Qu'est-ce qu'Ethereum ?

Objectifs d'apprentissage :

1. Ce qu'est Ethereum
2. Comment fonctionnent les contrats intelligents et la machine virtuelle Ethereum 
3. La différence entre Ethereum et Bitcoin 
4. Comment la Fusion a fait passer Ethereum de la preuve de travail (Proof-of-Work ou PoW) à la preuve d'enjeu (Proof-of-Stake ou PoS) 
5. Les différents cas d'utilisation et l'écosystème de l'Ethereum

Qu'est-ce qu'Ethereum ?

Ethereum est une plateforme open-source basée sur la chaîne de blocs qui permet de déployer des programmes informatiques appelés contrats intelligents sans passer par une autorité centrale.

Souvent surnommés « l'ordinateur mondial », les contrats intelligents d'Ethereum alimentent un marché ouvert d'applications numériques (dApps). De la finance à la gouvernance en passant par les jeux et les médias sociaux, les dApps perturbent les modèles autorisés d'Amazon, Google et Facebook.

Ethereum exploite également une cryptomonnaie native appelée Ether (ETH) pour facturer aux dApps la location de sa puissance de traitement. Un réseau décentralisé d'ordinateurs enregistre le solde des comptes ETH et l'état des contrats intelligents, en stockant ces informations dans la chaîne de blocs Ethereum.

Ethereum a été conçu en 2013 par le programmeur canadien Vitalik Buterin. L'idée de Buterin est née à partir d'un réseau de paiement décentralisé alternatif lorsqu'il s'est rendu compte que les chaînes de blocs pouvaient être utilisées pour échanger plus que de nouvelles formes d'argent sur Internet. 

Ethereum a été lancé en juillet 2015 et son succès a donné naissance à un écosystème en pleine expansion qui gère des milliards de dollars de valeur. Des chaînes de blocs rivales, telles que Solana et Cardano, cherchent à imiter et à améliorer le concept d'informatique décentralisée d'Ethereum. 

Changements d'état et machine virtuelle Ethereum (EVM) 

Comme tout système informatique, Ethereum possède son propre langage - Solidity - dans lequel les contrats intelligents sont écrits. Il existe également un moyen de traiter les instructions codées dans les contrats intelligents, appelé la machine virtuelle Ethereum (EVM).

L'EVM est partagée entre les ordinateurs qui composent le réseau Ethereum. Leur travail consiste à maintenir une version canonique de l'EVM ; une source de vérité indiscutable et immuable sur l'état des applications et des comptes qu'Ethereum prend en charge. 

Chaque fois qu'il y a un changement dans un contrat intelligent, ou le solde d'un compte détenant de l'ETH, la transaction sera soumise à l'EVM, et son état mis à jour et enregistré dans la chaîne de blocs Ethereum, avec l'accord de l'ensemble du réseau sur son exactitude. 

Ethereum facture l'exécution de contrats intelligents libellés en unités d'Ether, connus sous le nom de GAS. 

Les participants au réseau Ethereum 

Pour maintenir l'exactitude et l'indépendance de sa chaîne de blocs et permettre un accès ouvert à tous les utilisateurs, Ethereum utilise un réseau ouvert avec trois participants différents, connus sous le nom de nœuds.

Un nœud est un ordinateur exécutant l'application logicielle (appelée client) qui permet à Ethereum de fonctionner, décrits comme des clients. Les clients sont disponibles dans différents langages de programmation et à partir de différentes sources indépendantes, ce qui produit une diversité de clients bénéficiant à la sécurité globale d'Ethereum.

Tous les nœuds sont connectés les uns aux autres dans un réseau qui se coordonne volontairement pour vérifier les transactions et maintenir l'état réel de la chaîne de blocs partagée. 

Nœuds complets

• Maintiennent et stockent une copie de la chaîne de blocs Ethereum 
• Élagués périodiquement pour gérer la taille de la chaîne de blocs 
• Fournissent des données sur demande  
• Peuvent vérifier les blocs et les états 
• Peuvent valider les nouveaux blocs 

Nœuds légers 

• Maintiennent et stockent une copie limitée de la chaîne de blocs Ethereum avec seulement la quantité minimale de données nécessaires pour effectuer des transactions 
• Nœuds d'archivage 
• Archive historique de tous les changements d'état ; ne sont pas tenus de valider les blocs 

Mécanisme de consensus d'Ethereum 

Les nœuds complets exécutent deux logiciels clients : l'un pour exécuter les instructions du contrat intelligent ou les nouvelles transactions dans l'EVM ; l'autre est le logiciel de consensus qui garantit que les changements sont valides.

En exécutant un client de validation, les nœuds complets peuvent également remplir la fonction de validateur. Un validateur peut proposer de nouveaux blocs contenant un ensemble des dernières modifications d'état et de solde à ajouter à la chaîne de blocs. En échange de leur service, les validateurs gagnent une récompense en ETH plus une partie des frais facturés pour les transactions.

Le processus d'Ethereum pour convenir de la validité des informations enregistrées dans les nouveaux blocs est appelé preuve d'enjeu (Proof-of-Stake ou PoS)

Dans la preuve d'enjeu, les nœuds complets agissant en tant que validateurs (ou jalonneurs) sont choisis pour créer de nouveaux blocs et valider les transactions en fonction du montant d'ETH qu'ils mettent en jeu.

Les validateurs doivent miser au moins 32 ETH, mais plus ils dépassent ce seuil, plus ils ont de chances d'être choisis pour proposer un nouveau bloc. L'alternative consiste à verser moins de 32 ETH à un pool de jalonnement. 

Les pools de jalonnement sont gérés par un seul validateur qui a le pouvoir de proposer un nouveau bloc. La récompense que vous obtenez est proportionnelle à votre contribution au pool.

Dans le système de c d'Ethereum, les validateurs sont choisis au hasard pour proposer de nouveaux blocs et valider les transactions dans des créneaux toutes les 12 secondes. 

L'ETH mis en jeu sert de garantie ; il s'agit d'un engagement financier pour décourager la validation d'une transaction invalide ou la tentative de double dépense, car votre mise peut être réduite ou saisie en guise de pénalité. 

Preuve d'enjeu  

Nous pouvons combiner l'exécution, le consensus et la proposition de bloc en une séquence simplifiée de bout en bout pour une transaction ETH afin de mieux comprendre le fonctionnement de la preuve d'enjeu.

• Nouvelle transaction ETH signée avec une clé privée via un portefeuille de cryptomonnaie, avec des frais pour encourager un validateur à ajouter la transaction à un nouveau bloc. 

• La transaction est soumise à un nœud complet qui utilise le client d'exécution pour s'assurer que le solde de l'expéditeur peut couvrir les frais et vérifier que la clé privée est valide.

• Le nœud ajoute le bloc à une zone d'attente pour les nouveaux blocs, appelée mempool, puis le diffuse à d'autres nœuds qui font de même. 

• Un validateur est choisi au hasard pour proposer un bloc pour le créneau actuel, en le construisant et en le diffusant. Le client d'exécution génère le changement d'état mis à jour et la couche de consensus permet au réseau de se mettre d'accord sur le séquençage de ce bloc balise. 

• Le bloc balise est diffusé aux autres nœuds. Les nœuds l'exécutent et valident qu'il s'agit du prochain bloc séquentiel ajouté à leur version locale de la chaîne de bloc Ethereum. 

• Le validateur gagne la récompense plus les frais.  

• Le processus se répète toutes les 12 secondes, augmentant l'offre d'ETH et étendant la chaîne de blocs Ethereum, son registre historique des changements d'état et de solde. 

La Tokenomics Ethereum 

La Tokenomics (ou économie des jetons) décrit comment les mécanismes de distribution et de récompense influencent l'offre de cryptomonnaies et leur évolution dans le temps. L'augmentation de l'offre crée de l'inflation, réduisant le pouvoir d'achat d'une monnaie et son efficacité en tant que réserve de valeur.

Une quantité spécifique d'Ethereum a été libérée lors de son lancement, connue sous le nom de pré-minage. Une partie a été mise à la disposition du public par le biais d'une offre initiale de pièces de monnaie (ICO) et une autre a été distribuée aux fondateurs et aux contributeurs. 

Lors de son lancement, Ethereum a utilisé le même mécanisme de consensus que Bitcoin (la preuve de travail). Mais sans plafond d'offre, les récompenses de bloc ont produit une inflation annuelle de l'offre d'ETH de 4,5 %.

Outre les récompenses de bloc, les validateurs d'Ethereum sont incités à ajouter des transactions et des changements d'état aux nouveaux blocs. Cela reste vrai sous preuve d'enjeu, mais un mécanisme introduit en août 2021 pour brûler une partie des frais de transaction a eu un impact crucial sur la Tokenomics, réduisant l'inflation annuelle d'Ethereum proche de zéro.  

Bitcoin, Ethereum et la Fusion 

La réduction de l'inflation de l'Ethereum a des implications importantes pour la fonction de l'ETH en tant que réserve de valeur fiable et sa comparaison avec le Bitcoin, qui a un plafond fixe de 21 millions de pièces.

L'Ethereum dispose d'un facteur de différenciation essentiel, puisqu'il est passé de preuve de travail à preuve d'enjeu lors d'une mise à jour de septembre 2022 appelée la Fusion. 

La preuve d'enjeu est considéré comme une alternative plus efficace sur le plan énergétique et plus respectueuse de l'environnement que la preuve de travail, qui nécessite une grande quantité d'électricité pour fournir la puissance de calcul nécessaire à la validation des transactions et à la création de nouveaux blocs.

Ethereum affirme que la preuve d'enjeu a réduit son empreinte carbone d'environ 99,992 %, mais les critiques soutiennent que le modèle de jalonnement et les exigences conduisent à la centralisation. 

L'avenir d'Ethereum 

La Fusion a verrouillé les ETH jalonnés, ce qui signifie que les jalonneurs n'ont pu retirer ni leur enjeu initial ni leurs récompenses accumulées jusqu'à la mise à jour de Shanghai, qui a eu lieu le 12 avril 2023. 

Le jalonnement étant maintenant déverrouillé et l’inflation étant neutre, on espère que les récompenses des validateurs d’Ethereum rivaliseront avec les rendements à taux fixe du marché obligataire qui, évalué à 133 billions de dollars, représente plus de 100 fois la capitalisation boursière de l’écosystème complet des cryptomonnaies.

Après la Fusion, Ethereum est toujours limité dans le nombre de transactions traitées par seconde, ce qui augmente le coût de l'espace des blocs et a conduit à la prolifération des solutions de couche 2. Toutefois, la Fusion a jeté les bases d'une amélioration de l'évolutivité d'Ethereum grâce à une fonctionnalité à venir appelée Danksharding. 

Le Danksharding permettra une nouvelle forme temporaire de stockage en bloc, connue sous le nom de blob, qui, au fil du temps, pourra être supprimée. Cela permettra de libérer le stockage en bloc, qui est le plus gros contributeur aux frais.

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