Qu’est-ce que la couche de consensus dans Ethereum ?

Définition et fonctionnalités de base

1. La couche consensus dans Ethereum fait référence au mécanisme chargé de parvenir à un accord entre les nœuds distribués sur l’état de la blockchain.

2. Il a remplacé le système de preuve de travail énergivore après la mise à niveau de Merge en septembre 2022.

3. Cette couche fonctionne indépendamment de la couche d'exécution, permettant une architecture modulaire dans laquelle le traitement des transactions et la validation des blocs sont découplés.

4. Les validateurs misent sur l'ETH pour participer, chaque validateur devant déposer 32 ETH pour activer un nœud.

5. La finalité est atteinte grâce à Casper FFG et LMD-GHOST, garantissant une confirmation irréversible des blocs après deux époques.

Responsabilités et incitations du validateur

1. Les validateurs proposent de nouveaux blocs pendant des plages horaires assignées appelées slots, se produisant toutes les 12 secondes.

2. Ils attestent de la validité des blocages en signant des messages qui reflètent leur point de vue sur la tête de la chaîne.

3. Les attestations sont regroupées en comités, réduisant ainsi la surcharge du réseau tout en préservant la responsabilité cryptographique.

4. Les récompenses sont distribuées proportionnellement en fonction de l'actualité, de l'exactitude et du taux de participation à travers les époques.

5. Des sanctions sévères s'appliquent aux comportements malveillants tels que la double signature ou les attaques environnantes, appliquées via une logique en chaîne.

Architecture de la chaîne de balises

1. La Beacon Chain sert de coordinateur central de la couche de consensus, gérant l’enregistrement et le brassage des validateurs.

2. Il maintient un registre de validateurs actifs, mettant à jour l'éligibilité à chaque époque en utilisant une sélection pseudo-aléatoire.

3. Les époques durent 32 créneaux (6,4 minutes), servant d'unités de planification pour les tâches des comités et les calculs de récompenses.

4. Les liens croisés étaient initialement destinés à ancrer les chaînes de fragments, mais sont devenus obsolètes après le passage à une mise à l'échelle centrée sur le cumul.

5. La chaîne Beacon stocke les données de choix de fork, les enregistrements de justification et de finalisation et les instantanés de solde du validateur.

Modèle de sécurité et vecteurs d’attaque

1. La sécurité économique repose sur l’hypothèse que les attaquants contrôlent moins d’un tiers du total des ETH mis en jeu.

2. Les attaques à longue portée sont atténuées par des points de contrôle de subjectivité faibles, obligeant les clients à se synchroniser à partir d'états récents de confiance.

3. La résistance à la censure au niveau du réseau dépend de la distribution décentralisée des validateurs et des heuristiques anti-corrélation.

4. L'extraction de MEV reste possible au niveau du consensus, bien que la séparation proposant-constructeur introduit de nouvelles hypothèses de confiance.

5. Les risques de déni de service persistent si l'agrégation des attestations échoue en raison d'une mauvaise mise en œuvre du client ou de pics de latence du réseau.

Foire aux questions

Q : Comment un validateur est-il sélectionné pour proposer un bloc ? R : Une fonction pseudo-aléatoire sélectionne un validateur par emplacement dans l'ensemble actif, pondéré par l'équilibre effectif et remanié à chaque époque.

Q : Que se passe-t-il si un validateur se déconnecte pendant une période prolongée ? R : Les pénalités s'accumulent linéairement au fil du temps, réduisant le solde du validateur jusqu'à ce qu'il tombe en dessous du seuil d'éjection de 16 ETH.

Q : Plusieurs validateurs peuvent-ils fonctionner sur la même machine sans risque ? R : L'exécution de validateurs en double viole les conditions de réduction ; chaque validateur doit fonctionner avec des clés de signature uniques et une disponibilité coordonnée.

Q : Existe-t-il une configuration matérielle minimale requise pour exécuter un client de couche consensus ? R : Oui : au moins 16 Go de RAM, 1 To de stockage SSD et une connexion Internet stable avec une bande passante de téléchargement soutenue supérieure à 5 Mbps sont recommandés.