Évolutivité d'Ethereum :comment mettre à l'échelle Ethereum

Ethereum fait partie des blockchains les plus ambitieuses en matière de mise à l'échelle. En fait, aucune autre blockchain ne peut avoir une feuille de route de mise à l'échelle aussi profonde que celle d'Ethereum. Cependant, la mise à l'échelle n'est pas unique à Ethereum, car chaque blockchain doit être mise à l'échelle pour devenir pertinente dans un futur marché compatible avec la blockchain.

Qu'est-ce que l'évolutivité de la Blockchain ?

L'évolutivité de la blockchain est la capacité d'un réseau de blockchain à prendre en charge un débit élevé de transactions et à traiter de nombreuses transactions. Par conséquent, un réseau blockchain qui peut traiter de nombreuses transactions par seconde (TPS) est dit évolutif. Au contraire, les blockchains à faible débit ont une faible évolutivité.

Les systèmes décentralisés réalisent leur décentralisation en distribuant le processus de prise de décision à tous les participants du réseau. Cela les rend supérieurs aux systèmes centralisés qui s'appuient sur les autorités centrales pour prendre des décisions. Cependant, exiger que de nombreuses personnes prennent des décisions a ses inconvénients.

Dans les systèmes blockchain, la décentralisation ralentit la vitesse de traitement des transactions car chaque nœud du réseau doit valider les transactions. Ce qui se passe essentiellement, c'est que tous les nœuds doivent participer au processus de consensus. Chaque blockchain a un protocole de consensus (un ensemble de règles) pour guider la validation des transactions. Les nœuds relaient également les transactions de bloc et les validations vers d'autres nœuds pour maintenir l'ensemble du réseau à jour. Étant donné que ce type de travail de validation est effectué par chaque nœud, les chaînes de blocs comme Bitcoin et Ethereum ont un faible taux de TPS, ce qui entraîne des problèmes d'évolutivité.

Cependant, le moyen le plus simple pour les développeurs de résoudre les problèmes d'évolutivité est de sacrifier la décentralisation et la sécurité. Le nombre de nœuds contribue à la décentralisation d'une blockchain. Plus il y a de nœuds qui participent à la recherche consensuelle d'une blockchain, plus cette blockchain est décentralisée. Le compromis est connu sous le nom de "trilemme d'évolutivité de la blockchain". Trent McConaghy et le co-fondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin, ont inventé ce terme pour désigner le fait que les développeurs de chaînes de blocs ne peuvent pas parvenir à la fois à la décentralisation, à l'évolutivité et à la sécurité. Cela rend les blockchains limitées malgré leurs mérites.

Pourquoi faire évoluer une blockchain ?

Visa traite environ 1 700 transactions par seconde, tandis qu'Ethereum ne traite qu'environ 30 transactions en même temps. Bitcoin est encore pire à cet égard, car son réseau traite trois à sept transactions par seconde. Par conséquent, les deux blockchains doivent évoluer pour devenir grand public et desservir un marché de masse. Pour y parvenir, ils doivent trouver des solutions aux facteurs suivants qui affectent l'évolutivité de la blockchain :

Taille du bloc

Les blocs contiennent des lots de transactions formant la blockchain. Le nombre de transactions dans un bloc et le temps de génération d'un bloc déterminent le taux de TPS de la blockchain. Par conséquent, la taille des blocs est cruciale pour améliorer le TPS d'une blockchain. Un grand bloc contiendra plus de transactions, améliorant ainsi le TPS. Cependant, l'augmentation de la taille des blocs enfreint la décentralisation d'une blockchain car il devient plus difficile d'exécuter un nœud qui doit valider plus de transactions et doit donc être capable de traiter des charges de données plus importantes.

Limites de la mémoire

Les nœuds doivent télécharger chaque nouveau bloc. Cela signifie qu'ils ont besoin d'espace pour contenir ces blocs. Cependant, à mesure que le réseau s'étend, les nœuds ont besoin de plus d'espace disque, ce qui peut être coûteux. Cela renvoie au problème ci-dessus. Avec une taille de bloc accrue, les nœuds nécessiteront une plus grande capacité de stockage.

Frais de transaction

La congestion du réseau due à un afflux élevé de transactions signifie que les utilisateurs doivent payer plus de frais. La forte demande d'espace sur un bloc oblige les utilisateurs à payer plus pour "sauter" la file d'attente. En conséquence, les frais de transaction montent en flèche. Les utilisateurs d'Ethereum paient souvent des frais d'essence élevés en raison de la congestion du réseau.

Temps de réponse

Le temps de réponse fait référence à la durée pendant laquelle les utilisateurs doivent attendre que les nœuds valident leurs transactions. Par exemple, le réseau Bitcoin prend environ 10 minutes pour confirmer une transaction. Dans Ethereum, cela peut prendre entre 15 secondes et cinq minutes. Plus le temps de réponse est élevé, plus il faut de temps pour qu'une transaction se règle sur une blockchain.

Comment faire évoluer une blockchain

Il existe trois approches de mise à l'échelle :

Mise à l'échelle interne

La mise à l'échelle interne implique l'amélioration des structures de données internes du nœud et du protocole de consensus. L'objectif est d'optimiser les ressources comme le stockage et les coûts associés.

Division des nœuds

La division des nœuds implique de diviser les responsabilités des nœuds complets en sous-nœuds. Chaque sous-nœud a un rôle plus spécifique et est exploité par des parties spécialisées. Cette option de mise à l'échelle vise à créer un nœud de vérification dont l'exécution est plus abordable pour l'utilisateur.

Mise à l'échelle externe

Également connue sous le nom de mise à l'échelle hors chaîne, cette méthode implique l'ajout de chaînes de couche 2 (L2) au-dessus de la chaîne principale et peut généralement être appelée mise à l'échelle modulaire. Le Lightning Network de Bitcoin ou les différentes solutions de couche 2 d'Ethereum en sont un exemple.

Les deux premières catégories de mise à l'échelle peuvent entraîner la centralisation de la blockchain. C'est pour cette raison que les blockchains comme Ethereum (et Bitcoin) optent pour une mise à l'échelle externe sous la forme de solutions de couche 2 ou de sidechains.

Mise à l'échelle d'Ethereum

L'approche de mise à l'échelle d'Ethereum fait partie de ses nombreuses mises à niveau, qui s'appelaient auparavant la mise à niveau ETH 2.0. En tant que tels, les efforts de mise à l'échelle d'Ethereum se poursuivent au moment où nous écrivons ceci. À partir de maintenant, la chaîne Beacon qui fonctionne sur Proof-of-Stake (PoS) a déjà été introduite. La prochaine étape consiste à intégrer cette nouvelle chaîne de couches de consensus au réseau principal actuel d'Ethereum. Cela marquera également la fin de l'exploitation minière Proof-of-Work (PoW) pour Ethereum. La troisième étape cruciale consiste à mettre en œuvre la feuille de route d'évolutivité réelle d'Ethereum. En fin de compte, l'évolutivité future d'Ethereum dépend de la réalisation de ces solutions.

Mise à l'échelle en chaîne

Les développeurs d'Ethereum apportent des modifications à la couche de base grâce à la mise en œuvre d'un mécanisme appelé sharding. Le sharding consiste à créer de nouvelles chaînes (fragments) pour accélérer la vitesse des transactions et réduire la congestion du réseau.

Mise à l'échelle hors chaîne

Ethereum applique une mise à l'échelle hors chaîne en dehors de sa couche de base. Les solutions hors chaîne les plus populaires (solutions de couche 2) sont décrites ci-dessous :

• Rollups :les cumuls exécutent des transactions en dehors de la couche de base. Plus précisément, les transactions sont regroupées et compressées hors chaîne avant d'être vérifiées au niveau de la couche de base consensuelle. Les deux types de cumuls sont optimistes et sans connaissance.
• Chaînes d'État : Ils utilisent des contrats multisignatures, permettant aux utilisateurs d'effectuer des transactions hors chaîne plus rapidement.
• Chaînes latérales :Ce sont des chaînes de blocs indépendantes parallèles au réseau principal. Idéalement, ils obtiennent leur propre sécurité blockchain à partir de la chaîne de couche de base sous-jacente.
• Plasma : Il s'agit d'une chaîne de blocs distincte qui règle les différends à l'aide de cumuls optimistes.
• Validium : Il utilise des preuves de validité et les données ne sont pas stockées sur la couche de base.

Ethereum est-il plus évolutif que Bitcoin ?

Eh bien, c'est une question difficile à répondre de manière concluante. À l'heure actuelle, Ethereum pourrait être considéré comme plus évolutif que Bitcoin car il traite un peu plus de transactions par seconde. Dans le même temps, comme le hashrate d'Ethereum est plus faible et que son réseau n'est peut-être pas aussi décentralisé que Bitcoin, certains considéreraient que Bitcoin est plus sûr qu'Ethereum. De plus, Ethereum se développe plus rapidement que Bitcoin, ce qui rend prohibitif pour l'utilisateur moyen l'exécution d'un nœud complet. Alors qu'Ethereum est en train de passer à la preuve de participation et d'adopter un édifice d'évolutivité modulaire complet, nous devons encore voir si l'évolutivité plus élevée qui accompagne ce changement sera également suffisamment sécurisée.

En fin de compte, on peut dire:Bitcoin et Ethereum évoluent par étapes à mesure qu'ils travaillent à une adoption généralisée. Néanmoins, les deux chaînes de blocs ont des objectifs différents, ce qui signifie qu'elles pourraient ne pas être comparables à l'avenir à mesure que l'adoption augmentera. Pour illustrer, Bitcoin a une politique monétaire claire, et il pourrait devenir une monnaie mondiale lorsqu'il sera adopté en masse. Ethereum, en revanche, a une politique monétaire moins claire et est plus susceptible de pencher vers ses fonctions de plateforme d'applications décentralisées (DApps).