Dans les débats récents sur les changements apportés aux clients Bitcoin et sur leurs différences, deux types de règles Bitcoin fondamentalement différents sont souvent mêlés dans les arguments, ou simplement confondus. Comprendre quel type de règles est appliqué par un nœud Bitcoin — et dans quel but — est essentiel pour comprendre les changements du protocole Bitcoin, ou les discussions à leur sujet. Regardons de plus près la différence entre les règles de consensus et les politiques de mempool.

Règles de consensus

Si on y réfléchit bien, Bitcoin n’est au fond qu’un ensemble de règles, appliquées de façon indépendante par des milliers de nœuds et de mineurs dans le monde entier. Certaines de ces règles, sans doute les plus importantes, déterminent si un bloc est valide. Elles sont essentielles pour parvenir à un consensus dans le réseau, puisque les participants doivent être d’accord sur elles pour s’accorder sur quelle chaîne de blocs est « la vraie blockchain Bitcoin ». Sans consensus sur ces règles, il n’y aurait tout simplement pas de réseau Bitcoin. C’est pourquoi on les appelle règles de consensus.

Beaucoup de règles de consensus sont assez évidentes, et vous y penseriez probablement naturellement en réfléchissant à la validité d’un bloc Bitcoin. Par exemple, les transactions ne peuvent pas dépenser des bitcoin deux fois, les mineurs ne peuvent pas créer plus de bitcoin dans un nouveau bloc que ce qui est actuellement autorisé, et la taille du bloc ne peut pas dépasser la limite maximale.

« Votre nœud, vos règles » est une formule courante parmi les personnes qui exploitent leur propre nœud Bitcoin. Même si cette formule est vraie dans son principe, il n’est pas si simple, à l’échelle individuelle, de « définir ses propres règles ». Si, par exemple, vous programmez votre nœud pour réduire la taille maximale des blocs de 4 MB à 0,1 MB, votre nœud commencera simplement à rejeter les nouveaux blocs, et ce sera tout. Vous serez alors désynchronisé du reste du réseau et vous vous exclurez de fait, sans que personne ne s’en aperçoive.

Un changement des règles de consensus est assez rare dans Bitcoin et aboutit toujours à un hard fork ou soft fork. Parmi les exemples connus de soft forks de Bitcoin, on peut citer la mise à jour Segwit en 2017 et la mise à jour Taproot en 2021. Un exemple de hard fork plutôt controversé est la scission du réseau ayant conduit à la création de Bitcoin Cash en 2017. Dans tous ces cas, le changement des règles de consensus a été un effort plus ou moins coordonné entre de nombreux utilisateurs, mineurs et développeurs.

Politiques de mempool

Il faut noter que toutes les règles évoquées à propos de Bitcoin ne sont pas liées au consensus. Certaines « règles » ne sont en réalité que de simples paramètres de configuration pour votre propre nœud, par exemple pour gérer ses ressources plus efficacement ou aider à diffuser certaines transactions plus efficacement. Comme ces configurations influencent les transactions conservées localement dans le mempool du nœud et relayées vers les autres nœuds du réseau, on les appelle politiques de mempool.

Lorsque vous créez une nouvelle transaction, votre wallet l’envoie au nœud Bitcoin auquel il est connecté, qui la relaie ensuite à d’autres nœuds, et ainsi de suite, la propageant de proche en proche dans tout le réseau. Les politiques de mempool des nœuds du réseau influencent donc directement l’efficacité avec laquelle une transaction se diffuse dans le réseau, du moins jusqu’à un certain point.

Au final, la plupart des transactions atteignent la plupart des nœuds, même si certains nœuds ne les relaient pas.

Voici quelques exemples de politiques de mempool :

  • Le taux de frais minimum requis pour qu’une transaction soit relayée.
  • La quantité maximale de données dans les sorties OP_RETURN pour qu’une transaction soit relayée.
  • La taille maximale du mempool avant que les transactions aux frais les plus faibles soient supprimées.
  • Le fait de relayer ou non les transactions non standards.
  • … et plus encore

La configuration de ces politiques dépend entièrement de l’opérateur du nœud et peut être modifiée à volonté, puisqu’elle n’influence de toute façon pas la validité d’une transaction. Même si votre nœud retire une certaine transaction de son mempool, cette même transaction peut très bien apparaître dans le prochain bloc Bitcoin, et votre nœud la marquera quand même comme valide, car elle n’enfreint pas les règles de consensus.

Un seul suffit face à 99,9 %

Un aspect essentiel des politiques est que, par définition, elles ne peuvent pas être imposées au niveau du protocole. Sinon, elles seraient considérées comme des règles de consensus. C’est pour cette raison qu’il est très difficile — voire, dans certains cas, impossible — d’influencer réellement quelles transactions finiront confirmées dans un nouveau bloc Bitcoin au moyen des seules politiques de mempool.

Prenons un exemple pour l’illustrer : vous avez peut-être déjà entendu dire que le « taux de frais minimum » sur le réseau Bitcoin est de 1 sat/vB. C’est un taux très courant lorsque le réseau est moins encombré de transactions, et la plupart des wallets ne vous permettent même pas de fixer un taux inférieur à cette valeur, pour de bonnes raisons.

Cependant, le taux de 1 sat/vB n’est pas un minimum strict, même si presque tous les nœuds appliquent simultanément cette politique à leur mempool local. Il peut être difficile de diffuser des transactions en dessous de 1 sat/vB par les voies habituelles, mais du point de vue des règles de consensus, il n’y a absolument aucun problème à ce qu’une transaction ne paie aucun frais. On trouve même régulièrement de telles transactions, principalement des transactions coinbase ou d’autres transactions que les mineurs veulent faire passer en priorité (puisqu’il n’y aurait aucun intérêt à se payer des frais à eux-mêmes). Le 1 sat/vB n’est rien de plus qu’une valeur de configuration par défaut devenue un standard établi, dont on peut s’écarter si on le veut vraiment.

Les blocs récents incluent de nombreuses transactions avec des taux de frais inférieurs au standard de 1 sat/vB.

Si vous avez suivi le débat sur l’augmentation de la limite de données pour les sorties OP_RETURN, vous pouvez appliquer ce principe presque de la même manière, puisque l’option de configuration qui limite la quantité de données arbitraires autorisées dans ces transactions est elle aussi simplement une politique de mempool. Même si une grande majorité de nœuds cessait complètement de relayer les transactions avec sorties OP_RETURN, quelques exceptions qui continuent de le faire suffiraient pour qu’une transaction soit incluse dans un bloc, à condition qu’elle paie des frais suffisamment élevés. En théorie, il suffit d’un seul mineur pour contourner directement les politiques définies par 99,9 % du reste du réseau.

Certains nœuds sont plus puissants que d’autres

Tous les nœuds ne se valent pas, sur le plan technique. L’un peut fonctionner sur un petit Raspberry Pi avec peu de mémoire et de puissance de calcul, tandis qu’un autre peut être hébergé chez un fournisseur cloud puissant, avec des centaines de gigaoctets de mémoire et un processeur performant. Les deux ont leur place dans le réseau Bitcoin, mais ils ne disposent pas du tout des mêmes ressources.

C’est là que les politiques de mempool peuvent être très utiles : par exemple, le nœud le plus puissant peut augmenter la taille maximale de son mempool à plusieurs gigaoctets, ce qui permet aux transactions plus anciennes et moins rémunératrices de ne pas être oubliées trop vite. À l’inverse, le Raspberry Pi peut vouloir fixer la barre plus bas et n’autoriser que quelques centaines de mégaoctets de transactions dans son mempool. Cela permet au nœud de suivre les transactions entrantes qui paient davantage de frais, lesquelles ont de toute façon plus de chances d’être incluses dans le bloc suivant, et de rester à jour efficacement sans manquer de mémoire.

Limiter le spam

Cette section ne porte pas sur la limitation des données arbitraires sur la blockchain Bitcoin, mais sur un autre effet utile que peuvent avoir les politiques de mempool. Imaginez un nœud qui n’impose ni taux de frais minimum ni taille maximale de mempool : un attaquant pourrait alors lui envoyer des « transactions de spam » sans frais — donc à moindre coût — et l’occuper avec la validation de transactions absurdes, jusqu’à ce qu’il manque de mémoire et plante. À l’inverse, un nœud doté d’une politique de taux de frais minimum rejetterait simplement les transactions de spam à zéro frais. En plus, il relèverait même ce taux de manière dynamique une fois que le mempool atteint la limite fixée par la politique de taille maximale du mempool. En bref : les politiques de mempool peuvent servir de garde-fous pratiques pour maintenir un nœud dans une plage de fonctionnement raisonnable et sûre.

Conclusion

Lorsqu’elles sont adaptées aux limites techniques d’un nœud ou aux préférences personnelles de son opérateur, les politiques de mempool peuvent aider le réseau Bitcoin à échanger les informations plus efficacement entre pairs, tout en protégeant les nœuds contre des usages abusifs.

Cependant, il est essentiel de garder à l’esprit que les politiques de mempool ne peuvent pas devenir des règles de consensus simplement parce que vous les appliquez sur votre propre nœud et encouragez les autres à faire de même. Comme elles ne déterminent pas la validité d’un bloc Bitcoin, leur rôle se limite à optimiser la manière dont votre nœud interagit avec le réseau et gère le trafic, pas à définir ce qu’est Bitcoin.

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