Diminuer sa consommation d’électricité de 99,95%! Le résultat anticipé du «Merge», la grande mise à jour réalisée par le réseau blockchain Ethereum jeudi 15 septembre, un peu avant 9 heures du matin, a de quoi faire pâlir d’envie n’importe quel industriel. S'il est trop tôt pour en confirmer le bilan, l'opération devrait permettre à la blockchain de s'afficher en vert et de redorer l'image de la cryptomonnaie ether qui, comme le bitcoin, consomme de grandes quantités d'électricité pour fonctionner.
Le fondateur du réseau Ethereum, Vitalik Buterin, s'est félicité sur Twitter de la réussite de l'opération jeudi 15 septembre au matin
Si la première étape s'est bien passée, l'opérationn'est pas sans risque pour la solidité d'Ethereum alors que la blockchain – deuxième en termes de capitalisation, après celle du bitcoin, avec 185 milliards d’euros selon la plateforme CoinGecko – héberge un grand nombre d’applications fondamentales pour le fonctionnement du web3. De quoi faire du «Merge» un événement très attendu par les utilisateurs de cryptomonnaies, et qui pourrait bouleverser les équilibres de cet écosystème.
Se passer des fermes de serveurs
Concrètement, le Merge doit permettre à Ethereum de se passer des gigantesques fermes de serveurs dont elle dépend, en passant d'une preuve dite de travail (proof of work) à une preuve dite d’enjeu (proof of stake). Pour bien comprendre cette rupture, il faut se souvenir que le principal défi d'une blockchain, qui est une base de données décentralisée, est de faire consensus. C'est-à-dire de faire en sorte que tous les acteurs s'accordent à propos des échanges réalisés malgré l'absence d'autorité centrale jouant le rôle de tiers de confiance, capable de vérifier les transactions pour les imposer à tous.
Ce travail complexe passe par la constitution d'une chaîne de transactions numériques (agrégées au sein de «blocs») par des «mineurs». Des acteurs économiques privés qui, en échange d'une rémunération, recensent les transactions effectuées et les agrègent à la base de données communes. «Dans toutes les blockchain, les mineurs ont pour rôle de valider des blocs de transaction: chacun ajoute son bloc aux précédents et du même coup en vérifie la validité par rapport à l’ensemble des transactions précédentes», résume Daniel Augot, directeur de recherche en cryptographie à l’Inria et responsable de la chaire blockchain à l’école Polytechnique. Mais les méthodes pour garantir que les mineurs n'aient pas d'intérêt à tricher (et par exemple, censurer des transactions) divergent.
De la preuve de travail à la preuve d'enjeu
Jusqu'à présent, Ethereum était, comme le bitcoin, basé sur une preuve de travail. C’est-à-dire que les mineurs sont sélectionnés en proportion de la puissance de calcul qu’ils mettent à disposition pour valider des blocs (via un processus cryptographique connu sous le nom de hachage), donc des investissements en processeurs et en électricité qu’ils sont prêts à consentir. Une méthode efficace pour garantir la sécurité du réseau, car prendre le contrôle de la majorité des capacités de minage coûterait trop cher, mais consommatrice d’électricité. Selon le site Digiconomist, le réseau Ethereum devrait consommer entre 50 et 80 Twh en 2022. Soit jusqu’à dix fois la consommation de la SNCF. Un ordre de grandeurqui a poussé Vitalik Buterin, à déclarer sur Twitter que le Merge pourrait réduire de 0,2% la consommation mondiale d'électricité!
Le passage à la preuve d’enjeu devrait changer la donne. Avec cette méthode, les mineurs seront sélectionnés au hasard, en fonction de leur intérêt personnel à ce que le réseau fonctionne sans problème. Un critère estimé... par leur participation financière, soit la quantité d'éthers qu'ils possèdent. Pour se positionner comme validateurs des transactions, les mineurs devront immobiliser une partie de leur capital, déposée en quelque sorte comme une garantie de leur bon comportement (un mécanisme connu sous le nom de staking). Ce seront ces acteurs qui construiront les blocs d’échanges, ensuite validés par un comité lui aussi tiré au hasard. L'objectif étant de faire en sorte que ceux qui valident les transactions soient aussi ceux qui aient le plus à perdre en cas de malversation, et le plus à gagner si la blockchain fonctionne bien.
Du point de vue énergétique, le résultat est sans appel. Les besoins en calcul diminueront d'un coup et les gigantesques fermes de minage qui font la mauvaise réputation des cryptomonnaies seront mises à l’arrêt (ou réorienteront leurs machines vers d'autres cryptomonnaies), remplacées par des systèmes informatiques bien plus modestes, et donc bien moins consommateurs d’énergie et de matériel. D’où le chiffre de -99,95% d’électricité avancé par les promoteurs du Merge, qui est jugé «crédible», par Daniel Augot.
Pas de changement côté utilisateurs
Alexandre Stachtchenko, directeur blockchain et crypto chez KPMG France, confirme cet ordre de grandeur, mais estime que cet argument environnemental n'est pas suffisant pour disqualifier les cryptomonnaies basées sur des preuves de travail (comme le bitcoin). Pointant que la dépense énergétique d’une cryptomonnaie doit être jugée, comme pour tout produit, à l’aune de son utilité sociale (un débat féroce dans le cas des cryptomonnaies), il souligne que la preuve de travail garantit la solidité du bitcoin face aux attaques depuis 13 ans, alors que le passage à la preuve d'enjeu comporte des risques pour Ethereum.
Sur le papier, tout devrait bien se passer. Le passage d'un outil logiciel à l'autre, aisé, s'est bien passé jeudi au matin et les détenteurs de cryptomonnaies lambdas, qui passent par de grandes plateformes comme Binance ou Kraken, ne devraient pas constater de changement. Par contre, le cœur du réacteur a été transformé. D'où des incertitudes sur les semaines à venir. «Les cryptomonnaies ne sont pas des innovations techniques mais économiques: c'est un système qui aligne à tout moment les intérêts de ses parties prenantes grâce à une incitation économique, développe Alexandre Stachtchenko. C'est en ce sens que le Merge est un saut dans le vide. Il y a une petite possibilité que cela ne fonctionne pas, ou que la preuve d'enjeu favorise la concentration du réseau dans les mains de quelques acteurs.»
«Il y a effectivement un risque d’accident industriel», appuie Daniel Augot. Si plusieurs blockchain concurrentes, comme Tezos, Cardano et Algorand, utilisent déjà des systèmes de preuve d’enjeu, et que de nombreux tests techniques ont été conduits sur des réseaux Ethereum parallèles, «la valeur d’Ethereum est énorme et fait que l’intérêt à attaquer est plus grand», souligne le chercheur. Autrement dit: le magot Ethereum pourrait attirer des attaquants très motivés, tentés par exemple de chercher à posséder plus de la moitié du réseau afin d'en prendre le contrôle.
Ce pari pourrait néanmoins en valoir la chandelle alors que, comme l'a rappelé un récent rapport de la Maison Blanche, les cryptomonnaies basées sur un consensus par preuve de travail sont sous le feu des critiques pour leur empreinte environnementale.
Plan de transformation global
Pour autant, Ethereum a la preuve d’enjeu en ligne de mire depuis 2016. «L’aspect RSE et le discours sur la consommation énergétique n’étaient pas l’objectif originel du Merge, et ne sont devenus importants qu’au fil du temps», retrace Alexandre Stachtchenko, qui rappelle que «cette transformation est nécessaire pour, dans un second temps, améliorer la scalabilité du réseau [la fréquence des transactions qu'il est possible de faire, ndlr] et en baisser les frais de transaction». Deux points que le réseau prévoit d'améliorer dans les prochaines années.
Ce besoin s’explique en partie par les caractéristiques d’Ethereum. Alors que bitcoin veut servir d’or virtuel et de monnaie numérique, c’est-à-dire de réserve de valeur qui ne peut que s’échanger et en laquelle on peut avoir confiance, Ethereum se veut un véhicule pour d’autres usages, donc utilisé plus massivement. «C’est une blockchain programmable, ce qui permet d’y intégrer des transactions complexes et conditionnelles», explique Alexandre Stachtchenko, en pointant qu’Ethereum est l’hôte de nombreux NFT (des jetons numériques uniques) et de la majeure partie des applications de finance décentralisée (DeFi), un champ qui compte différents types de produits financiers évolués ou de stablecoin fixés sur le cours de monnaies physiques.
D’où l’évolution constante d’Ethereum, qui doit pouvoir accroître les usages et transactions sur son réseau. La blockchain construit pour cela un grand plan de transformation, dont le Merge est l'une des premières grandes étapes et dont la suite est encore en cours de définition du point de vue technique, rappelle Daniel Augot. Diverses options, comme déporter hors de la chaîne principale les opérations courantes, désormais gérées sur des couches supérieures (rollup), ou fragmenter le réseau en plusieurs chaînes parallèles (sharding), sont explorées pour permettre de multiplier les transactions… Autant de perspectives technologiques dont il faudra aussi voir l'effet sur le cours de la cryptomonnaie, dont la valeur a fortement baissé depuis son record historique de novembre 2021.
