Qu'est-ce qu'une Drivechain et pourquoi cela divise autant la communauté Bitcoin ?

Comprendre les Sidechains avant de plonger dans les Drivechains

Avant de se concentrer sur les drivechains, il faut d'abord comprendre ce que sont les sidechains. Les sidechains sont des blockchains qui viennent se placer en seconde couche d’infrastructure au-dessus d’une blockchain principale. Elles visent à créer ou à améliorer une ou plusieurs fonctionnalités à la chaîne sous-jacente.

Les sidechains fonctionnent indépendamment de la chaîne principale, c’est-à-dire que les sidechains peuvent techniquement fonctionner sans impacter ni être impactées par la blockchain mère. Une sidechain permet de créer des fonctionnalités absentes de la chaîne principale, ou d'améliorer celles déjà existantes.

En revanche, à l'image de Polygon (POL) par rapport à Ethereum (ETH), les améliorations de performance se font souvent au détriment de la décentralisation du réseau.

En raison de la nature même de ces sidechains, les actifs présents sur celles-ci ne sont souvent que des représentations des actifs de la chaîne principale.

Par exemple, pour avoir de l'Ether (ETH) sur Polygon (POL), il faut utiliser un bridge et faire confiance à un tiers qui gardera l’actif sur la chaîne principale pour émettre sa représentation à un ratio de 1:1 sur la chaine secondaire, le Wrapped Ether (WETH).

Cet actif enveloppé peut aussi être « désenveloppé » afin de récupérer l’actif natif sur la chaîne principale, c’est ce qu’on appelle l'ancrage bilatéral, ou le « two-way peg » en anglais.

Ce two-way peg permet de créer un pont quasiment indispensable à la vie de la sidechain. Sans ces représentations, les sidechains devraient créer leurs propres actifs, pouvant repousser l'adoption de cette seconde couche alors même qu’elle pourrait être réellement utile.

À ce jour, les sidechains les plus connues sur Bitcoin sont Rootstock, Liquid et Stacks.

Illustration de l’ancrage bilatéral d’une sidechain de Bitcoin

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En quoi les Drivechains diffèrent-elles des Sidechains ?

Les Drivechains sont des sidechains où les mineurs contrôlent les fonds de l’ancrage bilatéral. De manière plus précise, le concept de Drivechain est souvent lié au minage fusionné, le « merge mining » en anglais, une méthode incitative conçue pour encourager la participation des mineurs.

En effet, contrairement aux sidechains comme Liquid où la sécurité et les transactions du réseau dépendent d'une fédération d’entités possédant chacune un nœud et un droit de vote, les Drivechains et leur minage fusionné fonctionnent grâce au consensus de Bitcoin lui-même.

Fusionner le minage permet aux mineurs de participer au fonctionnement de la blockchain Bitcoin et des Drivechains de manière simultanée. Grâce à cela, les Drivechains peuvent tirer parti de la décentralisation de Bitcoin dès leur lancement.

Lorsqu'un mineur valide un bloc avec succès, il obtient un droit de vote. Quand suffisamment de votes favorables sont rassemblés, cela permet de valider l'ancrage bilatéral.

Le nombre de votes nécessaires pour valider un ancrage bilatéral dépend du nombre de blocs requis. Plus il y a de votes « pour », plus il est probable que les transactions soient confirmées.

Indépendamment du vote des mineurs, le mécanisme d’ancrage bilatéral peut s'effectuer sur un marché secondaire où les échanges entre chaînes pourront se faire plus rapidement grâce à des atomic swaps.

Par exemple, l'émission des stablecoins USDT ne peut se faire que par le biais des services de Tether, c’est le marché primaire. Pourtant il est possible d'acquérir des USDT sur des plateformes d'échanges telles que Binance ou Uniswap, c’est le marché secondaire.

Aujourd’hui, aucune Drivechain n’a encore été déployée sur Bitcoin, et c’est ce que les BIP-300 et BIP-301 essaient de mettre en place.

💡Qu'est-ce qu'un BIP ou Bitcoin Improvement Proposal ?

Qu’apporte le BIP-300 et son Hashrate Escrow ?

Proposé par Paul Sztorc en 2017, le Bitcoin Improvement Proposal 300 (BIP-300) a pour objectif d'introduire un concept de « Hashrate Escrow ».

Le « Hashrate Escrow » est au centre du fonctionnement du two-way peg. Il ressemble à une adresse Bitcoin de dépôt multisignature, mais au lieu d'être sécurisée par plusieurs clés privées, elle est sécurisée par la puissance de hachage sur une période donnée.

Illustration de l’ancrage bilatéral d’une Drivechain dans le cas du BIP-300

Dans le cas du BIP-300, il s’agit d’une période définie, allant d’un minimum de 13 150 confirmations de blocs, soit environ 3 mois, à un maximum de 26 300 confirmations de blocs, soit environ 6 mois. Ainsi, les demandes de peg-in et peg-out seront exécutées si elles réunissent au moins 13 150 votes favorables.

Ce mécanisme tente de rendre le système d’ancrage bilatéral plus sécurisé, mais ce n’est malheureusement pas si simple.

Malgré ses avantages, le BIP-300 présente des inconvénients. En effet, pour collecter les frais générés par les Drivechains, les mineurs doivent avoir connaissance de son registre, c’est-à-dire exploiter un nœud de chaque Drivechain.

Cette exigence pourrait constituer une perte financière significative pour ceux qui ne peuvent pas se permettre les coûts associés à une telle infrastructure.

C’est ici que le BIP-301 intervient pour prévenir toute centralisation du consensus des Drivechains.

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Qu’apporte le BIP-301 et son Blind Merge Mining ?

Également proposé par Paul Sztorc en 2017, le Bitcoin Improvement Proposal 301 (BIP-301) a pour objectif d'introduire le concept de « Minage Fusionné Aveugle », ou « Blind Merge Mining » en anglais.

Le Merge Mining permet aux mineurs de travailler à la fois sur la chaîne principale de Bitcoin et sur une sidechain sans avoir à valider ses règles. Fusionner le minage du réseau Bitcoin aux consensus des Drivechains leur permet de bénéficier de la sécurité de celui-ci, leur garantissant décentralisation et résistance à la censure.

Le Blind Merge Mining quant à lui est supposé être un Merge Mining plus juste. En effet, le Blind Merge Mining est là pour permettre aux mineurs de sécuriser des Drivechains, dispensant ainsi les mineurs de la nécessité d'exécuter un nœud complet pour chaque Drivechain afin de percevoir leurs frais.

Sans le Blind Merge Mining, les mineurs ne pourraient pas récolter les frais et perdraient en rentabilité. L'industrie de mining est extrêmement concurrentielle, et l'accroissement de la puissance de calcul d'un mineur diminue la rentabilité de ses concurrents.

De plus, les mineurs ayant le plus de moyens pourraient exécuter les noeuds de chaque Drivechain, collecteraient plus de frais, accroîtraient leurs revenus, ce qui faciliterait le réinvestissement dans des infrastructures plus puissantes, réduisant ainsi les revenus de leurs concurrents.

Bien que l’intégration du Blind Merge Mining ne soit pas indispensable au fonctionnement des Drivechains, le BIP-301 est là pour tenter d’assurer un fonctionnement plus juste du consensus du réseau.

Malheureusement, la situation est bien plus complexe. C’est justement parce que le Blind Merge Mining ne convainc pas toute la communauté quant à son efficacité que le sujet des Drivechains fait débat au sein de la communauté Bitcoin.

En effet, dans une forme telle que présentée par Paul Sztorc, les Drivechains pourraient porter atteinte au consensus de Bitcoin et l’affaiblir.

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Après la Blocksize War, la Drivechain War ?

Plusieurs années après la Blocksize War, le débat sur les Drivechains réanime la discorde au sein de la communauté Bitcoin.

D’un côté, il y a les mineurs qui espèrent pouvoir augmenter leurs revenus, soutenus par les crypto-enthousiastes qui voient en les Drivechains un espoir pour créer des smart contracts sur Bitcoin et ainsi concurrencer l’écosystème Ethereum (ETH).

De l’autre côté, il y a ceux qui s'interrogent sur la pertinence d’une telle mise à jour, et surtout, qui s'inquiètent du risque d’endommager le consensus actuel de la chaîne Bitcoin.

En effet, une Drivechain pourrait supporter de nombreuses caractéristiques différentes, chacune d’entre elles constituant un shard distinct de la blockchain Bitcoin et exécutant une tâche bien précise.

Mais comment savoir si le format des Drivechains suffira à attirer des utilisateurs alors que les sidechains telles que Liquid et Stacks sont relativement inactives ?

Le problème majeur que les Drivechains pourraient créer est celui de la « Miner Extracted Value ».

Theo Pantamis, ingénieur R&D chez LN Markets, en parlait dans un épisode du Space Kek en août 2023. Nous l’avons contacté et il a accepté de répondre à nos questions sur ce sujet.

« La Miner Extracted Value ou MEV est un avantage économique que peut tirer le mineur d'un bloc de sa faculté à résoudre une double dépense : il peut choisir parmi des transactions conflictuelles (parce qu'elles dépensent les mêmes pièces par exemple) lesquelles seront confirmées.

Certains protocoles donnent la possibilité à un large groupe de personnes de dépenser des pièces. Lorsque le mineur d'un bloc fait partie des personnes qui peuvent dépenser de telles pièces, il peut profiter du choix qui lui est offert pour créer et favoriser ses transactions conflictuelles et ainsi tirer un bénéfice.

La MEV émerge donc rapidement des protocoles ouverts qui nécessitent un consensus et dont les informations sont publiques si on n'en tient pas compte dans la conception de ceux-ci.

Elle est parfois tolérée, c'est par exemple le cas pour la purge des sorties d'ancrage dans les dernières versions des canaux de paiement du Lightning Network. Mais dans l'écrasante majorité des cas, on cherche à l'éviter au maximum.

En effet, la MEV détourne les mineurs de leur fonction initiale, mais idéalisée: confirmer les transactions Bitcoin valides encore non confirmées par ordre de frais décroissants.

La MEV est donc problématique quand la valeur extraite est élevée comparée à la valeur tirée des frais de transaction. En effet, parce que le gain devient significatif, les mineurs qui font l'effort de chercher et extraire la MEV sont alors plus rentables que ceux qui ne le font pas et ordonnent juste les transactions dans leur bloc.

Cela amène naturellement à une situation où les seuls mineurs restants sont ceux qui chassent la MEV comme ce fut le cas pour Ethereum avant son passage à la preuve d'enjeu.

Cela nous amène donc au problème de la MEV dans les Drivechains. Une sidechain est un protocole largement ouvert et l'information y est publique. Les mineurs y sont explicitement mis en position privilégiée puisqu'ils peuvent miner une sidechain et gérer les peg-out en même temps qu'ils minent sur Bitcoin pour gagner plus de revenus.

Mais pour cela, ils doivent s'assurer qu'ils respectent les règles de la sidechain. On se retrouve dans la situation où un mineur doit valider les règles de la sidechain en plus des règles de Bitcoin.

Le Blind Merge Mining a été proposé en complément du Hashrate Escrow pour réponse à cette critique : il permet aux mineurs de collecter la MEV en laissant la responsabilité de valider les règles de la sidechain à d'autres utilisateurs. Mais ce n'est qu'une façon de déplacer le problème, la MEV est toujours là et doit être collectée par le mineur pour qu'il soit rentable.

Le prérequis pour l'obtenir n'est alors plus de valider les règles de toutes les Drivechains soi-même (il peut y en avoir jusqu'à 256 dans la version actuelle des spécifications), mais de connaître et négocier un tarif compétitif avec les personnes qui pourraient les valider pour vous ou de pouvoir le faire soi-même (et c'est toujours l'option la plus avantageuse).

La conséquence de cela est qu'il devient plus difficile d'être un mineur rentable et que la preuve de travail n'est plus le seul critère, c'est une incitation supplémentaire forte à la centralisation du minage en plus de celles qui peuvent déjà exister naturellement. »

Theo Pantamis nous a également averti d’un risque peu mentionné au sein de la communauté, celui du ralentissement de la propagation des blocs entre les noeuds du réseau :

« En plus de la modification des incitations des mineurs, les développeurs Bitcoin cherchent à éviter la MEV, car elle génère dans certains cas de l'incertitude sur le contenu du prochain bloc. Mais les Drivechains y jettent encore de l'huile sur le feu à cause du Hashrate Escrow.

La sécurité du réseau Bitcoin repose sur le faible temps de propagation d'un nouveau bloc à tous les nœuds comparé à la durée moyenne de son minage. C'est pour cela que les blocs du réseau Bitcoin sont aussi petits (minimise le temps de propagation) et peu fréquents (maximise le temps de minage moyen).

Les développeurs de Bitcoin ont beaucoup travaillé à réduire le temps de propagation d'un bloc et une des principales améliorations vient du fait que les nœuds s'attendent à ne découvrir et devoir valider qu'une toute petite partie des transactions du bloc, car ils connaissent et ont déjà validé une grande majorité des transactions qui payent le plus de frais dans la mempool.

Le Hashrate Escrow est géré via des transactions qui ne nécessitent pas de signature et que seul un mineur peut réaliser, tout comme une transaction coinbase qui récompense le mineur d'un bloc.

De telles transactions ne peuvent donc pas raisonnablement être diffusées et validées avant que le bloc ne soit miné par le réseau (le faire ouvrirait un vecteur de spam). Les transactions liées auHashrate Escrow seront donc nécessairement découvertes et validées que pendant que le bloc se propage, ce qui ralentit cette propagation et diminue la sécurité du réseau.

Nous avons certainement une marge suffisante pour que le réseau reste quand même sécurisé malgré les Drivechains, mais il n'y a pas de raison d'être moins sévère envers les Drivechains que nous le somme déjà au sujet d’une potentielle augmentation de la taille des blocs. À l'heure actuelle, je n'ai pas vu de quantification de l'impact maximum des Drivechains sur cette donnée essentielle. »

Conclusion sur les Drivechains : un risque trop important pour Bitcoin ?

Pour beaucoup, le risque d’affaiblir le consensus de Bitcoin simplement dans le but de créer un écosystème à l’image d’Ethereum n’est pas à prendre, surtout lorsque des infrastructures telles que RGB, la BitVM, et Ark sont en développement.

Le docteur Maxim Orlovsky, le contributeur principal au développement de RGB, soutient le fait que la structure d’une blockchain n’est pas faite pour être scalable et que construire une blockchain au-dessus d’une autre ne fait que repousser le problème.

Bien que les blockchains de secondes couches pour Ethereum telles que Arbitrum (ARB) et Optimum (OP) soient souvent plus scalables que la chaîne principale, elles sont aussi plus centralisées.

Les Drivechains sont également plus vulnérables aux attaques du consensus que le réseau Bitcoin.

En effet, la seule manière de falsifier les transactions sur le réseau Bitcoin serait qu'un acteur ou un groupe d'acteurs détient plus de 51 % de la puissance de calcul du réseau.

Si une telle situation arrivait, un acteur malveillant pourrait alors censurer les nouvelles transactions, réaliser des doubles dépenses de ses transactions, puis commencer à remonter dans la blockchain pour modifier des transactions passées.

💡 Qu'est-ce qu'une attaque des 51 % ou double-spending ?

Dans le cas des Drivechains, si un acteur malveillant arrivait à garder 51 % de la puissance de calcul du réseau pendant 3 à 6 mois, l’attaquant pourrait miner 51 % des nouveaux blocs, prendre le contrôle des votes des Drivechains et récupérer l’intégralité des fonds gardés par les two-way pegs.

Mais une attaque à 26% serait suffisante pour porter atteinte au vote et geler l’ancrage bilatéral. Conformément au système de vote du BIP-300, le vote « pour » compte comme +1, et le vote « contre » compte comme -1.

Cela signifie que même si 74% des mineurs votent « pour », les 26% restants peuvent voter « contre », réduisant le score à 48 %, ce qui n'est pas suffisant pour confirmer l'ancrage bilatéral. Il faudrait alors attendre les prochains votes pour espérer que l’ancrage bilatéral soit confirmé.

Maintenant que vous disposez des informations nécessaires à la compréhension du débat sur les Drivechains de Bitcoin. Qu’en pensez-vous ?

La communauté doit-elle prendre le risque d'endommager le consensus de Bitcoin pour tenter d’y apporter de nouvelles fonctionnalités pas nécessairement souhaitées ?

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D'abord attiré par l'appât du gain, je suis maintenant piégé deep into the rabbit hole. Sans porte de sortie, je n'ai plus qu'à partager mes connaissances et transmettre la passion que j'ai pour l'univers de la blockchain. Je suis également le créateur d'Adopt a Block, un site éducatif dédié à Bitcoin.

Marius Farashi Tasooji

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