Qu'est-ce qu'un bridge (pont) pour cryptomonnaies et comment ça fonctionne ?

Les bridges sont des protocoles connectant deux blockchains, ce qui leur permet d'interagir entre elles. Un bridge permet par exemple de transférer des stablecoins USDC de la blockchain Ethereum vers la blockchain Solana, en toute simplicité. Mais qu'est-ce qu'un bridge plus exactement et comment fonctionne t-il ? Zoom sur un type de protocole fondamental pour les cryptomonnaies et la finance décentralisée (DeFi).

Qu'est-ce qu'un bridge (pont) pour cryptomonnaies et comment ça fonctionne ?

Un bridge entre blockchains, c'est quoi ?

Les bridges naissent d'un besoin de communication et de mobilité des actifs entre les blockchains. Il s'agit de protocoles qui connectent les blockchains entre elles.

Avec l'avènement des blockchains layer 1, nous avons pu apercevoir les contours d'un futur multi-chaîne pour l'industrie des cryptomonnaies au lieu de l'idée qu'une seule blockchain qui trônerait au sommet et serait utilisée par tous.

Cette prolifération des blockchains de layer 1 et des solutions de seconde couche (layer 2), accompagnée d'un nombre croissant d'applications décentralisées (Dapps) cross-chain qui forment le Web3, ont amené la nécessité d'une infrastructure pour les connecter.

En effet, par défaut, la majorité des blockchains existent dans des environnements isolés, possédant leurs propres règles, mécanismes de gouvernance, actifs natifs et données qui sont incompatibles avec les autres blockchains.

Il n'existe donc aucune manière native pour elles d'échanger et de communiquer entre elles, ce qui peut limiter l'activité et l'innovation à cause du manque de connectivité et d'interopérabilité avec les autres écosystèmes.

Les bridges offrent ainsi un moyen de connecter ces blockchains isolées. Ils établissent une passerelle entre les réseaux par laquelle les smart contracts, les données, les tokens et diverses informations peuvent être transférés d'une chaîne à l'autre.

Concrètement, si nous disposons d'un ETH sur le réseau Ethereum et que nous désirons l'utiliser sur le réseau Near, c'est impossible de manière native. Il est donc nécessaire de recourir aux bridges pour relier les deux réseaux.

Illustration du Rainbow Bridge de Near Protocol qui lie les blockchains Ethereum et Near

Figure 1 : Illustration du Rainbow Bridge de Near Protocol qui lie les blockchains Ethereum et Near

 

Il existe plusieurs types de bridges puisqu'il n'y a pas qu'une seule manière pour les blockchains de communiquer entre elles et chacun de ces bridges possède ses propres avantages et défauts.

Comment fonctionne un bridge ?

Les bridges permettent d'ouvrir un canal de communication à sens unique ou double sens entre différentes blockchains. Afin que cela fonctionne et que celles-ci soient capables de se faire confiance, des acteurs off chain ont la tâche de vérifier les communications.

Ainsi, basé sur cette méthode de vérification clé pour établir la confiance lors des communications, nous pouvons essentiellement classifier les bridges en deux catégories :

  • Les bridges centralisés : se fient à un parti tiers pour valider les transactions et surtout pour conserver les actifs « bridgés ». Les utilisateurs n'ont alors pas d'autres choix que de faire confiance à cet intermédiaire pour l'utiliser et gérer leurs fonds. Ce type de bridge existe surtout sur ceux qui sont spécifiques à chaque blockchain (Harmony Bridge, Wrapped Bitcoin bridge, Avalanche Bridge, etc.)  ;
  • Les bridges décentralisés : ceux-ci s'appuient sur un smart contract ou un algorithme qui supprime le besoin de recourir à un intermédiaire. Ainsi, les utilisateurs n'ont pas besoin de faire confiance à une entité en utilisant ce type de bridge. La sécurité de type de bridge est ainsi liée à celle du réseau sous-jacent. Aussi nommé les trustless bridges (Wormhole de Solana, Cosmos IBC, Snow Bridge de Polkadot, etc.).

Il existe différents types de connexion permis par les bridges :

  • L1-L1 :  connecte deux blockchains de layer 1 entre elles comme Ethereum et Solana ;
  • L1-L2 :  connecte la chaîne principale d'un réseau avec une solution de layer 2 comme Ethereum avec Polygon ;
  • L2-L2 : connecte deux solutions de layer 2 d'une même blockchain, entre elles comme Arbitrum et Optimism pour le réseau Ethereum.

Aperçu de l'utilisation du bridge Polygon (transfert L1-L2)

Figure 2 : Aperçu de l'utilisation du bridge Polygon (transfert L1-L2)

 

Nous pouvons imaginer les blockchains de layer 1 comme des villes avec les bridges L1-L1 jouant le rôle d'autoroutes reliant les villes entre elles. Les autres types de bridges (L1-L2 et L2-L2) jouent quant à eux le rôle de routes reliant les différents points d'intérêts d'une ville.

Les bridges transfèrent les actifs d'une chaîne à l'autre de plusieurs manières :

  • Lock et Mint : les actifs de la blockchain d'origine sont verrouillés et un équivalent est mint sur la blockchain de destination. L'exemple le plus parlant est le bridge Wrapped Bitcoin qui verrouille des BTC sur la blockchain Bitcoin et mint des WBTC sur Ethereum. Il s'agit d'ailleurs du bridge le plus utilisé de l'industrie ;
  • Burn et Mint : un bridge de ce type brûle les cryptomonnaies de la blockchain d'origine et mint un équivalent sur la blockchain de destination ;
  • Atomic Swaps : ces bridges échangent les cryptomonnaies de la blockchain d'origine avec les cryptomonnaies de la blockchain de destination. Ce type de bridge se fie à des smart contracts qui exécutent automatiquement ces échanges, ce qui permet de s'émanciper de l'utilisation d'un parti tiers comme avec les deux premières méthodes de transfert.

Illustration d'un bridge utilisant le procédé Lock et Mint

Figure 3 : Illustration d'un bridge utilisant le procédé de Lock et Mint

 

Prenons l'exemple du bridge Wormhole. Pour passer d'un ETH à son équivalent sur le réseau Solana, Wormhole verrouille l'ETH de l'utilisateur et mint le token Wrapped Ethereum (WETH) sur Solana. Lors de ce procédé, l'utilisateur ne voit donc plus l'ETH sur la blockchain Ethereum, celui-ci ayant été remplacé par du WETH sur la blockchain Solana.

Un autre exemple bien connu est le Lightning Network. Le layer 2 de Bitcoin peut aussi servir de bridge puisqu'il est possible d'y créer un canal de paiement qui utilise différentes cryptomonnaies : nous pouvons y envoyer un paiement en Bitcoin (BTC) et le destinataire peut recevoir l'équivalent en Litecoin (LTC) par le biais d'un atomic swap.

En quoi un bridge est-il utile ?

Les bridges permettent de faire des transferts d'informations et de cryptomonnaies cross-chain. Au niveau du développement des protocoles, les applications décentralisées (dApps) peuvent profiter des points forts de différentes blockchains grâce aux bridges et ainsi améliorer leurs performances. Tandis que pour l'utilisateur, il s'agit d'avoir le choix et de tirer parti des avantages de chaque réseau.

Enfin, l'interopérabilité offerte par les bridges permet aux développeurs de différents écosystèmes de collaborer pour construire de nouvelles plateformes plus performantes.

Voyons quelques cas d'utilisation réels pour illustrer l'importance des bridges dans la finance décentralisée (DeFi). Admettons que nous avons de l'Ether (ETH) sur le réseau Ethereum, mais nous trouvons les frais de transaction un peu élevés pour effectuer un transfert.

En utilisant un bridge connectant Ethereum à une solution de seconde couche de type Optimistic Rollup ou ZK Rollup, il est possible de bénéficier de frais de transactions moins élevés.

Un autre exemple sur le protocole de lending Aave. Nous y prêtons de l'USDC sur le réseau Ethereum, mais nous nous apercevons que le taux d'intérêt est plus élevé sur la blockchain Avalanche.

Nous pouvons ainsi utiliser un bridge pour transférer nos USDC du réseau Ethereum à Avalanche et ainsi profiter d'un meilleur taux d'intérêt.

Enfin, et c'est peut être le cas le plus classique, les bridges permettent aux utilisateurs d'explorer les écosystèmes d'autres blockchains sans pour autant devoir vendre et acheter une autre cryptomonnaie. Vous pouvez ainsi transférer vos ETH sur une autre blockchain de layer 1 via un bridge pour tester les applications natives de cette dernière tout en gardant vos ETH.

Pourquoi les bridges sont-ils autant vulnérables ?

Cela ne vous aura peut-être pas échappé, mais les bridges ont été victimes de nombreux hacks ces dernières années.

Aperçu des plus grands hacks de l'industrie des cryptomonnaies

Figure 4 : Aperçu des plus grands hacks de l'industrie des cryptomonnaies

 

Pour être plus précis, les 3 plus gros hacks de l'industrie concernent des bridges :

  • Ronin Network (mars 2022) : 635 millions de dollars dérobés ;
  • Poly Network (août 2021) : 611 millions de dollars dérobés ;
  • Wormhole (février 2022) : 326 millions de dollars dérobés.

Le bridge Ronin est un bridge centralisé, tandis que Wormhole et Poly Network sont décentralisés. Le problème ne vient donc pas forcément du type de bridge, puisque chacun d'entre eux possèdent leurs propres défauts.

Par exemple, le bridge Ronin utilise un portefeuille multisignature pour la conservation des cryptomonnaies verrouillées par les utilisateurs. Lors de son hack, le bridge Ronin possédait 9 validateurs et 5 signatures (55,55 %) étaient nécessaires pour approuver les dépôts et retraits.

4 de ces 9 signatures étaient détenues par l'équipe de Sky Mavis, l'entreprise derrière le jeu blockchain Axie Infinity, créant par là un point de défaillance que les hackers ont utilisé. Ainsi, ces derniers ont réussi à contrôler les 4 signatures de Sky Mavis.

Il ne leur manquait plus qu'une signature, qu'ils ont pu récupérer en prenant le contrôle de l'organisation autonome décentralisée (DAO) d'Axie Infinity.

Ensuite, il ne leur restait plus qu'à dérober les fonds des utilisateurs. Sky Mavis s'est rendue compte du hack qu'une semaine après, ce qui met également en évidence le manque d'efficacité des mécanismes de surveillance d'un bridge centralisé.

Les bridges décentralisés ne sont pas en reste puisqu'ils peuvent être exploités grâce à des bugs ou des vulnérabilités dans leur code. Le hack de Wormhole en est un bon exemple. Un bug situé dans les smart contracts de Wormhole a permis à un hacker d'exploiter le processus de production de tokens WETH et ainsi en minter énormément (120 000) sans verrouiller de véritables ETH au préalable.

Un certain pessimisme des acteurs de l'industrie

Vitalik Buterin, le célèbre cofondateur d'Ethereum, est très pessimiste sur le futur des applications cross-chain.

Les bridges sont selon lui porteurs de risque pour l'écosystème. Si nous transférons 1 000 ETH sur un bridge pour recevoir 1 000 WETH sur Solana, et que la blockchain Ethereum subit une attaque des 51 %, alors l'attaquant pourrait déposer des ETH dans le bridge et annuler la transaction une fois que la blockchain Solana l'a confirmée. Une telle manipulation ne serait pas possible sans bridge.

Ainsi, le smart contrat Solana-WETH ne serait plus équilibré : il y aurait moins d'ETH verrouillés sur Ethereum que de WETH en circulation sur Solana. Nos WETH pourraient ne plus rien valoir selon le montant dérobé par l'attaquant. Vitalik ajoute à ce sujet :

« Il est toujours plus sûr de conserver des actifs Ethereum natifs sur Ethereum ou des actifs Solana natifs sur Solana plutôt que de posséder des actifs Ethereum natifs sur Solana et des actifs Solana natifs sur Ethereum ».

Il fait également remarquer que plus les blockchains sont interdépendantes, plus la probabilité d'un risque systémique est élevée. Si nous nous dirigeons vers un tel futur, ce risque ne fera que de s'accroître.

Il faut cependant préciser qu'une attaque des 51 % sur la blockchain Ethereum est hautement improbable et ce type d'attaque est plus susceptible d'arriver sur des blockchains moins robustes et moins utilisées. Une telle blockchain peut ainsi mettre en péril d'autres blockchains plus robustes à cause des bridges.

Quoiqu'il en soit, il existe des points sur lesquels nous pouvons nous appuyer pour jauger les risques des bridges. Le nombre de signatures ainsi que le ratio nécessaire à une quelconque approbation de retrait devraient être considérés avec précaution pour les bridges centralisés. Des audits de sécurité et mécanismes empêchant des retraits inhabituellement importants doivent également être mis en place.

Notre avis sur les bridges

Les bridges sont un outil indispensable pour lier deux écosystèmes comme Ethereum et Avalanche. Ils offrent de nombreuses possibilités, bien que cela puisse se faire au détriment de la sécurité.

Il s'agit de protocoles qui sont, à l'heure de l'écriture de ces lignes, plus vulnérables que d'autres pour diverses raisons. Cela changera peut-être à l'avenir au vu des récents hacks d'envergures qui poussent les développeurs à mettre l'accent sur la sécurité de leurs créations.

Quoiqu'il en soit, pour l'instant il convient d'évaluer le risque de l'utilisation d'un bridge et d'agir en conséquence. C'est pourquoi il n'est pas très recommandé de transférer l'intégralité de ses actifs natifs d'une blockchain vers une autre.

Les bridges restent cependant des outils formidables pour permettre de profiter des avantages de chaque écosystème et pour naviguer dans la finance décentralisé et le Web3, avec les nombreuses blockchains et solutions de layer 2 qui existent, tout en allégeant la pression que subit la blockchain Ethereum.

Ainsi, les développeurs intègrent des bridges à leurs applications décentralisées pour les rendre multi-chaînes et profiter de ces avantages sans avoir à choisir un seul et unique écosystème, dans le but de construire le Web3 de demain.

👉 Retrouvez tous nos guides pour en savoir plus sur l'écosystème des cryptomonnaies

Sources - Figure 1 : Near Protocol ; Figure 2 : Polygon ; Figure 3 : Maker DAO ; Figure 4 : Rekt.

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damien R

Merci beaucoup pour ces articles plus poussés techniquement

Si vous pouviez ajouter vos sources et également quelques liens pour creuser encore plus le sujet, je trouverais cela vraiment sympathique

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