Ethereum : des bourses pour développer une blockchain fragmentée et Raiden Network

La fondation Ethereum a ouvert un programme promettant des bourses aux équipes de développeurs apportant des solutions à la problématique de dimensionnabilité de la blockchain Ethereum. Des enveloppes pouvant dépasser le million de dollars sont à la clé. Une bonne occasion de revenir sur les différentes pistes envisagées.

En ce début d'année 2018, Ethereum veut conforter sa place parmi les blockchains capables d'accueillir le plus de transactions chaque jour. Pour référence, ce 1er décembre 2017, 622 000 transactions ont transité par le réseau Ethereum. Le 4 janvier 2018, ce nombre a plus que doublé, pour atteindre 1,35 million d'échanges.

Ce volume a explosé en gardant des frais relativement contenus : 1,04 dollar hier en moyenne, pour une médiane à 0,60 dollar. De quoi faire grimper le cours de l'ether au-dessus de la barre des 1 000 dollars, franchie elle aussi hier. Pour comparer, la blockchain de Bitcoin n'atteignait que 425 000 transactions, avec une longue liste d'attente et des frais qui ont grimpé en flèche ces trois derniers mois (environ 27,2 dollars en moyenne hier).

La fondation Ethereum veut aller plus loin

Ce score de plus de 15 transactions par seconde atteint hier pourrait être un motif de satisfaction pour la fondation Ethereum, qui s'occupe du développement de la blockchain éponyme. La nouvelle année est pour elle l'occasion de mettre en place de nouveaux projets visant à augmenter rapidement la capacité d'Ethereum, et de les soutenir financièrement. 

Vitalik Buterin, le co-fondateur d'Ethereum, estime que la dimensionnabilité (scalability) des blockchains reste un des défis les plus importants à relever avant de pouvoir envisager une réelle exploitation de cette technologie par le grand public. Pour y parvenir, il a décidé de mettre en place un programme de bourses à destination des équipes de développeurs qui travaillent sur le principe du « sharding » (ou fragmentation), ou sur le futur Raiden Network. 

Une blockchain fragmentée, késaco ?

Sans rentrer dans les détails (parce qu'ils sont plus que copieux), la fragmentation est une technique qui doit résoudre le trilemme propre aux blockchain. Vitalik Buterin considère en effet qu'elles ne peuvent actuellement n'avoir que deux propriétés parmi les trois suivantes : 

• La décentralisation, qui nécessite que le système puisse fonctionner avec une quantité suffisamment faible de ressources informatiques (puissance de calcul, bande passante et stockage).
• La dimensionnabilité, la capacité à traiter un grand nombre de transactions en un temps donné, et à améliorer cette caractéristique avec le temps.
• La sécurité, soit la capacité qu'à le réseau de se protéger des attaques provenant d'entités disposant de ressources (financières ou informatiques) importantes.  

Schématiquement, l'idée est non plus de transmettre à chaque nœud du réseau l'ensemble des informations représentant l'état actuel d'un système, mais seulement des fragments de ces états, distribués aléatoirement aux nœuds. En découle une hiérarchie de nœuds qui traitent des fragments de blocs. 

• Des nœuds légers, qui ne font que vérifier les en-têtes des blocs de plus haut niveau
• Des nœuds de fragments, qui agissent comme un nœud de haut niveau, mais traite également toutes les transactions contenues dans les fragments qu'il reçoit
• Des nœuds de haut niveau, qui traitent les blocs de plus haut niveau, mais n'essaient pas de télécharger les transactions. Il part du principe qu'un fragment est valide si plus des deux tiers des nœuds qui ont vu passer ce fragment le considèrent comme tel.
• Des super nœuds, qui traitent toutes les transactions dans tous les fragments, et reconstituent les blocs.

De nombreux défis à relever

Seulement, ce modèle ne prévoit pas de communication entre les différents fragments. Or, l'effet d'une transaction peut dépendre d'évènements qui ont eu lieu auparavant dans d'autres fragments. Un exemple concret est celui d'un transfert d'argent entre deux fragments x et y. Il faut une transaction de débit  détruisant de la monnaie dans le fragment x et une autre de crédit dans y, tout en s'assurant de la légitimité de l'opération.

L'objectif de la fondation Ethereum est par la même occasion de résoudre ce que l'on appelle communément le problème du train et de l'hôtel. Un client veut acheter un billet de train et réserver une chambre d'hôtel, à la condition impérative que les deux opérations soient validées, car il ne souhaite pas payer une chambre s'il n'y a pas de train pour y aller ni voyager pour dormir dehors. Dans le cas où les deux transactions se trouvent dans le même fragment, la solution est triviale. Quand les différents éléments sont répartis entre plusieurs fragments, la difficulté augmente brutalement.

Autre problème à résoudre, il faut s'assurer de la validité des fragments en eux-mêmes, afin d'être certain qu'ils n'ont pas été altérés, ou injectés par des acteurs malveillants sur le réseau. 

Lightning Network avec une fausse moustache

Autre sujet bouillant pour la fondation Ethereum : Raiden Network. Il s'agit d'une mise à jour du protocole qui, à l'instar du Lightning Network de Bitcoin, doit permettre la validation de transactions hors chaîne, aussi bien pour les échanges d'ethers, que de jetons ERC20 (émis lors des ICO). 

Pour rappel, l'idée est de permettre des échanges de crypto-monnaie de pair à pair sans systématiquement passer par la blockchain. Les deux personnes souhaitant échanger des fonds ouvrent un canal, soit en direct, soit en passant par d'autres canaux ouverts entre d'autres acteurs du réseau. L'empreinte (hash) de la transaction transite ainsi jusqu'à la bonne personne qui est la seule à détenir la clé de déchiffrement permettant de valider l'affaire.

Les canaux sont ouverts pour un temps limité. Lorsqu'un canal se ferme, les soldes des comptes des personnes qu'il reliait sont inscrits dans la blockchain principale. Ainsi, si deux personnes ont des échanges réguliers, une seule écriture dans la blockchain pourra en réalité contenir le résultat de plusieurs transactions, désengorgeant d'autant le réseau. 

Jusqu'à un million de dollars, et plus si affinités

Pour financer ces développements, la fondation Ethereum ouvre un programme de bourses, destiné aux développeurs qui mettront au point un client pour la gestion de la fragmentation. Sont également éligibles les solutions permettant une implémentation fiable de Raiden Network, Plasma, ou de tout autre protocole permettant de réduire la latence des transactions tout en résolvant la question de la dimensionnabilité.

Les enveloppes sont comprises entre 50 000 et un million de dollars, en fonction de la qualité des propositions ainsi que de leur échelle. Dans le cas où le projet serait particulièrement réussi, le montant final pourrait encore excéder ces limites. Bien évidemment, les solutions ainsi trouvées devront être mises à disposition en open source.