportent le passage au PoS.
  • La majoritĂ© des services et applications ne supporteront pas ETHPoW : c’est la grande majoritĂ© de ce qui marche aujourd’hui sur Ethereum qui s’écroule du jour au lendemain, Ă  commencer par toute la DeFi. Resteront les donnĂ©es historiques de la blockchain Ethereum et une couche applicative inutilisable.
  • A ceux qui souhaitent profiter de ETHPoW: la meilleure stratĂ©gie est de bien prendre ses prĂ©cautions et probablement de ne rien faire. La majoritĂ© des bĂ©nĂ©fices sera tirĂ©e par des traders, experts en MEV et arbitrage qui travaillent sur le sujet depuis des mois/annĂ©es, dans les blocs suivant le fork. 
  • Si les actifs sont rĂ©pliquĂ©s, ce ne sera pas le cas de leur valeur : on estimait avant le Merge que les tokens ETH de la chaine ETHPoW valaient seulement ≈2% de la valeur des ETH (cf. coinmarketcap). 
  • Rappelons qu’il est probable que la chaĂźne ne perdure pas sur le long terme et qu’elle reste un no mans land rĂ©servĂ©e aux spĂ©culateurs.
  • Selon Tarun Chitra (ici), les supporters de ETHPoW n’auraient pas encore rĂ©ussi Ă  synchroniser de noeud avec leurs changements; qui impliquent entre autres de remplacer les frais de gas brĂ»lĂ©s (cf. EIP-1559) pour se les distribuer Ă  la place, se distribuer les ETH appartenant Ă  la Fondation Ethereum etc.
  • Maintenir ETHPoW actif impliquerait qu’un Ă©cosystĂšme mature de mineurs, de dĂ©veloppeurs d’applications, de clients, d’investisseurs et d’utilisateurs restent actifs sur le rĂ©seau. Ils devront probablement forker Ă  nouveau pour mettre fin Ă  la Difficulty Bomb rendant obsolĂšte le PoW sur Ethereum

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Appendice

Structure de bloc sous PoS (cf.  thread)

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  • Sous PoS, les blocs Ethereum sont constituĂ©s de 3 parties (cf. ce thread):
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  • Administration, contient les informations du bloc: 
  • 1665046431 192 Ethereum a fusionne Ethereum France par Nathan
    • slot : le numĂ©ro du bloc
    • proposer_index : le validateur qui le propose
    • parent_root : le hash du prĂ©cĂ©dent bloc
    • state_root : le hash d’un Merkle Root qui stocke l’état de la BeaconChain (BeaconState)
    • randao_reveal : un nombre gĂ©nĂ©rĂ© de maniĂšre alĂ©atoire au niveau du protocole, proposĂ© grĂące Ă  plusieurs proposants de bloc d’une Ă©poque.
    • graffiti: du texte de 32-byte (optionnel) soumis par les proposeurs de bloc
    • signature : la signature du validateur qui propose le bloc, qui permet de le responsabiliser : le rĂ©munĂšre s’il se comporte bien, le punit le cas inverse.
  • Consensus: contient les informations nĂ©cessaires pour coordonner et vĂ©rifier le consensus de la blockchain, et implĂ©menter le PoS
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  • ExĂ©cution: contient la charge du bloc Ethereum,c’est-Ă -dire toutes les donnĂ©es des transactions contenues dans le bloc. TrĂšs similaire Ă  la structure des blocs Ethereum sous PoW, notamment pour des raisons de compatibilitĂ©. Voyons les quelques changements ci-dessous:
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  • difficulty : passe Ă  0, le PoS ne nĂ©cessite pas ce paramĂštre qui correspondait Ă  la puissance de hachage nĂ©cessaire aux mineurs afin de miner le bloc.
  • sha3Uncles et uncles : disparaissent car le PoS ne produit pas naturellement de uncle blocks, ces blocs minĂ©s mais dĂ©passĂ©s par une autre branche.

Cycle de vie des attestations Ethereum sous PoS 

via https://ethereum.org/en/developers/docs/consensus-mechanisms/pos/attestations 

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Ressources


Pour suivre Ethereum-France âŹ‡ïž



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