Quelle est la conception modulaire ou monolithique d’une blockchain ?

Comprendre les architectures blockchain modulaires et monolithiques

1. Les blockchains monolithiques gèrent toutes les fonctions essentielles (consensus, disponibilité des données, exécution et règlement) au sein d'une seule couche. Bitcoin et Ethereum à ses débuts sont d’excellents exemples de cette conception. Chaque nœud valide les transactions, accepte les changements d'état, stocke les données et finalise les blocs de manière indépendante, créant ainsi un système autonome.

2. Cette structure donne la priorité à la sécurité et à la décentralisation en garantissant que chaque participant exerce une surveillance totale. Cependant, cela limite l'évolutivité, car l'augmentation du débit de transaction nécessite que chaque nœud traite davantage de données, ce qui peut entraîner une congestion et des frais plus élevés lors des pics d'utilisation.

3. À mesure que la demande augmente, les chaînes monolithiques sont confrontées à des goulots d'étranglement car leur capacité est limitée par le composant le plus lent : généralement, la vitesse à laquelle les nœuds peuvent se mettre d'accord sur et stocker de nouvelles données. Les solutions de couche 2 sont apparues comme des solutions de contournement, mais elles déplacent la complexité hors chaîne plutôt que de repenser la couche de base.

4. En revanche, les blockchains modulaires séparent ces fonctions en couches ou composants distincts. Au lieu qu’une seule chaîne fasse tout, des modules spécialisés gèrent des tâches spécifiques. Par exemple, une chaîne peut se concentrer uniquement sur la disponibilité des données, tandis qu’une autre exécute les transactions et qu’une troisième règle les litiges.

5. Cette séparation permet aux développeurs d'optimiser chaque module indépendamment. Une couche de disponibilité des données peut être conçue pour un débit élevé et un faible coût, tandis qu'une couche d'exécution peut donner la priorité à un calcul rapide à l'aide de machines virtuelles avancées. Les couches de règlement peuvent tirer parti de solides garanties cryptographiques sans être alourdies par le traitement des transactions.

L'essor des couches spécialisées dans les systèmes modulaires

1. Des projets comme Celestia illustrent l'approche modulaire en offrant une couche de disponibilité des données où d'autres blockchains publient leurs données de transaction. Cela permet aux rollups et aux chaînes spécifiques aux applications d’hériter de la sécurité sans exécuter eux-mêmes un mécanisme de consensus complet.

2. Les environnements d'exécution tels qu'Optimism et Arbitrum fonctionnent comme des couches indépendantes qui traitent les transactions en dehors de la chaîne principale Ethereum. Ils regroupent les résultats et les soumettent à Ethereum pour le règlement final, réduisant ainsi la charge tout en maintenant les hypothèses de confiance.

3. Les couches de règlement comme Base ou zkSync Era agissent comme intermédiaires entre plusieurs cumuls et le L1 sous-jacent. Ils regroupent les preuves, gèrent les ponts et fournissent une liquidité partagée, rationalisant ainsi les interactions dans différents contextes d'exécution.

4. En dissociant les responsabilités, les architectures modulaires permettent une plus grande flexibilité. Les développeurs peuvent choisir la meilleure combinaison de couches en fonction des besoins de leur application, qu'il s'agisse de vitesse, de rentabilité ou d'intégration étroite avec le modèle de sécurité d'Ethereum.

5. Le compromis réside dans une complexité architecturale accrue. Les utilisateurs et les développeurs doivent comprendre comment les différentes couches interagissent, gérer la messagerie entre couches et tenir compte de la latence potentielle lors du pontage entre les modules.

Implications en matière de sécurité dans les philosophies de conception

1. Dans les systèmes monolithiques, la sécurité est intrinsèque et appliquée uniformément. Étant donné que chaque nœud remplit toutes les fonctions, compromettre le réseau nécessite de surmonter simultanément la force combinée des mécanismes de consensus, de validation et de stockage.

2. Les conceptions modulaires redistribuent la confiance entre les composants, ce qui signifie que la sécurité globale dépend de la couche liée la plus faible. Si un protocole d'échantillonnage de disponibilité des données échoue ou si un mécanisme anti-fraude est retardé, l'intégrité de la pile entière peut être compromise.

3. La transition d'Ethereum vers une feuille de route centrée sur le cumul embrasse la modularité mais s'appuie fortement sur son L1 pour servir de source ultime de vérité. Même si l’exécution a lieu ailleurs, le règlement a lieu sur Ethereum, ancrant la confiance dans son ensemble de validateurs et la sécurité économique.

4. Certaines chaînes modulaires introduisent de nouvelles hypothèses de confiance, en particulier lorsqu'elles s'appuient sur des séquenceurs centralisés ou des ensembles de validateurs limités. Tandis que les performances s'améliorent, les utilisateurs peuvent sacrifier un certain degré de décentralisation à moins que les structures d'incitation et la participation sans autorisation ne soient soigneusement maintenues.

5. L'audit et la surveillance deviennent plus complexes dans les écosystèmes modulaires. Les équipes de sécurité doivent vérifier non seulement les composants individuels, mais également les interfaces entre eux, y compris la transmission des messages, les preuves de fraude, les preuves de validité et les engagements en matière de données.

Foire aux questions

Qu’est-ce qui définit une blockchain véritablement modulaire ? Une blockchain véritablement modulaire délègue au moins une des quatre fonctions principales (exécution, consensus, disponibilité des données ou règlement) à un système externe. Il ne tente pas de remplir tous les rôles en interne mais s'intègre plutôt à d'autres couches via des protocoles standardisés.

Une blockchain peut-elle être à la fois modulaire et sécurisée ? Oui, mais la sécurité dépend d’une bonne mise en œuvre. L'utilisation de primitives cryptographiques telles que des preuves de validité (zk-SNARK/zk-STARK) ou des preuves de fraude au bon moment garantit que les modules hors chaîne restent responsables envers la couche de base. Une interopérabilité minimisant la confiance est essentielle.

Pourquoi certains projets préfèrent-ils les conceptions monolithiques malgré des problèmes d'évolutivité ? Les chaînes monolithiques offrent une simplicité de conception et d'expérience utilisateur. Il n'est pas nécessaire de coordonner les différentes couches, de gérer les délais de transition ou de s'appuyer sur une infrastructure tierce. Pour les applications valorisant l’autonomie et le comportement prévisible, cela reste attrayant.

Quel est le rapport entre Cosmos et les concepts de blockchain modulaire ? Cosmos prend en charge la modularité via son protocole Inter-Blockchain Communication (IBC), permettant aux zones souveraines de se spécialiser dans l'exécution tout en se connectant en toute sécurité aux hubs de liquidité et de communication. Bien qu'il ne soit pas modulaire au même sens que les piles basées sur Celestia, il permet un écosystème composable et multi-chaînes.