Démarrez votre projet Web3 : panorama tech du développement de smart contracts en 2024

L'idée des smart contracts n'est pas nouvelle. Le concept a été théorisé pour la première fois par Nick Szabo, un informaticien et cryptographe, en 1994. Il a imaginé un système de "contrats numériques" qui pourraient s'exécuter automatiquement sans l'intervention d'un tiers de confiance.

Cependant, il a fallu attendre l'avènement de la technologie blockchain pour que les smart contracts deviennent une réalité. La blockchain est un registre distribué et sécurisé qui permet de stocker et de vérifier des transactions de manière transparente. Cette technologie offre un environnement idéal pour l'exécution de smart contracts, car elle garantit la sécurité et l'immuabilité des données.

Ethereum a été la première plateforme à implémenter des smart contracts. Lancée en 2015, elle a permis aux développeurs de créer et de déployer des contrats sur sa blockchain. Cette innovation a déclenché une vague d'intérêt et a conduit à la création de nombreuses autres plateformes et applications décentralisées.

Plusieurs facteurs contribuent à la tendance actuelle :

• L'essor des registres distribués : les registres distribués, dont la blockchain est un sous-type, offrent une infrastructure sécurisée et transparente pour l'exécution de smart contracts. Pour simplifier, nous utiliserons le terme "blockchain" par la suite.
• La demande croissante de solutions automatisées : Les entreprises et les particuliers recherchent des solutions automatisées pour simplifier les processus et réduire les coûts. Pouvons nous imaginer une solution automatisée de gestion de l’immobilier ?
• Les avantages potentiels des smart contracts : Ils peuvent offrir de nombreux avantages, tels que la sécurité, l'efficacité et la réduction des risques.

La tendance est encore à ses débuts, mais elle a le potentiel de révolutionner de nombreux secteurs d'activité.
Dans cet article, nous explorerons l’état de l’art du développement des smart contracts, les langages et outils pour le développement puis les défis et solutions ainsi que les futures tendances en 2024.

TL;DR

En 2024, le développement des smart contracts continue d'évoluer rapidement, notamment grâce à des plateformes comme Ethereum, Binance Smart Chain, Solana, et Polkadot, chacune offrant des caractéristiques uniques en termes de scalabilité (vitesse), de sécurité et de décentralisation (plus d’informations sur ces 3 piliers en regardant le trilemme de la blockchain). Les langages comme Solidity ou Rust dominent le développement, tandis que de nouveaux outils et frameworks simplifient le processus de création et de déploiement. Malgré les défis persistants de sécurité et de scalabilité, les innovations telles que les oracles, l'inter-opérabilité, et les organisations autonomes décentralisées, ou Decentralized Autonomous Organization (DAOs), ouvrent la voie à des applications plus avancées. Le paysage juridique et éthique reste complexe, mais des efforts sont en cours pour créer un cadre réglementaire plus clair, favorisant une adoption responsable et bénéfique des smart contracts.

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Choisir la bonne plateforme : une décision stratégique pour la viabilité de votre projet.

Les plateformes permettant l’exécution de smart contracts sont nombreuses et variées, chacune offrant des caractéristiques uniques qui peuvent influencer la manière dont vos applications sont développées et exécutées.

Les blockchains peuvent être envisagées comme des réseaux décentralisés qui hébergent et exécutent des applications de manière sécurisée et transparente. Elles assurent la vérification et la validation des transactions par un consensus distribué, éliminant ainsi le besoin de tiers de confiance. Ces réseaux peuvent être classés principalement en deux types:

• Les blockchains publiques sont des réseaux ouverts à tous où chaque utilisateur peut participer en tant que nœud, valider des transactions, et interagir avec le réseau sans restrictions. Elles sont plus décentralisées et transparentes, au prix de coûts de transaction plus élevés et de difficultés de scalabilité
• Les blockchains privées sont des réseaux restreints où l'accès est limité à des utilisateurs ou des organisations spécifiques. Ces blockchains sont souvent utilisées dans un cadre d'entreprise ou par des consortiums où la confidentialité des données et le contrôle sur le réseau sont des priorités mais perdent en sécurité et en interopérabilité.

Choisir la bonne blockchain pour développer et déployer des applications décentralisées (dApps) ou des smart contracts est une décision stratégique qui peut avoir un impact significatif sur le succès de votre projet. Pour vous guider dans votre choix, voici une liste (non exhaustive) de points à considérer :

• Performance et Scalabilité : Cela comprend la vitesse de traitement des transactions, le débit du réseau, et la capacité à gérer une augmentation de l'utilisation sans compromettre les performances. Par exemple, Solana est réputée pour sa capacité à traiter plusieurs milliers de transactions par seconde, tandis qu'Ethereum est plus lente mais dispose d'une infrastructure bien établie.
• Mécanisme de consensus : Tenez compte du mécanisme de consensus d'une blockchain spécifique en relation avec la sécurité, la vitesse et le coût. Par exemple, la preuve de travail (PoW) est gourmande en énergie pour garantir une sécurité maximale, tandis que la preuve d'enjeu (PoS) est plus économe en énergie tout en offrant une meilleure scalabilité. Il convient d'étudier les mécanismes sous tous les angles.
• Les langages de programmation : Ils peuvent influencer le choix en fonction des exigences techniques du projet et de la plateforme choisie. Ethereum utilise bytecode qui sera interprété par l’EVM. Solidity est un langage orienté pour les smart contracts qui permet d’être compilé en bytecode. C'est le choix dominant pour la plupart des développeurs de dApps. Tandis que Polkadot : Permet l'utilisation de Rust pour développer des blockchains personnalisées.
• La sécurité : c'est un aspect fondamental qui doit être examiné sous différents angles. Il ne s'agit pas seulement du degré de décentralisation, mais aussi de l'historique de sécurité de la blockchain. Une blockchain plus décentralisée est généralement plus résistante aux attaques et plus transparente. Par exemple, Bitcoin et Ethereum sont souvent considérés comme hautement décentralisés. Vérifiez si la plateforme effectue des audits réguliers de sécurité et si elle a une communauté active qui signale et corrige rapidement les vulnérabilités.
• L'écosystème et la communauté de développeurs : un écosystème robuste peut accélérer le développement de votre projet. Il peut être important de savoir s'il y a déjà tout un écosystème d'applis et de protocoles sur lesquels s'appuyer pour construire de nouveaux produits. La capacité d'interagir avec d'autres blockchains et applications est cruciale pour certaines applications.
• La gouvernance : elle définit comment les décisions concernant la blockchain sont prises. Comprendre le modèle de gouvernance est essentiel pour évaluer comment les mises à jour, les changements de protocole, et les conflits sont gérés.
• Le niveau d'adoption : l’adoption par les utilisateurs et les entreprises est un indicateur clé de la maturité et de la viabilité de la blockchain.

De nombreuses plateformes supportent les smart contracts. Ici, nous comparerons les 10 plus populaires, ce qui donnera déjà une bonne idée des structures disponibles.

Pour donner une idée globale de la comparaison suivante, voici un tableau récapitulatif :

Ethereum

Ethereum est une blockchain publique et open-source. Lancée en 2015 par Vitalik Buterin, Ethereum est devenue la plateforme de développement de smart contracts la plus populaire et la plus mature.

Le principal langage de programmation utilisé dans Ethereum est "turing-complet", c'est-à-dire la capacité à gérer tout calcul réalisable par une machine universelle. Son potentiel est donc illimité. Cela permet aux programmeurs de créer des smart contracts sophistiqués, ouvrant ainsi une multitude de possibilités d'application.

Pour pallier certains de ses inconvénients, Ethereum s'appuie de plus en plus sur des solutions appelées “Layer 2”. Ces couches supplémentaires sont conçues pour améliorer la scalabilité et réduire les frais de transaction en traitant une partie des calculs en dehors de la chaîne principale.

Avantages:

• Les smart contracts ne sont pas limités à de simples transactions
• Sécurité éprouvée
• Décentralisation
• Large communauté de développeurs et d'utilisateurs
• Large éventail d'outils et de ressources disponibles
• Grande variété de dApps déjà déployées

Inconvénients:

• Frais de transaction élevés, surtout pour les transactions complexes
• Scalabilité limitée
• Volume d'utilisation élevé, peut entraîner une congestion et ralentir la vitesse des transactions

Mécanisme de consensus:

• Proof-of-Stake (PoS)

Langage de développement:

• Les principaux langages de programmation utilisés sont Solidity et Vyper. Les smart-contracts doivent d'abord être compilés en Bytecode. C'est ce Bytecode qui permet à la Machine Virtuelle Ethereum (EVM) d'exécuter le contrat sur la blockchain.

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Ethereum + Layer 2

Ethereum reste la blockchain de référence pour le développement de smart contracts, mais ses limitations en termes de scalabilité et de frais de transaction ont conduit au développement de solutions Layer 2. Les Layer 2 sont des protocoles construits sur le dessus d'une blockchain principale (Layer 1) pour réduire la congestion et améliorer l'efficacité des transactions. En déplaçant une partie du processus de transaction hors de la chaîne principale, les Layers 2 permettent de traiter un volume plus élevé de transactions à moindre coût. On peut donc les voir comme des "extensions" du réseau Ethereum.

Avantages:

• Réduction des frais de transaction en déchargeant une partie des transactions
• Amélioration de la scalabilité
• Sécurité inhérente à Ethereum

Inconvénients:

• Adoption progressive
• Fragmentation: Plusieurs solutions Layer 2 existent (comme Optimistic Rollups et ZK-Rollups), ce qui peut fragmenter l'écosystème et créer des silos.
• Complexité supplémentaire: L'intégration de solutions Layer 2 ajoute une couche de complexité pour les développeurs et les utilisateurs, notamment en termes de transfert de fonds entre les layers.

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Binance Smart Chain (BSC)

Binance Smart Chain (BSC) est une blockchain privée compatible avec la EVM (Ethereum Virtual Machine) d'Ethereum. Lancée en 2020 par Binance, BSC offre une alternative à Ethereum avec des frais de transaction plus bas et une vitesse de transaction plus élevée.

Avantages:

• Faible coût de transaction
• Vitesse de transaction élevée
• Large adoption par les utilisateurs de Binance
• Compatibilité avec la EVM d'Ethereum
• Intégration avec tout l’écosystème Binance

Inconvénients:

• Centralisation
• Réseau dépendant de Binance
• Écosystème moins développé qu'Ethereum
• Moins de dApps disponibles

Mécanisme de consensus:

• PoSA : un hybride entre la Proof-of-Stake (PoS) et la Proof-of-Authority (PoA). Le Proof-of-Staked Authority (PoSA) est un mécanisme de consensus hybride qui combine la Proof-of-Stake (PoS) et la Proof-of-Authority (PoA), où un ensemble de validateurs est sélectionné en fonction de la quantité de tokens qu'ils stakent (PoS) et de leur réputation ou autorité (PoA).

Langage de développement:

• Solidity

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Solana

Solana est une blockchain publique et open-source qui se concentre sur la vitesse de transaction et la scalabilité. Lancée en 2020 par Anatoly Yakovenko, Solana utilise une architecture innovante, une combinaison entre le Proof-of-History et le Proof-of-Stake.

Le Proof of History (PoH) fournit des horodatages vérifiables pour ordonner les transactions, et lorsqu'il est utilisé avec le Proof-of-Stake, il permet d'atteindre des vitesses de transaction très élevées, plusieurs milliers par seconde.

Avantages:

• Architecture innovante pour la scalabilité et économe en énergie
• Vitesse de transaction très élevée
• Faible coût de transaction
• Les smart contracts sont écrit en Rust, ce qui garantit une sécurité élevée.
• Les smart contracts peuvent être traités de manière parallèle.

Inconvénients:

• Moins décentralisée que d'autres blockchains car les nœuds validateurs demandent beaucoup de matériel
• Langage de programmation “bas niveau” ce qui est plus difficile à appréhender
• Plateforme relativement nouvelle
• Moins de ressources et d'outils disponibles
• Le réseau principal (mainnet) est toujours déclaré en bêta

Mécanisme de consensus:

• Combinaison entre le Proof-of-History et le Proof-of-Stake

Langage de développement:

• Rust

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Avalanche

Avalanche est une blockchain publique et open-source. Lancée en 2020 par Emin Gün Sirer, Avalanche utilise un mécanisme de consensus unique conçu pour répondre à des normes de sécurité élevées et résister aux attaques.

Le réseau permet la création de sous-réseaux et de blockchains personnalisées.

Avantages:

• Temps de transaction inférieur à la seconde
• Architecture unique pour la scalabilité et la sécurité, possibilité de brancher son réseau privé tout en conservant la sécurité des chaînes supérieures.
• Possibilité d’avoir des sous-réseaux, avec des règles et des fonctionnalités spécifiques adaptées aux besoins.
• Interopérabilité entre différentes blockchains
• Compatible avec la Machine Virtuelle Ethereum (EVM)

Inconvénients:

• Moins de ressources et d'outils disponibles
• Réseau relativement complexe avec une architecture unique, utilisant plusieurs blockchains (X-Chain, C-Chain et P-Chain)
• Le jeton natif d'Avalanche, AVAX, offre une liquidité limitée

Mécanisme de consensus:

• Avalanche

Langage de développement:

• Solidity
• C++
• Rust

D’autres plateformes pour développer des smart-contracts. Celles-ci sont moins courantes mais méritent d’y jeter un œil : Cardano, Polkadot, Near ou encore Tezos.

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Le langage de développement, essentiel pour la stabilité et la longévité du projet

Après avoir examiné les différentes plateformes de développement de smart contracts, il est important de s'intéresser aux langages de programmation qui leur sont associés.

Le choix du langage de programmation est tout aussi important car il impacte la facilité de développement, la maintenabilité du code et la sécurité du contrat et des applications.

Il existe une multitude de langages de programmation pour smart contracts, chacun avec ses propres avantages et inconvénients. Certains langages sont plus populaires que d'autres, comme Solidity pour Ethereum ou Rust pour Solana. Il est important de choisir un langage qui correspond à vos besoins spécifiques.

Voici quelques points à prendre en compte lors du choix d'un langage de programmation pour smart contracts:

• Les fonctionnalités disponibles: Le langage choisi doit pouvoir répondre aux besoins de votre application.
• La syntaxe: Le langage doit être facile à apprendre et à utiliser.
• La sécurité: Le langage doit être sécurisé et permettre de développer des contrats robustes.
• La communauté de développeurs: Une communauté active de développeurs peut aider à trouver des réponses à vos questions et à résoudre les problèmes rencontrés

Nous allons maintenant discuter des principaux langages de programmation dans ce domaine.

Solidity

Langage de programmation de haut niveau orienté objet pour les smart contracts sur la blockchain Ethereum et compatible avec la plupart des plateformes EVM (Ethereum Virtual Machine). C’est le langage de programmation le plus répandu pour développer des smart-contracts.

Blockchains: Ethereum, Binance Smart Chain, Polygon, Avalanche, Fantom, et d’autres

Avantages:

• Large communauté de développeurs et d'utilisateurs (plus de 200 000 développeurs actifs).
• Large éventail d'outils et de ressources disponibles (IDE, frameworks, bibliothèques, tutoriels).
• Bien documenté et facile à apprendre (syntaxe proche du C++ et du JavaScript).
• Large adoption par les plateformes et les projets DeFi.

Inconvénients:

• Pas conçu pour la sécurité formelle (risques de bugs et de vulnérabilités).
• Manque de fonctionnalités avancées (gestion de la mémoire, typage générique).
• Sujet aux vulnérabilités de sécurité (attaques par reentrancy, overflow, etc.).

pragma solidity ^0.8.0;

contract SimpleContract {
    uint256 public storedData;

    event ValueSet(uint256 newValue);

    function set(uint256 newValue) public {
        storedData = newValue;
        emit ValueSet(newValue);
    }

    function get() public view returns (uint256) {
        return storedData;
    }
}

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Rust

Rust est un langage de programmation moderne. Il est apprécié pour sa sécurité de la mémoire, ses performances et sa concurrence. Des blockchains comme Solana l’ont adopté pour l’écriture de smart-contract.

Blockchains: Solana, Near, Polkadot, etc.

Avantages:

• Vitesse et performance élevées.
• Conçu pour éviter les erreurs de programmation telles que les accès mémoire invalides
• Convient aux applications complexes
• Langage stable et mature.

Inconvénients:

• Courbe d'apprentissage plus forte que Solidity.
• Moins de ressources et d'outils disponibles.
• Communauté de développeurs plus petite.

Vous pouvez trouver différents projets blockchain utilisant Rust sur ce repo : https://github.com/rust-in-blockchain/awesome-blockchain-rust

#![no_std]
#![feature(alloc_error_handler)]

use ink_lang as ink;

#[ink::contract]
mod simple_contract {
    use alloc::string::String;

    #[ink(storage)]
    pub struct SimpleContract {
        value: String,
    }

    impl SimpleContract {
        #[ink(constructor)]
        pub fn new(initial_value: String) -> Self {
            Self { value: initial_value }
        }

        #[ink(message)]
        pub fn get(&self) -> String {
            self.value.clone()
        }

        #[ink(message)]
        pub fn set(&mut self, new_value: String) {
            self.value = new_value;
        }
    }
}

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C++

Développé par Bjarne Stroustrup au début des années 1980, le C++ est un langage de programmation de haut niveau. C'est le sixième langage de programmation le plus populaire.

Blockchain: EOS, Ripple, WAX

Avantages:

• Langage performant et flexible
• Convient aux applications complexes
• Sa syntaxe est bien connue des développeurs

Inconvénients:

• Supporté par quelques blockchains seulement
• Le code écrit en C++ n'est pas aussi concis que Solidity

class SimpleContract {
    public:
      // Constructor to initialize the value (optional)
      explicit SimpleContract(uint256 initValue = 0) : value(initValue) {}

      void setValue(uint256 newValue) {
        // Access storage and update the value (implementation depends on the platform)
        value = newValue;
      }

      uint256 getValue() const {
        // Access storage and retrieve the value (implementation depends on the platform)
        return value;
      }

    private:
      uint256 value;
};

Selon les plateformes de développement, d’autres langages de programmation existent mais avec des fonctionnalités moins avancées ou des communautés plus petites (Vyper, Michelson, Yul, …)

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Les environnements de développement (frameworks, IDEs, …)

Le développement de smart-contracts implique l'utilisation d'une variété d'outils pour simplifier le processus de création, de déploiement et de gestion des contrats.

Ces outils peuvent être classés en différentes catégories :

Les frameworks offrent des structures et des bibliothèques préexistantes pour faciliter le développement de smart contracts. Ils incluent des fonctionnalités pour le déploiement, la gestion des comptes, l'interaction avec la blockchain, la gestion des erreurs et la sécurité.

Ils peuvent être accompagnés de CLIs, fournis par les plateformes telles que NEAR, Solana ou Polkadot, et apportent une manière native de déployer les smart contracts sur leur plateforme.

Frameworks populaires:

• Hardhat: Un framework modulaire pour le développement de smart contracts Ethereum. Il offre une flexibilité et une personnalisation pour s'adapter aux besoins spécifiques des projets.
• Anchor: Similaire à Truffle ou Hardhat mais pour Solana. Anchor permet de construire des programmes rapidement parce qu'il apporte de nombreuses fonctions prêtes à l’emploi.

Hardhat et Anchor sont les deux frameworks largement populaires sur le marché des smart-contracts, bien que d’autres initiatives existent comme Brownie qui essaie de tirer parti de la simplicité et de la puissance de Python. Auparavant, d’autres frameworks tels que Truffle ou Ganache existaient mais ils sont maintenant en “deprecated” au profit de Hardhat.

Les IDEs jouent un rôle essentiel dans la conception et permettent de réduire les erreurs, d'accélérer le développement, et d'améliorer la qualité du code.

Remix IDE est probablement l'outil le plus connu pour démarrer dans l'écosystème Ethereum et EVM-compatible. Cet IDE en ligne permet d’écrire, compiler et déployer des smart contracts en Solidity, tout en offrant des outils d’analyse, de débogage, et même de simulation de transactions sur la blockchain.

Sinon, un IDE classique comme Visual Studio Code, bien qu'universel et utilisé pour un large éventail de langages, est souvent favorisé par les développeurs blockchain grâce à ses nombreuses extensions qui transforment cet éditeur en un environnement pour le développement d'applications Web3, tout en permettant une intégration avec des outils de déploiement et de tests automatisés.

Les outils d'analyse pour explorer la blockchain qui permettent de visualiser et d'analyser les transactions et les données des smart contracts sur la blockchain. Ils peuvent fournir des informations sur l'état des contrats, les interactions des utilisateurs, etc.

Exemples populaires, bien qu’en général chaque plateforme (Blockchain et Layer 2) a son propre lot d’outils d’analyse :

• Etherscan (https://etherscan.io) : Un explorateur de blocs populaire pour la blockchain Ethereum. Il permet de visualiser les transactions, les contrats, les adresses de portefeuille.
• Blockchair (https://blockchair.com/fr): Un explorateur de blocs multi-chaînes qui prend en charge la recherche et l'analyse des transactions et des contrats sur différentes blockchains.

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Les tendances en 2024

Le domaine du développement de smart contracts évolue rapidement avec l'émergence de nouvelles tendances et applications prometteuses, et notamment :

• Oracles: Les oracles sont des ponts entre le monde réel et les blockchains, fournissant aux smart contracts des flux de données externes afin d'accéder et d'interagir avec des données et des événements du monde réel. Cela ouvre de nouveaux cas d'utilisation dans des domaines tels que la finance décentralisée (DeFi), la gestion de la chaîne d'approvisionnement, etc
• Interopérabilité : L'interopérabilité permettrait à différentes blockchains de communiquer et d’effectuer des transactions les unes avec les autres de manière transparente, ce qui ouvre de nouvelles possibilités de collaboration. Les projets et les protocoles axés sur l'interopérabilité, tels que Polkadot ouvrent la voie à un écosystème de blockchain plus interconnecté et interopérable.
• Organisation autonome décentralisée (DAO): Les DAO sont des organisations gérées par des smart contracts, permettant une prise de décision et une gouvernance décentralisées, facilitant la gestion d'entreprises, de communautés et de projets collaboratifs.

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Conclusion

Le développement de smart contracts est un domaine avec une communauté de développeurs très active, de nouveaux outils et leurs améliorations apparaissent régulièrement.

En combinant l'immuabilité et la transparence de la blockchain avec l'automatisation et la programmabilité des contrats, les smart contracts ont le potentiel de transformer des industries entières et de créer de nouveaux paradigmes pour la collaboration et la gouvernance.

Malgré les défis auxquels ils sont confrontés, tels que la sécurité, la scalabilité et l'interopérabilité, des solutions prometteuses et des initiatives émergent continuellement pour offrir des moyens de surmonter ces obstacles et de garantir un avenir stable et sécurisé pour les smart contracts.

En parallèle, il est important de considérer les implications juridiques et éthiques de cette technologie. Des cadres juridiques clairs, une sensibilisation accrue et un dialogue constructif entre les développeurs, les utilisateurs et les décideurs politiques seront essentiels pour garantir une adoption responsable et bénéfique des smart contracts. Il est crucial de se rappeler que cette technologie est un outil puissant qui peut être utilisé pour le bien ou pour le mal. Il est de notre responsabilité collective de veiller à ce qu'ils soient développés et utilisés de manière responsable, éthique et inclusive, afin qu'ils puissent contribuer à un monde plus juste, transparent et efficient.

Rendez-vous en 2025 pour faire un nouveau bilan.