Qu'est-ce qu'une couche de consensus par rapport à une couche d'exécution ?

Fondamentaux de la couche de consensus

1. La couche de consensus est chargée de se mettre d’accord sur l’état de la blockchain entre tous les nœuds participants.

2. Il définit les règles par lesquelles les validateurs ou les mineurs déterminent quels blocs sont valides et doivent être ajoutés à la chaîne.

3. Dans les systèmes de preuve de participation, cette couche coordonne la sélection du validateur, l'agrégation des attestations et la détection de la finalité.

4. Le chronométrage est appliqué par époques et créneaux horaires, garantissant une participation synchronisée sans dépendre d'horloges centralisées.

5. Les règles de choix de fourche telles que LMD-GHOST fonctionnent ici pour résoudre les branches de chaîne concurrentes et maintenir un accord à l'échelle du réseau.

Responsabilités de la couche d'exécution

1. La couche d'exécution traite les transactions, exécute les contrats intelligents et met à jour les soldes et le stockage des comptes.

2. Il valide les signatures de transaction, vérifie les limites de gaz et exécute le bytecode EVM dans des environnements compatibles Ethereum.

3. Les transitions d'état se produisent uniquement lorsque les entrées satisfont aux conditions préalables définies dans la spécification d'exécution.

4. Chaque bloc contient une liste de transactions et une racine post-état, permettant une vérification indépendante des résultats des calculs.

5. Les clients d'exécution exposent des interfaces RPC qui permettent aux portefeuilles, aux explorateurs et aux dApps de soumettre et d'interroger des données.

Architecture de séparation des préoccupations

1. Post-Merge Ethereum dissocie explicitement le consensus de l'exécution à l'aide d'interfaces standardisées telles que l'API Engine.

2. Les clients de consensus n'interprètent plus la logique des transactions : ils vérifient uniquement les preuves et attestations cryptographiques.

3. Les clients d'exécution ne décident plus de la validité des blocs en fonction de la puissance minière ; ils reportent les décisions définitives à la couche de consensus.

4. Cette séparation permet des mises à niveau vers l'une ou l'autre couche sans nécessiter une coordination simultanée sur l'ensemble de la pile.

5. L'interopérabilité entre les couches repose sur des charges utiles fiables : les clients de consensus proposent des blocs, les clients d'exécution les exécutent et renvoient des résultats.

Implications sur la sécurité de la division des couches

1. Les surfaces d’attaque sont compartimentées : compromettre un client d’exécution n’accorde pas automatiquement le contrôle de la finalité.

2. Les conditions de réduction s'appliquent exclusivement au niveau du consensus, dissuadant les comportements malveillants parmi les validateurs.

3. La résistance à la réorganisation augmente car le retour aux blocs finalisés nécessite de violer les garanties de finalité économique.

4. Les bugs au niveau de l’exécution, tels que les défauts de réentrance ou les erreurs de comptage de gaz, ne peuvent pas nuire à la vivacité du mécanisme de consensus.

5. Les validateurs doivent exécuter les deux couches de manière synchronisée, mais chacune effectue des tâches cryptographiques et informatiques distinctes.

Questions et réponses courantes

Q : Un nœud peut-il exécuter uniquement la couche de consensus ? R : Oui : des nœuds de consensus existent et participent au vote d'attestation et de finalité sans exécuter de transactions. Ils s'appuient sur des points de terminaison d'exécution fiables ou sur des preuves clients légères.

Q : Toutes les blockchains implémentent-elles ce modèle à deux couches ? R : Non : de nombreuses chaînes, dont Bitcoin et les premières versions d'Ethereum, fusionnent les deux fonctions en une seule architecture client. La séparation des couches est une évolution délibérée de la conception.

Q : Comment l'API Engine facilite-t-elle la communication entre les couches ? R : Il définit les méthodes JSON-RPC telles que Engine_newPayloadV2 et Engine_forkchoiceUpdatedV2, permettant aux clients de consensus de pousser les blocs proposés et de recevoir des commentaires de validation.

Q : Que se passe-t-il si la couche d'exécution ne parvient pas à traiter un bloc ? R : La couche de consensus marque la charge utile comme non valide. Les validateurs qui attestent de tels blocages risquent d’être réduits si l’échec provient d’un mauvais comportement intentionnel ou d’une mauvaise configuration.