Quel est le problème d'extension de la blockchain? Quelles sont les solutions actuelles?

Le problème d'expansion de la blockchain implique une mise à l'échelle pour gérer plus de TPS tout en restant décentralisé et sécurisé; Les solutions incluent le fragment, le réseau Lightning et le passage d'Ethereum vers POS.

Apr 28, 2025 at 01:22 am

Le problème d'extension de la blockchain fait référence au défi de mettre à l'échelle la technologie pour gérer un plus grand nombre de transactions par seconde (TPS) tout en maintenant sa nature et sa sécurité décentralisées. Alors que la technologie de la blockchain, en particulier Bitcoin et Ethereum, a gagné en popularité, la demande de traitement des transactions plus rapide et plus efficace a augmenté. Cet article explore le problème d'extension de la blockchain et discute des solutions actuelles mises en œuvre pour y remédier.

Comprendre le problème d'expansion

Le problème d'extension dans la technologie de la blockchain tourne principalement autour de deux aspects clés: le débit de transaction et la taille du bloc. Les blockchains traditionnels comme Bitcoin et Ethereum ont des limites dans le nombre de transactions qu'ils peuvent traiter par seconde. Par exemple, Bitcoin peut gérer environ 7 TPS, tandis que Ethereum traite environ 30 TP. Ces chiffres pâlinent par rapport aux systèmes financiers traditionnels comme le visa, qui peuvent gérer des dizaines de milliers de transactions par seconde.

La principale raison de ces limitations est le mécanisme consensuel utilisé par la plupart des blockchains. Bitcoin utilise la preuve de travail (POW), qui oblige les mineurs à résoudre des problèmes mathématiques complexes pour valider les transactions et les ajouter à la blockchain. Ce processus est intrinsèquement lent et à forte intensité d'énergie, entraînant une baisse du débit des transactions.

Solutions actuelles au problème d'extension

Plusieurs solutions ont été proposées et mises en œuvre pour résoudre le problème d'expansion de la blockchain. Ces solutions peuvent être largement classées en méthodes de mise à l'échelle en chaîne et hors chaîne.

Solutions de mise à l'échelle en chaîne

Les solutions de mise à l'échelle en chaîne se concentrent sur la modification du protocole blockchain lui-même pour augmenter le débit des transactions. L'une des approches les plus courantes consiste à augmenter la taille du bloc. Bitcoin Cash, une fourche de Bitcoin, a augmenté sa taille de bloc à 32 Mo de 1 Mo de Bitcoin, permettant de traiter plus de transactions dans chaque bloc.

Une autre solution sur la chaîne est un fragment . Le Sharding consiste à diviser la blockchain en pièces plus petites, ou fragments, chacun capable de traiter son propre ensemble de transactions. Ethereum travaille activement à la mise en œuvre de Sharding pour augmenter son évolutivité. En permettant à plusieurs éclats de traiter simultanément les transactions, le débit global de transaction du réseau peut être considérablement amélioré.

Solutions de mise à l'échelle hors chaîne

Les solutions de mise à l'échelle hors chaîne visent à traiter les transactions en dehors de la blockchain principale, réduisant ainsi la charge sur le réseau. L'une des solutions hors chaîne les plus populaires est le réseau Lightning, conçu pour Bitcoin. Le réseau Lightning crée des canaux de paiement entre les utilisateurs, ce qui leur permet de mener plusieurs transactions hors chaîne et de régler uniquement le solde final sur la blockchain. Cela réduit considérablement le nombre de transactions qui doivent être traitées sur la blockchain principale, augmentant l'évolutivité globale.

Une autre solution hors chaîne est la tête de latérus . Les échecs sont des blockchains distincts qui sont fixés à la blockchain principale, permettant de transférer des actifs entre eux. En traitant les transactions sur les échelons, la blockchain principale peut se concentrer sur le maintien de la sécurité et du consensus, tandis que les effectifs gèrent la majeure partie du volume de transaction.

Solutions de couche 2

Les solutions de couche 2 sont une autre approche pour l'échelle des réseaux de blockchain. Ces solutions s'appuient sur la blockchain existante (couche 1) pour améliorer son évolutivité sans modifier le protocole sous-jacent. Un exemple d'une solution de couche 2 est les canaux d'état , qui sont similaires au réseau Lightning mais peuvent être utilisés pour plus que des paiements. Les canaux d'état permettent aux utilisateurs de réaliser plusieurs interactions hors chaîne et de ne soumettre que l'état final à la blockchain, réduisant la charge sur le réseau.

Une autre solution de couche 2 est les rouleaux . Rollups lance plusieurs transactions en une seule transaction, qui est ensuite traitée sur la blockchain principale. Il existe deux types de rouleaux: les rouleaux optimistes et les rollups ZK . Les Rollups optimistes supposent que les transactions sont valides par défaut et les exécutent uniquement si elles sont contestées, tandis que ZK-Rollups utilise des preuves de connaissances zéro pour valider les transactions hors de la chaîne avant de les soumettre à la blockchain.

Innovations de mécanisme de consensus

Les innovations dans les mécanismes de consensus jouent également un rôle crucial dans la résolution du problème d'expansion. Bien que la preuve de travail (POW) ait été le mécanisme de consensus traditionnel pour les chaînes de blocs comme Bitcoin, il est intrinsèquement lent et à forte intensité d'énergie. En conséquence, des mécanismes de consensus alternatifs comme la preuve de la participation (POS) et la preuve de participation délégués (DPO) ont été développés.

Ethereum, par exemple, passe de POW à POS avec sa mise à niveau Ethereum 2.0. Le POS permet aux validateurs de créer de nouveaux blocs en fonction du nombre de pièces qu'ils détiennent et sont prêts à «mettre» comme garantie. Cette approche est plus économe en énergie et peut traiter les transactions plus rapidement que POW. DPOS, utilisé par des blockchains comme EOS, permet aux détenteurs de jetons de voter pour un petit nombre de délégués responsables de la validation des transactions et de la création de nouveaux blocs, augmentant encore l'évolutivité.

Interopérabilité et solutions transversales

Les solutions d'interopérabilité et de chaîne transversale sont également explorées pour améliorer l'évolutivité de la blockchain. En permettant à différentes blockchains de communiquer et de transférer des actifs entre eux, la capacité globale de l'écosystème de la blockchain peut être augmentée. Des projets comme Polkadot et Cosmos travaillent sur la création de réseaux de blockchains interopérables, chacun capable de traiter ses propres transactions et de communiquer avec d'autres.

Polkadot, par exemple, utilise une chaîne de relais pour connecter plusieurs parachiens, chacun pouvant être optimisé pour des cas d'utilisation spécifiques. Cela permet une plus grande évolutivité et flexibilité dans le réseau. Cosmos, en revanche, utilise le protocole de communication inter-blockchain (IBC) pour permettre à différentes blockchains d'échanger des données et des actifs en toute sécurité.

Questions fréquemment posées

Q: Comment le rupture améliore-t-il l'évolutivité de la blockchain?

R: La rupture améliore l'évolutivité de la blockchain en divisant le réseau en pièces plus petites et indépendantes appelées éclats. Chaque fragment peut traiter simultanément son propre ensemble de transactions, permettant au réseau global de gérer un volume plus élevé de transactions par seconde. Cette approche réduit la charge sur les nœuds individuels et augmente le débit de toute la blockchain.

Q: Quelles sont les principales différences entre les rouleaux optimistes et les rollups ZK?

R: Les rouleaux optimistes et les rollups ZK sont tous deux des solutions de mise à l'échelle de la couche 2, mais elles fonctionnent différemment. Les rouleaux optimistes supposent que les transactions sont valides par défaut et ne les exécutent que si elles sont contestées, ce qui peut entraîner des temps de confirmation plus longs mais est moins intensif par calcul. ZK-ROLLUPS, en revanche, utilise des preuves de connaissances zéro pour valider les transactions hors chaîne avant de les soumettre à la blockchain, offrant des temps de confirmation plus rapides mais nécessitant plus de puissance de calcul.

Q: L'augmentation de la taille du bloc seul peut-elle résoudre le problème d'expansion de la blockchain?

R: L'augmentation de la taille du bloc peut aider à améliorer le débit des transactions dans une certaine mesure, mais ce n'est pas une solution complète au problème d'expansion. Les blocs plus grands nécessitent plus de stockage et de bande passante, ce qui peut conduire à la centralisation car seuls les nœuds avec des ressources importants peuvent participer au réseau. De plus, les blocs plus grands n'abordent pas les problèmes sous-jacents avec des mécanismes de consensus comme la preuve de travail, ce qui peut encore limiter l'évolutivité.

Q: Comment fonctionne le réseau Lightning et quels sont ses avantages?

R: Le réseau Lightning est une solution de mise à l'échelle hors chaîne qui crée des canaux de paiement entre les utilisateurs. Ces canaux permettent aux utilisateurs de mener plusieurs transactions hors chaîne et de ne régler que le solde final sur la blockchain. Les avantages du réseau Lightning comprennent un traitement des transactions plus rapide, des frais inférieurs et une évolutivité accrue, car il réduit le nombre de transactions qui doivent être traitées sur la blockchain principale.