Vitalik Buterin, co-fondateur d'Ethereum, a présenté une proposition pour une refonte radicale de la chaîne de consensus du réseau qui pourrait permettre au système de s'adapter à des millions de validateurs, de réduire considérablement les besoins de stockage, tout en intégrant de nouvelles capacités de confidentialité pour les personnes impliquées dans la sécurité de la blockchain.
La proposition, publiée par le développeur dans la feuille de route pour les futures mises à jour de Lean Ethereum, propose de remplacer une grande partie du traitement et du stockage actuellement effectués par le réseau lui-même par des preuves cryptographiques à connaissance nulle (ZK-STARK) générées par les validateurs eux-mêmes. Selon Buterin, cela réduirait l’état permanent qu’Ethereum doit stocker pour chaque validateur à seulement six octets. Un octet pour le solde effectif et cinq octets pour identifier la clé publique associée au dépôt d'origine.
Du stockage de l’histoire à sa démonstration
Actuellement, l'Ethereum Beacon Chain conserve une grande quantité d'informations pour chaque validateur, notamment les clés publiques, les identifiants de retrait, les soldes, les statuts d'activation, l'historique de participation et d'autres paramètres nécessaires au fonctionnement du consensus.
La proposition de Buterin élimine pratiquement toutes ces informations persistantes. Au lieu de cela, les validateurs devraient démontrer périodiquement, à l'aide de preuves cryptographiques ZK-STARK, qu'ils ont correctement participé au consensus et que leur solde doit être mis à jour. « Au lieu qu'Ethereum se souvienne continuellement de l'historique complet de chaque validateur, ce sont les validateurs eux-mêmes qui prouvent cryptographiquement que leur historique est correct », résume l'approche.
Ce changement éliminerait une grande partie du traitement coûteux actuellement effectué à la fin de chaque période de consensus et qui constitue l'un des principaux obstacles à l'augmentation du nombre de validateurs dans le réseau.
Mises à jour du solde à l'aide des tests ZK
Le nouveau modèle propose que chaque validateur génère un test ZK-STARK environ une fois par jour. Ce test parcourrait tous les blocs produits depuis la mise à jour précédente et démontrerait :
- À quelles attestations le validateur a participé
- Lesquels ont été perdus ?
- Comment vos récompenses ou pénalités doivent être ajustées.
- Quel est votre nouvel équilibre effectif ?
- La blockchain ne stockerait que le résultat final vérifié, au lieu de traiter toutes les récompenses et pénalités individuellement.
Selon Vitalik, même avec un million de validateurs, le coût de calcul de ces tests serait abordable en utilisant le matériel conventionnel et les techniques d'agrégation cryptographique.
Supprimer les clés publiques de l'état global
Un autre des changements les plus importants consiste à supprimer les clés publiques des validateurs de l’état permanent d’Ethereum. Au lieu de stocker directement ces clés, le réseau utiliserait des références aux dépôts originaux effectués par les validateurs. Chaque signature comprendrait également une preuve cryptographique démontrant la validité de la clé utilisée. Cette proposition réduirait considérablement la taille de l’État mondial et faciliterait l’évolutivité à long terme du protocole.
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La deuxième phase de la proposition introduit un mécanisme de confidentialité qui permettrait d'anonymiser périodiquement l'identité des validateurs. Le système fonctionnerait en générant chaque jour de nouvelles clés publiques, de sorte que la relation entre l'identité actuelle et l'identité historique d'un validateur ne soit connue que du participant lui-même.
De cette manière, du point de vue du réseau, chaque validateur apparaîtrait chaque jour comme une nouvelle entité, ce qui rendrait extrêmement difficile le suivi de son activité dans le temps. Selon Buterin, ce mécanisme assurerait un haut niveau d'anonymat sans qu'il soit nécessaire de modifier substantiellement le fonctionnement économique du consensus.
Élection secrète des validateurs
La proposition faciliterait également la mise en œuvre de systèmes d'élection de leader secret unique (SSLE), un mécanisme destiné à masquer quel validateur sera le prochain proposant de bloc jusqu'au moment exact de la proposition. Cette technique est considérée comme l’une des améliorations les plus importantes pour protéger Ethereum contre les attaques ciblant les validateurs et les producteurs de blocs.
Faire évoluer Ethereum sans augmenter la taille du réseau
L'objectif ultime de la conception est de résoudre l'un des principaux défis techniques d'Ethereum : comment augmenter considérablement le nombre de validateurs sans que le coût d'exploitation du réseau n'augmente de manière disproportionnée. Actuellement, Ethereum compte près d’un million de validateurs actifs. La proposition de Buterin vise à ce que le réseau puisse potentiellement prendre en charge des dizaines, voire des centaines de millions de validateurs, tout en maintenant la décentralisation, la sécurité et l'efficacité opérationnelle.
Bien qu’il s’agisse encore d’une proposition conceptuelle et expérimentale, l’approche représente l’une des refontes les plus ambitieuses du mécanisme de consensus Ethereum depuis la transition vers Proof of Stake en 2022.
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