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Les applications blockchain sont-elles compatibles avec une politique écoresponsable ? [Tribune publiée dans Cryptonews le 16/06]

23/06/2020

Analyse de l’impact écologique des applications décentralisées

L’impact environnemental des applications numériques est de plus en plus important, et les entreprises comme les utilisateurs font de plus en plus attention à ce critère dans le choix de leurs outils et infrastructures. Dans ce contexte, il est naturel de prendre en compte cet aspect aussi dans les stratégies d’innovation, et de se poser la question de l’impact des technologies émergentes dans une politique GreenIT. Depuis 2017, de nombreux articles de presse et étude ont tenté de quantifier l’impact environnemental des cryptomonnaies telle que Bitcoin, et des technologies blockchain en général, annonçant une consommation énergétique démesurée, qui risquerait de faire exploser notre empreinte carbone. Mais qu’en est-il réellement ? Et comment une architecture distribuée ou décentralisée se compare-t-elle aux architectures digitales plus classiques ?

Après une explication succincte des principes de fonctionnement des blockchains publiques, et de leurs algorithmes de sécurisation, nous allons analyser l’impact théorique du déploiement d’un nouveau service selon les différents types d’architecture.

L’impact environnemental mésestimé de Bitcoin

Il s’agit ici d’un sujet qui a de nombreuses fois défrayé la chronique. Or, pour la plupart, ces articles sont basés sur des informations qui ont été mal interprétées. Effectivement, Bitcoin, tout comme les autres cryptomonnaies basées sur l’algorithme de consensus de preuve de travail (Proof of Work), utilise de l’énergie pour sécuriser le réseau. Cependant, les calculs que l’on retrouve le plus souvent adressent une consommation par transaction, ce qui est mal comprendre le fonctionnement de ces protocoles. En effet, la consommation énergétique est décorrélée du nombre de transactions. Elle est cependant corrélée au niveau de sécurité du réseau. Plus la consommation énergétique est importante, plus le réseau est sécurisé. Cependant une augmentation du nombre de transactions sur le réseau n’entraînera pas une augmentation de la consommation énergétique. Ainsi, utiliser le réseau Bitcoin (ou un autre réseau blockchain publique basé sur un algorithme de preuve de travail) ne lui fera pas consommer plus ou moins d’énergie.

Un autre aspect souvent mésestimé est le lien entre consommation énergétique et impact environnemental. Il faut alors se poser la question de la source d’énergie utilisée pour le minage nécessaire à la sécurisation des réseaux publics. La dernière étude effectuée à ce sujet (décembre 2019) estime à 73% la part d’énergie renouvelable dans le minage de Bitcoin. La principale raison qui explique ce chiffre est économique: les mineurs, pour maximiser leurs marges, recherchent l’énergie la moins chère. Celle-ci est le plus souvent l’énergie produite en surplus, et non stockable. Or, contrairement aux énergies fossiles, les énergies renouvelables sont produites qu’on le veuille ou non, et très difficiles à stocker. Ainsi, beaucoup de fermes de minage se sont installées à proximité de sources de production renouvelables, et fonctionnent majoritairement lorsque la centrale produit en surplus. La consommation d’énergie ne fait bien entendu pas tout l’impact, il faut par ailleurs prendre en compte l’impact de la production du matériel, malheureusement nous n’avons à ce jour pas de donnée à ce sujet.

L’impact GreenIT diffère selon les typologies d’architecture

Pour ce comparatif, nous allons partir du principe que notre besoin fonctionnel puisse se réaliser indifféremment sur une infrastructure digitale classique, un protocole de blockchain publique, ou bien une blockchain permissionnée/privée. Dans les faits, ce type de projet n’existe pas réellement : le besoin détermine l’architecture, et les projets blockchain ont presque toujours une part de services hébergés plus classiquement. Cependant cela simplifie le comparatif. Nous allons mesurer l’impact du déploiement d’un nouveau projet sur ces différents types d’infrastructure : le nombre de serveurs à déployer, s’il est nécessaire de prévoir une puissance de calcul / mémoire vive élevée, ou encore l’espace de stockage nécessaire.

1. Application déployée sur une architecture digitale “classique”

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Plusieurs options s’offrent ici à nous : déployer sur une infrastructure existante, sur de nouveaux serveurs (physiques ou machines virtuelles), ou encore sur le cloud (serverless, on demand instances, ...). Les impacts ne seront pas les mêmes selon le choix effectué, et ce choix dépendra du besoin fonctionnel et du contexte de réalisation du projet, mais dans tous les cas, nous aurons besoin d’ajouter des ressources (espace de stockage, I/O réseau, puissance de calcul …), que l’impact soit direct ou indirect.

2. Application déployée sur une blockchain “publique”

Dans le cadre d’une application déployée sur une blockchain publique, si celle-ci est totalement décentralisée, il s’agira alors uniquement d’utiliser le réseau existant. De facto, il n’est pas nécessaire de déployer de nouveaux serveurs.

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Cependant, les bonnes pratiques de sécurité vont la plupart du temps nous pousser à au moins déployer un nœud qui nous permettra d’augmenter la sécurité et la résilience de notre application, en vérifiant les transactions passant dans la blockchain. Un nœud ne requiert que peu de puissance de calcul, des I/O réseau importantes pour son initialisation, mais plus réduites par la suite, et surtout un espace de stockage assez conséquent (prévoir ~300Go pour Bitcoin, plus pour Ethereum).

3. Application déployée sur une blockchain “permissionnée”

Concernant les blockchains permissionnées, il sera nécessaire de déployer un nœud par acteur / organisation qui doit interagir avec l’application. Les protocoles de blockchains permissionnées utilisent des algorithmes de consensus différents de la preuve de travail, réduisant le besoin d’une puissance de calcul élevé, cependant l’application reste exécutée sur les nœuds, impliquant un certain besoin de puissance de calcul.

application-blockchain-permissionnee

Il n’est là aussi pas nécessaire de stocker les données d’utilisateurs externes, mais uniquement les données qui seront utiles à l’application déployée. Ces données sont répliquées pour chaque utilisateur. Enfin, la synchronisation de ces données nécessite là aussi des I/O réseau.

tableau-blockchain

  • + : impact significatif
    
  • ε : impact négligeable
    
  • n : nombre d’acteurs de la solution
    

L’analyse présentée ci-dessus dépend de nombreux paramètres, et ne prétend pas être une vérité universelle, plutôt une tendance. Il s’agira d’analyser en détail les options et les impacts selon le besoin, et le contexte de réalisation de l’application. Cependant on se rend compte qu’étant donné qu’utiliser un protocole de blockchain publique n’induit pas d’augmenter les ressources consommées par le réseau (celles-ci étant consommées quoiqu’il en soit), l’impact direct GreenIT est négligeable, d’autant qu’il est possible de ne pas utiliser son propre nœud dans certains cas. Cela devient moins vrai dans le cadre de blockchains permissionnées, puisqu’il s’agira alors de déployer la solution chez l’ensemble des acteurs qui la portent.

De nombreuses optimisations encore à venir

Les technologies blockchain restent encore assez récentes, et de nombreuses optimisations sont en cours de développement qui permettront de réduire encore l’impact GreenIT. On peut parler par exemple des solutions de “niveau 2”, surcouches aux protocoles de base, qui permettent de réduire l’usage de la couche sous-jacente. Ou aussi d’autres algorithmes de consensus, telle que la preuve d’enjeu utilisée par le protocole Tezos et en cours de développement pour la version 2 d’Ethereum, qui ne dépend plus de la puissance de calcul pour sécuriser le registre des transactions.

L’impact GreenIT des technologies blockchain est donc probablement moins fort que ce que l’on aurait pu penser aux premiers abords, bien qu’il faille sans doute y regarder de plus près dans le cas de blockchains permissionnées. N’oublions cependant pas que les technologies blockchain ne sont utiles que pour certains projets, la comparaison n’a donc que rarement lieu d’être.

Ce texte est signé par Hugo Briand, Lead Blockchain chez Ekino et ne reflète pas nécessairement l'opinion de Cryptonews.

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