Ça y est, nous y sommes !

Après des années de développement, Ethereum, qui est la deuxième plus grosse blockchain de la planète, s’apprête à changer son algorithme de consensus pour passer du Proof-of-Work (preuve de travail) au Proof-of-Stake (preuve d’enjeu).

Cette évolution, surnommée “The Merge” (la fusion), constitue un événement historique à deux titres :

• Aucune blockchain (au moins de cette taille) n’a jamais changé d’algorithme de consensus.

• Ethereum n’a pas connu un changement aussi radical depuis sa création en 2015.

Le “Merge”, qui devrait avoir lieu autour du 14 septembre, est très attendu parce qu’il permettra à Ethereum de considérablement réduire son empreinte carbone.

Comment ? En passant justement au Proof-of-Stake qui ne nécessite pas de miner les cryptos (on vous explique tout plus bas). À la place des mineurs, il y aura des validateurs dont l’activité est beaucoup moins gourmande en énergie.

Le passage au PoS n’est toutefois pas sans poser certaines questions, notamment sur la sécurité et décentralisation… Pour vous permettre de tout comprendre au Merge et à ses potentielles conséquences, on vous a justement préparé un dossier spécial.

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1/ C'est quoi le Proof-of-Stake ?

Il existe aujourd'hui deux grands algorithmes de consensus pour les cryptomonnaies. Il y a le Proof-of-Work (PoW) et le Proof-of-Stake (PoS).

Utilisé par Bitcoin, et Ethereum pour encore quelques jours, le PoW est basé sur un système assez simple : le minage. Pour produire un bloc et enregistrer des opérations sur la blockchain, les mineurs, qui utilisent des ordinateurs, vont procéder à des calculs complexes et être récompensés en bitcoins en fonction de la puissance qu'ils mettent à disposition du réseau (l'énergie est la preuve qu'ils travaillent). Plus il y a de participants au réseau, plus les calculs sont complexes, et plus il faut utiliser d'énergie !

Le Proof-of-Stake (preuve d'enjeu) fonctionne, lui, différemment et consomme beaucoup moins d'énergie puisqu'il n'y a pas besoin de "miner". Pour participer au réseau, il faut “valider” les blocs en prouvant que l'on possède de la cryptomonnaie du réseau. En l'occurrence de l'ether.

Afin de garantir la sécurité du réseau, les validateurs doivent “staker”, c'est-à-dire immobiliser des cryptos. Ceux qui essaieraient de tricher perdent leur capital immobilisé. Ceux qui jouent le jeu et sécurisent le réseau sont récompensés avec les nouvelles cryptos créées.

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2/ Pourquoi Ethereum n’a pas opté pour le Proof-of-Stake dès le départ ?

Ethereum a été imaginé en 2014 et lancé en 2015. À l’époque, il n’y avait qu’une seule autre grande cryptomonnaie, le bitcoin, et elle fonctionnait avec le Proof-of-Work (preuve de travail). Il était donc évident pour les concepteurs d’Ethereum de s'appuyer sur une technologie déjà éprouvée.

“Au début, on manquait de recul sur les consensus Proof-of-Stake. Les premiers comme Tendermint et Tezos venaient à peine d’être documentés, c’était compliqué de partir avec ce consensus”, rembobine Jérôme de Tychey, président de l’association Ethereum France et organisateur de l’EthCC, l’un des plus grands événements mondiaux de l’écosystème.

Mais dès le départ, Vitalik Buterin et l’équipe d’Ethereum avaient expliqué que le PoW n’était qu’une étape avant le passage au PoS. “Il était évident que le le Proof-of-Work serait un jour écarté à cause de sa consommation d’énergie”, ajoute Jérôme de Jérôme de Tychey. Et ce jour est désormais arrivé.

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‍3/ À quoi peut-on attribuer les retards à répétition de The Merge ?

Selon la feuille de route initiale, le passage au Proof-of-Stake devait avoir lieu en 2017, c’est-à-dire il y a… cinq ans ! Que s’est-il passé pour expliquer un tel retard ? Tout simplement parce qu’opérer une telle mise à jour est tout sauf simple. “Concevoir une bonne preuve d’enjeu est un vrai défi”, justifie Jérôme de Tychey. “Toutes ne se valent pas et il fallait garantir la décentralisation d’Ethereum sur le long terme”, ajoute-t-il.

Faute de consensus des développeurs d’Ethereum, le Merge a été plusieurs fois repoussé. Le paradoxe c’est que de nombreux “concurrents”, moins énergivores comme Tron, BNB Chain, Avalanche, Solana et autres en ont profité pour se lancer et prendre une part du marché.

Selon le site d’analyses DeFi Llama, Ethereum et son écosystème représentent 64% des activités de finance décentralisée ; début 2021, c’était 97% 🤔.

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4/ Le réseau sera-t-il mis en pause pour The Merge ?

C’est l’un des points qui alimentent le plus les fantasmes, donc soyons clairs ! NON, le réseau ne s’arrêtera pas de tourner. Et pour une raison simple : le Proof-of-Stake d’Ethereum fonctionne parallèlement au Proof-of-Work depuis décembre 2020. Il ne sera donc pas nécessaire de “l’installer” le jour-J.

Ethereum est comme un avion qui voudrait changer de moteur en plein vol. Pour qu’il n’y ait pas d’accident, Ethereum vole depuis presque deux ans avec deux moteurs allumés - l’un fonctionne au PoW et l’autre au PoS. Le Merge consiste à débrancher le moteur PoW pour lui substituer celui qui fonctionne au PoS.‍

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5/ N’y a-t-il pas de risque au moment de la fusion ?

S’il n’y a pas de garantie absolue, les derniers tests ont en tout cas été concluants. “Mais il est possible que certains validateurs échouent à se connecter à la nouvelle chaîne en fonction des logiciels qu’ils utilisent”, concède Barnabé Monnot, chercheur auprès de la Fondation Ethereum. Le vrai risque est qu’un tiers des validateurs n’arrive pas à se raccorder, ce qui pourrait limiter la sécurité des blocs…

6/ Le Proof-of-Stake est-il aussi sécurisé que le Proof-of-Work ?‍

C’est sans doute la question qui divise le plus les acteurs du secteur.

Si le PoW semble être aujourd’hui le système le plus sécurisé - Bitcoin n’a jamais été hacké en 13 ans - le PoS présente toutefois quelques caractéristiques intéressantes.

D’abord sur la sécurité “financière” :

Pour prendre le contrôle d’une blockchain, que ce soit Bitcoin ou Ethereum, les attaquants doivent maîtriser le réseau.

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• Pour le Proof-of-Work, il faut contrôler la majorité de la puissance de calcul produite par les mineurs.

• Pour le Proof-of-Stake, il faut contrôler 66% des ethers immobilisés dans le protocole.

En se basant sur ce système, une attaque du nouveau réseau Ethereum serait au moins aussi coûteuse que celui de Bitcoin (14 milliards de dollars).

Elle serait même plus coûteuse à mesure que le prix de l’ether progresse. En novembre 2021, lorsque l’ether coûtait plus de 4000 dollars, il fallait ainsi mobiliser plus de 40 milliards de dollars pour prendre le contrôle d’Ethereum… “D’un point de vue économique, Ethereum est le réseau le plus sécurisé”, estime Abdelhamid Bakhta, un développeur Ethereum qui se revendique également comme un partisan du Bitcoin et du Proof-of-Work.

Suivant cette logique, la sécurité d’Ethereum est toutefois moins importante si le prix de l’ether se met à baisser... “L’avantage du PoW est que la source qui sécurise le réseau (les machines de minage) n’est pas directement liée au prix de l’actif”, concède Abdelhamid Bakhta.

Puis il y a la capacité à identifier les attaquants :

L’un des gros avantages du Proof-of-Stake c’est que l’on peut facilement “détecter les comportements agressifs des validateurs”, explique Abdelhamid Bakhta. Comment ? En repérant en amont ceux qui stakent de plus en plus d’ethers et se rapprochent d’une minorité, voire une majorité de contrôle.

Le Proof-of-Stake - mais c’est aussi ce qui lui vaut de vives critiques - permettrait potentiellement d’exclure certains validateurs, et même ceux qui ont le contrôle du réseau !

7/ Le Proof-of-Stake menace-t-il la décentralisation d’Ethereum ?

Là aussi le débat n’est pas tranché. Qu’est-ce que la décentralisation ? “Si celle-ci définit le nombre d’individus qui occuperont le rôle de validateurs, on peut anticiper que le nouvel Ethereum sera certainement plus décentralisé avec le Merge”, explique Jérôme de Tychey.

Étant donné qu’être validateur n’implique pas de posséder du matériel de minage - parfois très coûteux - il devrait y avoir de plus en plus de validateurs. Le fait que, contrairement au minage, tous les validateurs profitent du même rendement devrait aussi inciter un nombre croissants de personnes à contribuer au réseau.

Gros bémol toutefois : devenir validateur nécessite d’avoir beaucoup d’ethers. Un validateur doit immobiliser 32 ethers dans le protocole, ce qui correspond actuellement à 50.000 dollars. Lorsque le cours était au plus haut fin 2021, cela représentait 150.000 dollars… Être validateur n’est donc pas à la portée de tous !

“Il ne faut pas se leurrer, avec la progression du prix de l’ether devenir validateur deviendra de plus en plus cher”, concède Jérôme de Tychey. Pour Barnabé Monnot, chercheur à la Fondation Ethereum, le seuil de 32 ethers “n’est pas gravé dans le marbre et il pourrait être revu à la baisse”.

En attendant, des acteurs comme Lido, qui jouent le rôle de “super validateur”, permettent à n’importe qui de placer des petites quantités d’ethers. Signe de la vitalité de ce système, Lido est actuellement le plus gros validateur avec 31% du staking d’Ethereum, suivi par Coinbase (15%) et Kraken (8%), selon les données de Dune Analytics. Le premier validateur individuel est le créateur d’Ethereum, Vitalik Buterin (0,05%).

8/ Quelle sera l’empreinte carbone d’Ethereum 2.0 ?

Lorsque les mineurs seront débranchés du réseau, seuls les petits ordinateurs des validateurs seront comptabilisés dans l’empreinte carbone d’Ethereum. Et quand nous disons “petit”, c’est vraiment “petit” : vous pourrez même utiliser un Raspberry Pi, un ordinateur de la taille d’une carte de crédit qui se vend moins de 100 euros.

Rappelons toutefois que les validateurs devront quand même utiliser des services cloud, comme Amazon Web Services ou Infura. Même si ça ne se voit pas au premier coup d'œil, les centres de données ont un impact environnemental non négligeable.

Ces dernières années, de nombreuses grandes entreprises fuyaient le secteur des cryptos (et en particulier Ethereum) car son fonctionnement n’était pas compatible avec leurs engagements en faveur du développement durable (RSE). “La dimension énergétique a toujours été un vrai sujet pour les entreprises”, affirme Jérôme de Tychey. Est-ce que les entreprises vont pour autant toutes s’intéresser du jour au lendemain à Ethereum ? On le verra dans les prochains mois.

9/ Les frais de transaction vont-ils chuter ?

L’autre point qui vaut à Ethereum pas mal de critiques concerne les frais de transactions.

Ce n’est un secret pour personne, à chaque pic d’utilisation d’Ethereum, les frais de transactions ont tendance à exploser. En 2021, ils ont pu dépasser les 50 euros par transaction…

Si on vous parle de ce point, c’est que certains ont pu expliquer que The Merge rendrait les transactions moins chères. Or, et au risque d’en décevoir certains, ce ne sera pas le cas !

Ethereum est de plus en plus un protocole réservé aux très grosses transactions (layer 1), à l’image des flux interbancaires dans la finance traditionnelle.

Les petites opérations du quotidien seront, elles, assurées de manière croissante par les couches secondaires (layer 2) qui se connectent au réseau principal.

Actuellement, une transaction sur un layer 2 comme Arbitrum et Optimism (il y a aussi les sidechain comme Polygon) excède rarement quelques centimes. “Ils coûtent entre 5 et 40 fois moins cher que la chaîne principale”, note Jérôme de Tychey. Et ceux-ci devraient continuer à s’améliorer ces prochaines années (voir encadré plus bas).

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10/ Quand est-ce que les ethers “stakés” pourront-ils être retirés ?

Depuis décembre 2020, 420.000 adresses ont déposé plus de 14 millions d’ethers, ce qui représente plus de 20 milliards d’euros.

Dès le départ, il était prévu que les fonds soient bloqués jusqu’à une date postérieure au Merge. Leur libération pourrait avoir lieu début 2023 “dans le scénario le plus optimiste”, indique Barnabé Monnot.

Ce délai s’explique par la volonté d’éviter une éventuelle fuite des validateurs le jour du Merge. “Nous avons besoin de quelques mois pour voir comment se comporte le réseau”, déclare Jérôme de Tychey. Une date de “libération” des ethers stakés sera alors fixée par la communauté.

11/ Combien les validateurs vont-ils être rémunérés ?

Depuis décembre 2020, les validateurs, qui sécurisent le réseau, perçoivent des revenus de staking. Ces derniers sont actuellement de 4,2% sur un an. À partir de la semaine prochaine, les validateurs toucheront également une partie des frais de transaction payés par les utilisateurs du réseau 💰.

“Les validateurs pourront donc gagner entre 8% et 9% par an, mais ce rendement baissera mécaniquement à mesure que le nombre de validateurs augmentera”, explique Jérôme de Tychey. La hausse possible du cours de l’ether pourrait toutefois venir compenser cette perte de rendement.

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12/ Quelle conséquence pour le prix de l’ether ?

L’une des principales conséquences du Merge pourrait être de faire monter le prix de l’ether. Pourquoi ? Parce que le staking consiste à immobiliser les ethers, contrairement à ceux qui sont disponibles sur les plateformes d’échange qui peuvent trouver preneur à tout moment.

En outre, le Merge prévoit de considérablement réduire la création monétaire d’Ethereum.

Actuellement, 5 millions d’ethers sont créés chaque année. Selon Vitalik Buterin, si 1 million d’ethers sont immobilisés dans le nouvel Ethereum, la création monétaire sera de 166.000 nouveaux tokens par an. Et si 100 millions sont bloqués, la création n’atteindra “que” 1,66 million d'ethers.

Il faut aussi avoir en tête que l’EIP 1559 implémenté en août 2021 brûle une partie des frais de transactions, ce qui contribue également à limiter l’offre en circulation, voire même rendre l’ether déflationniste à certains moments.

Enfin, les validateurs n’ont pas de coûts fixes. “Il n’y a rien qui les contraint à vendre leurs ethers, alors qu’en Proof-of-Work les mineurs ont des coûts récurrents (comme leurs factures d’électricité) qui les empêchent de conserver la totalité de leurs gains”, souligne Abdelhamid Bakhta.

13/ Quel impact sur la finance décentralisée (DeFi) ?

Le rendement offert aux validateurs pourrait progressivement s’imposer comme un taux de référence pour l’ether. Chaque service ou application de DeFi qui propose de placer des ethers devra au minimum proposer un rendement équivalent pour continuer d’être attractif.

Ce taux de référence devrait aussi bousculer l’équilibre en vigueur sur les échangeurs décentralisés comme Uniswap. “Après The Merge, les pools de liquidités contenant des ethers devraient fortement bouger, dans un sens comme dans l’autre”, anticipe Jérôme de Tychey. “Cela pourrait également avoir une influence sur le cours des tokens de gouvernance des protocoles spécialisés dans le sous-traitement du staking, comme Lido, Stakewise ou Rocket Pool”, souffle-t-il.

14/ Que deviendront les mineurs d’Ethereum ?

Une grande partie de ces mineurs devrait allouer leur puissance de calcul à d’autres protocoles qui continuent d’utiliser le Proof-of-Work (Ethereum Classic par exemple). Ils pourront également louer leur puissance sur le réseau blockchain iExec (développé sur Ethereum) à des projets qui en ont besoin.

“Le secteur des métavers devrait également avoir besoin de capacités importantes, donc les débouchés ne manquent pas”, insiste Jérôme de Tychey, également cofondateur de Cometh, un studio de jeux vidéo sur blockchain.

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