Erlay

Le problème de la propagation

Aujourd'hui, lorsqu'un nœud Bitcoin reçoit une nouvelle transaction, il annonce son hash (32 octets) à chacun de ses pairs via un message inv. Avec 8 pairs sortants et environ 117 pairs entrants, cela représente plus de 100 annonces par transaction. Or, la quasi-totalité de ces annonces sont redondantes : tous les pairs voient la transaction circuler de plusieurs autres sources. Selon les mesures de Pieter Wuille et Gleb Naumenko (2019), ces redondances représentent environ 40 % du trafic Bitcoin P2P.

Le principe Erlay

Erlay, proposé par Naumenko, Maxwell, Wuille, Fedorova et Beschastnikh dans un papier de 2019, distingue deux modes de propagation :

1. High-fanout (gossip classique) : utilisé pour 8 pairs « rapides », pour garantir une diffusion initiale rapide.
2. Set reconciliation (Erlay) : utilisé pour tous les autres pairs, beaucoup moins gourmand.

Pour ces autres pairs, plutôt que d'envoyer chaque nouvelle transaction immédiatement, les deux pairs comparent périodiquement leurs ensembles de transactions connues à l'aide d'une structure cryptographique très compacte : Minisketch.

Minisketch : la cryptographie de la réconciliation

Minisketch est une implémentation efficace de PinSketch, qui permet à deux pairs disposant d'ensembles « presque identiques » de calculer leur différence symétrique en un échange de quelques centaines d'octets seulement. Concrètement, si Alice a 5 000 transactions et Bob 5 003, ils peuvent identifier les 3 transactions qui leur manquent mutuellement sans s'échanger tout l'inventaire.

Bénéfices attendus

| Métrique | Avant Erlay | Avec Erlay | |---|---|---| | Bande passante P2P | 100 % référence | ~60 % | | Coût d'un pair supplémentaire | Linéaire en bande | Marginal | | Latence de propagation | Faible | Légèrement plus haute | | Nombre de pairs supportés | 125 | Plusieurs centaines |

Le bénéfice secondaire le plus important : Erlay rend économique le fait d'avoir beaucoup de pairs. Aujourd'hui, augmenter le nombre de pairs augmente quasi-linéairement la bande passante. Avec Erlay, ce coût devient marginal, ce qui permet à chaque nœud d'avoir des dizaines voire centaines de pairs, renforçant la résilience contre les éclipses et la décentralisation globale.

Statut en 2026

Erlay est un projet de longue haleine. Plusieurs PR ont été partiellement mergées dans Bitcoin Core entre 2022 et 2025. Le code est complexe car il modifie la couche P2P fondamentale, qui doit rester compatible avec les anciennes versions (négociation BIP-330). En 2026, Erlay est en phase de tests progressifs sur testnet et signet, avec une activation envisagée pour Bitcoin Core 29 ou 30.

Limites et précautions

• Latence : la réconciliation périodique introduit une légère latence (quelques secondes). Acceptable pour les transactions ordinaires, problématique pour Lightning où chaque seconde compte.
• Compatibilité : les pairs non-Erlay doivent continuer à fonctionner. L'extension est négociée à la connexion.
• Risque DoS : un pair malveillant peut envoyer des sketches mal formés. Bitcoin Core doit valider strictement.

À retenir

Erlay est l'une des évolutions silencieuses les plus structurantes de Bitcoin pour les années à venir : elle rend possible une topologie réseau beaucoup plus dense et résiliente, sans coût supplémentaire pour les opérateurs de nœud. Voir minisketch et gossip.