Quelle est la différence entre les contrats intelligents déterministes et non déterministes ?

Contrats intelligents déterministes dans les systèmes blockchain

1. Les contrats intelligents déterministes produisent toujours le même résultat lorsqu’ils reçoivent la même entrée, quel que soit le nœud qui les exécute ou le moment de l’exécution. Cette cohérence est cruciale pour maintenir le consensus au sein des réseaux décentralisés.

2. Chaque opération dans le cadre d'un contrat déterministe doit être prévisible et exempte de caractère aléatoire externe, à moins que ce caractère aléatoire ne provienne de sources sécurisées et soit vérifiable en chaîne. Cela inclut les opérations arithmétiques, la récupération de données à partir de l’état de la blockchain et la logique conditionnelle.

3. Étant donné que tous les nœuds doivent parvenir à des conclusions identiques après l'exécution d'un contrat, tout comportement non déterministe, tel que le recours à des horodatages locaux, des générateurs de nombres aléatoires ou des appels réseau, peut rompre le consensus et conduire à des bifurcations en chaîne.

4. La machine virtuelle Ethereum (EVM) applique le déterminisme en limitant l'accès aux ressources système imprévisibles et en garantissant que les opcodes se comportent de manière uniforme dans toutes les implémentations.

5. Les développeurs qui rédigent des contrats déterministes doivent éviter les dépendances de données hors chaîne, à moins que cela ne passe par des oracles de confiance qui fournissent des entrées cohérentes, horodatées et infalsifiables.

Éléments non déterministes et leurs risques

1. Les contrats intelligents non déterministes peuvent donner des résultats différents lors de l'exécution, même avec des entrées identiques, souvent en raison du recours à des conditions externes variables telles que l'heure actuelle, des graines aléatoires ou des sources de données mutables hors chaîne.

2. Lorsqu'un contrat récupère des données à partir d'une API non sécurisée sans vérification cryptographique, différents nœuds peuvent recevoir des valeurs différentes à des moments différents, conduisant à des états divergents.

3. Utiliser block.timestamp avec négligence peut introduire un non-déterminisme subtil ; bien qu'il fasse partie de l'en-tête du bloc et soit donc convenu par consensus, sa manipulation par les mineurs introduit une incertitude dans la logique dépendante du temps.

4. Le caractère aléatoire généré hors chaîne ou via des variables internes telles que la consommation de gaz est intrinsèquement dangereux et conduit à des vulnérabilités exploitables s'il est utilisé pour des décisions critiques telles que les gagnants de la loterie ou l'ordre de frappe NFT.

5. Certains environnements blockchain autorisent des résultats probabilistes pour des cas d'utilisation spécifiques, mais ceux-ci sont généralement superposés à des cœurs déterministes utilisant des schémas de validation-révélation ou des fonctions de retard vérifiables (VDF) pour préserver l'intégrité globale du réseau.

Modèles de conception garantissant la cohérence de l'exécution

1. Une méthode efficace pour maintenir le déterminisme consiste à utiliser des réseaux Oracle comme Chainlink, qui regroupent les données hors chaîne et publient les résultats signés et vérifiés en chaîne, garantissant que tous les nœuds lisent la même valeur.

2. Les mécanismes de validation-révélation permettent aux participants de soumettre d'abord des choix cryptés, puis de les révéler plus tard, empêchant ainsi le front-running et garantissant l'équité sans introduire d'imprévisibilité d'exécution.

3. Les canaux étatiques et les solutions de couche 2 exécutent souvent la logique hors chaîne mais règlent les résultats finaux sur une couche de base déterministe, préservant ainsi la sécurité tout en améliorant l'efficacité.

4. Les outils de vérification formelle analysent le bytecode du contrat pour prouver des propriétés telles que le déterminisme, l'absence de réentrance et corriger les transitions d'état avant le déploiement.

5. Les architectures événementielles dans lesquelles les contrats émettent des événements au lieu d'apporter des changements irréversibles immédiats aident à dissocier les actions des effets secondaires, réduisant ainsi la surface d'un comportement incohérent.

Foire aux questions

Qu’est-ce qui rend la fonction d’un contrat intelligent non déterministe ? Une fonction devient non déterministe lorsqu'elle s'appuie sur des entrées ou des variables environnementales qui ne sont pas globalement cohérentes sur tous les nœuds de validation. Les exemples incluent les API volatiles hors chaîne, la mémoire non initialisée ou les sources d'entropie non ancrées dans l'état de la blockchain.

Les hachages de blocs peuvent-ils être utilisés en toute sécurité pour le caractère aléatoire des contrats intelligents ? Les hachages de blocs ne peuvent servir de source d'entropie que pour les futurs blocs ; tenter d'utiliser le hachage du bloc actuel introduit la prévisibilité puisque les mineurs contrôlent le contenu du bloc. Même dans ce cas, ils offrent une entropie limitée et sont vulnérables à la manipulation dans des environnements à faibles enjeux.

Comment les oracles contribuent-ils au déterminisme ? Les oracles agissent comme des ponts entre les blockchains et les systèmes externes, fournissant des données d'une manière cryptographiquement sécurisée et uniformément enregistrées sur la chaîne. En standardisant la manière dont les informations externes pénètrent dans le système, ils évitent les écarts lors de l'exécution du contrat.

Pourquoi le déterminisme est-il essentiel au consensus sur la blockchain ? Le consensus exige que chaque nœud valide indépendamment les transactions et arrive exactement au même état mis à jour. Si l'exécution des contrats était autorisée à diverger, les nœuds seraient en désaccord sur la validité du grand livre, rompant ainsi la coordination sans confiance et potentiellement diviser le réseau.