La blockchain est-elle évolutive?

Comprendre l'évolutivité de la blockchain

L'évolutivité dans le contexte de la blockchain fait référence à la capacité d'un réseau à gérer des quantités croissantes de données et de transactions sans compromettre les performances ou la sécurité. Cette question est un sujet central de la communauté des crypto-monnaies depuis les premiers jours de Bitcoin. Le défi survient car la plupart des réseaux de blockchain sont décentralisés, ce qui signifie que chaque nœud doit valider chaque transaction. À mesure que le nombre d'utilisateurs et de transactions augmente, ce mécanisme de consensus peut conduire à des goulots d'étranglement.

Une métrique clé utilisée pour évaluer l'évolutivité est les transactions par seconde (TPS). Par exemple, Bitcoin traite environ 7 TP, tandis qu'Ethereum gère environ 15 à 30 TP. Ces chiffres sont nettement inférieurs à celles des systèmes de paiement traditionnels comme le VISA, qui peuvent traiter des milliers de transactions par seconde. Le faible TPS des réseaux de blockchain soulève des inquiétudes concernant leur viabilité pour l'adoption de masse.

Couche 1 vs solutions de mise à l'échelle de la couche 2

Il existe deux approches principales pour améliorer l'évolutivité de la blockchain: les solutions de couche 1 et de couche 2. La couche 1 consiste à modifier le protocole de base de la blockchain lui-même. Les exemples incluent l'augmentation de la taille du bloc, la réduction du temps de bloc ou la commutation de mécanismes de consensus. Bitcoin Cash, par exemple, a augmenté la taille du bloc de 1 Mo à 32 Mo pour permettre plus de transactions par bloc.

Les solutions de couche 2, en revanche, fonctionnent au-dessus de la blockchain existante et visent à réduire la charge sur la chaîne principale. Le réseau Lightning pour Bitcoin et le réseau Raiden pour Ethereum sont des exemples de solutions de mise à l'échelle hors chaîne. Ces systèmes permettent aux utilisateurs d'effectuer plusieurs transactions sur la blockchain principale et de régler uniquement le solde final en chaîne. Cela réduit considérablement la congestion et améliore la vitesse de transaction.

Rison comme un mécanisme d'évolutivité

La rupture est une solution d'évolutivité prometteuse de la couche 1 qui divise le réseau en segments plus petits appelés éclats. Chaque fragment traite un sous-ensemble des transactions du réseau, permettant au système de gérer beaucoup plus de transactions en parallèle. Ethereum 2.0 incorpore le fragment dans le cadre de sa stratégie de mise à l'échelle à long terme.

Chaque fragment fonctionne indépendamment et maintient son propre état, mais ils sont coordonnés par la chaîne principale (chaîne de balise). Cette conception permet une mise à l'échelle horizontale, ce qui signifie que le réseau devient plus efficace à mesure que plus de nœuds se joignent. Cependant, Sharding introduit la complexité en termes de communication et de sécurité croisées, qui doivent être soigneusement gérées.

Innovations de mécanisme de consensus

Le choix du mécanisme consensuel joue un rôle crucial dans la détermination de l'évolutivité d'une blockchain. La preuve de travail (POW), utilisée par Bitcoin et l'éthereum d'origine, est sécurisée mais lente et à forte intensité d'énergie. La preuve de la participation (POS), adoptée par Ethereum 2.0 et d'autres réseaux comme Cardano, permet une création de blocs plus rapide et une meilleure efficacité énergétique.

Certains algorithmes de consensus plus récents, tels que la preuve déléguée de la participation (DPO) et la preuve d'autorité (POA), priorisent l'évolutivité en réduisant le nombre de validateurs impliqués dans le consensus. Bien que ces systèmes puissent atteindre un débit plus élevé, ils sacrifient souvent la décentralisation. Ce compromis est un débat central dans la communauté de la blockchain concernant l'équilibre entre l'évolutivité, la sécurité et la décentralisation.

Exemples du monde réel de blockchains évolutifs

Plusieurs projets de blockchain ont émergé avec l'évolutivité comme principe de conception de base. Solana, par exemple, utilise une combinaison de POS et un nouveau mécanisme d'horodatage appelé Proof of History (POH) pour atteindre plus de 50 000 TP. Ces performances sont obtenues grâce à une architecture de réseau optimisée et à des techniques de traitement parallèle.

Binance Smart Chain (BSC) propose également un débit élevé en utilisant un système POS modifié avec un nombre limité de validateurs. Bien que BSC puisse traiter les transactions rapidement et à faible coût, il fait face à des critiques pour sa décentralisation réduite par rapport à Ethereum. Cela illustre la tension continue entre l'évolutivité et la décentralisation dans les implémentations du monde réel.

Défis et compromis dans les solutions d'évolutivité

Chaque solution d'évolutivité est livrée avec des compromis qui doivent être soigneusement pris en compte. L'augmentation de la taille du bloc peut améliorer le débit mais peut entraîner la centralisation car seuls les nœuds puissants peuvent suivre la charge de données. De même, les solutions de couche 2 introduisent une complexité supplémentaire et peuvent obliger les utilisateurs à faire confiance aux services intermédiaires.

La sécurité est une autre préoccupation critique. Des mécanismes de consensus plus rapides ou des transactions hors chaîne peuvent exposer le réseau à de nouveaux types d'attaques, tels que l'indisponibilité de la fraude ou des données. Par conséquent, des améliorations d'évolutivité doivent être mises en œuvre avec des mesures de sécurité robustes pour éviter de compromettre l'intégrité du réseau.

Questions fréquemment posées

Quelle est l'évolutivité trilemme dans la blockchain? Le trilemme d'évolutivité est le concept qu'une blockchain ne peut atteindre que deux des trois propriétés souhaitables: l'évolutivité, la sécurité et la décentralisation. L'amélioration de l'une se fait souvent au détriment d'une autre.

Comment Ethereum 2.0 prévoit-il d'étendre le réseau? Ethereum 2.0 utilise une mise à niveau multiphasique qui comprend la transition vers le POS et la mise en œuvre de la rupture. L'objectif est d'augmenter le débit tout en maintenant la décentralisation et la sécurité.

La blockchain peut-elle correspondre jamais à des systèmes financiers traditionnels en vitesse? Certaines chaînes de blocs dépassent déjà les systèmes traditionnels dans les TP bruts, mais la réalisation de l'adoption globale nécessite non seulement de la vitesse mais aussi de l'accessibilité, du faible coût et des performances cohérentes.

Quels sont les risques des solutions de mise à l'échelle de la couche 2? Les solutions de couche 2 peuvent introduire des hypothèses de confiance, réduire la transparence et créer une dépendance à des fournisseurs de services spécifiques. Les utilisateurs doivent peser ces risques par rapport aux avantages des transactions plus rapides et moins chères.