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💭 La rĂ©flexion du mercredi - 🌐🌐🌐 Ethereum, un rĂ©seau Ultra Scalable - Partie II
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💭 La rĂ©flexion du mercredi - 🌐🌐🌐 Ethereum, un rĂ©seau Ultra Scalable - Partie II

Ou pourquoi les blockchains modulaires sont la meilleure solution de mise à l'échelle pour les cryptos

Jon Otherbright
Nov 10, 2021
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ChĂšre Nation Bankless,

AprĂšs la Partie I, oĂč nous avons Ă©tudiĂ© le trilemme des blockchains, dĂ©taillĂ© leurs composants et dressĂ© un relativement bref Ă©tat de l’art des blockchains monolithiques, David passe au futur de ces technologies, c’est-Ă -dire les blockchains modulaires.

Bonne lecture et Ă  bientĂŽt,

Let’s be Bankless 🏮 ,

- Jon & Brice


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🌐🌐🌐 Ethereum, un rĂ©seau Ultra Scalable - Partie II

Rédacteur Bankless : David Hoffman, cofondateur de BanklessHQ.

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Graphique par Logan Craig

Les blockchains modulaires

Les blockchains modulaires séparent les trois composants que les blockchains monolithiques hébergent actuellement sur le L1 et les compartimentent. Comme pour la division du travail, le fait de dégrouper chaque composant permet d'optimiser chacun d'eux et de produire un bien meilleur résultat dans lequel le tout est supérieur à la somme des parties.

L’exĂ©cution modulaire grĂące aux Rollups

Les rollups peuvent traiter les transactions beaucoup plus rapidement que la chaĂźne principale !

Les rollups sont déchargés de la responsabilité du consensus et de la disponibilité des données en créant un environnement d'exécution des transactions distinct d'Ethereum, et en traitant les transactions avant d'effectuer une mise à jour de l'état du L1.

Les rollups n'ont pas à se préoccuper du consensus ou de la disponibilité des données comme le fait un L1 hautement décentralisé ; ils sont libres de faire n'importe quel sacrifice sur ces propriétés, car les rollups sont cryptographiquement liés à Ethereum. En d'autres termes, les rollups sont créés en effectuant une transaction sur Ethereum selon un ensemble de rÚgles que ce rollup s'engage à suivre.

Au moment oĂč un rollup est initialisĂ©, il fait la promesse cryptographique, Ă  Ethereum, qu'il suivra les rĂšgles.

Ce "vƓu initial" des rollups fixe leurs propres limites sur la façon dont les transactions sont gĂ©rĂ©es (c'est-Ă -dire que le rollup s'engage Ă  prĂ©senter des preuves mathĂ©matiques montrant que toutes les transactions sont lĂ©gitimes), et c'est ainsi que la sĂ©curitĂ© du L1 d'Ethereum est reliĂ©e Ă  un rollup, sans pour autant transfĂ©rer les difficultĂ©s qui vont avec le consensus et les difficultĂ©s liĂ©es Ă  la disponibilitĂ© limitĂ©e des donnĂ©es.

Cette transaction d'initialisation du rollup permet Ă  tout utilisateur de sortir tout son argent de celui-ci. C'est ce qu'on appelle "l’issue de de secours", et cela signifie que lorsqu'un rollup se "brise" ou devient malveillant, vous pouvez simplement sortir via l’issue de secours, par une transaction sur le L1. Un rollup brisĂ© est comme un escalator en panne ; il se transforme simplement en escalier.

Le pont entre un rollup et Ethereum existe indĂ©pendamment du fait qu’un rollup soit en ligne et fonctionne. Ce pont permet aux garanties de rĂšglement d'Ethereum de s'Ă©tendre aux rollups qui se trouvent au-dessus.

Ce pont fait le lien entre la sécurité et la décentralisation d'Ethereum, et l'environnement d'exécution des transactions du rollup.

GrĂące Ă  ce pont, chaque module d'Ethereum complĂšte l'autre ; le module de sĂ©curitĂ© (la Preuve d’Enjeu, ou PoS) s'ajoute au module d'extensibilitĂ© (les rollups). Les propriĂ©tĂ©s d'un module s'imprĂšgnent des propriĂ©tĂ©s de l'autre et c'est ainsi que nous atteignons Ă  la fois la scalabilitĂ© et la dĂ©centralisation sans compromettre l'une ou l'autre.

Les rollups ne coĂ»tent presque rien Ă  maintenir et trĂšs peu de nƓuds doivent ĂȘtre en fonction Ă  un moment donnĂ©. Ils ne sont pas non plus encombrĂ©s par des mĂ©canismes de consensus coĂ»teux qui sont nĂ©cessaires pour la sĂ©curitĂ©. Le L1 d'Ethereum paie pour la sĂ©curitĂ© et maintient la dĂ©centralisation, le rollup n'a donc pas Ă  le faire.

Certains types de rollups peuvent mĂȘme ĂȘtre aussi performants qu'un serveur centralisĂ© (comme Coinbase, Fortnite et Facebook, mais maintenant avec la dĂ©centralisation !). D'autres innovations apportĂ©es aux rollups peuvent mĂȘme les rendre encore plus performants qu'une base de donnĂ©es centralisĂ©e.

Une SĂ©curitĂ© modulaire grĂące aux Validateurs de la Preuve d’Enjeu

Un mĂ©canisme de consensus Ă  Preuve d’Enjeu crĂ©e un objet immatĂ©riel qui est chargĂ© d'assurer la sĂ©curitĂ© du systĂšme. Cet objet est la monnaie virtuelle qui est stakĂ©e sur le rĂ©seau PoS. Le fait d'utiliser la monnaie native pour valider la chaĂźne dissocie le matĂ©riel physique de la sĂ©curitĂ© du rĂ©seau.

Des ordinateurs spĂ©cifiques ne sont plus nĂ©cessaires pour le sĂ©curiser. DĂ©sormais, tous les ordinateurs peuvent devenir responsables de sa sĂ©curitĂ©. Comme l'ETH peut ĂȘtre stakĂ© sur n'importe quel ordinateur connectĂ© Ă  Internet, cela instancie formellement la valeur de la sĂ©curitĂ© au sein de l'actif lui-mĂȘme.

Le capital nĂ©cessaire Ă  la maintenance d'un rĂ©seau Ă  Preuve de Travail (PoW) physique peut ĂȘtre investi dans l'achat de “l'ASIC virtuel" (le token PoS), ce qui augmente l'efficacitĂ© du capital de l'actif. Contrairement au matĂ©riel physique, les actifs PoS ne se dĂ©tĂ©riorent pas au fil du temps, si bien qu'il n'y a que peu ou pas de frais d'exploitation Ă  payer.

En rĂ©duisant les coĂ»ts Ă©conomiques de fonctionnement d'un nƓud de validation aux coĂ»ts du capital (32 ETH) et d'un ordinateur (celui sur lequel vous ĂȘtes !), on augmente le nombre total potentiel (et viable) de validateurs de la blockchain. Bien que 32 ETH reprĂ©sente une somme importante (actuellement ~128 000 $), c'est de plusieurs ordres de grandeur infĂ©rieurs Ă  la plus petite opĂ©ration de mining viable pour la Preuve de Travail/PoW (des dizaines de millions de dollars). De plus, les protocoles de staking dĂ©centralisĂ©s comme Lido ou Rocketpool permettent de mettre en commun des ETH et d’en staker n'importe quelle quantitĂ©, ce qui fait de la limite de 32 un nombre arbitraire. Le rendement que l’on obtient en possĂ©dant 3,2 ETH par rapport Ă  320 ETH est pratiquement le mĂȘme et se rapprochera de la paritĂ© avec le temps.

Un rĂ©seau Ă  Preuve d’Enjeu Ă©limine les exigences matĂ©rielles pour valider la chaĂźne, rendant l'appareil du consommateur moyen suffisamment puissant pour la valider. Cela optimise le lien entre le rĂ©seau et le matĂ©riel.

En minimisant le rĂŽle du matĂ©riel, vous maximisez l'accessibilitĂ© de la chaĂźne, et vous ouvrez Ă  un maximum de personnes la possibilitĂ© de la valider. La Preuve d’Enjeu rĂ©duit les exigences de la validation du rĂ©seau au strict minimum : le capital.

GrĂące Ă  la Preuve d’Enjeu, Ethereum dispose dĂ©sormais de deux pools homogĂšnes qui, une fois combinĂ©s, deviennent un pool modulaire de sĂ©curitĂ© du rĂ©seau. C'est ce qu'on appelle le "pool de validateurs", et c'est de lĂ  qu'Ethereum tire sa sĂ©curitĂ©.

Les dĂ©veloppeurs d'Ethereum ont dĂ©clarĂ© souhaiter que 10 millions d'ETH soient stakĂ©s pour ĂȘtre considĂ©rĂ©s comme "sĂ»rs". 10M / 32ETH = 312 500 validateurs.

Le fait d’avoir rendu granulaire la sĂ©curitĂ© d'Ethereum via des instances de validation individuelles permet Ă  ces instances d'ĂȘtre aiguillĂ©es, par la beacon chain, vers l'endroit oĂč ces ressources doivent aller, donnant Ă  Ethereum un choix maximal sur la façon d'allouer ses moyens de sĂ©curitĂ©.

Le fait de disposer d'un pool modulaire de ressources de sécurité permet à Ethereum de moduler sa capacité de stockage de données via le sharding.

La Maximisation de la disponibilité des données via le Sharding

Les shards maximisent le blockspace disponible au sein du L1 !

Toutes les blockchains ont une certaine rĂ©serve de sĂ©curitĂ© Ă  leur disposition. La sĂ©curitĂ© de Bitcoin est la quantitĂ© de hachages SHA256 que le monde peut produire. La sĂ©curitĂ© de la PoS d’Ethereum est la quantitĂ© de validateurs Ethereum qui existent dans le pool de validateurs.

Ethereum dispose, pour valider un bloc Ethereum, d’un "pool de validateurs" qui sont sĂ©lectionnĂ©s au hasard parmi tous les validateurs . Lorsque davantage de validateurs se lient Ă  Ethereum et fournissent leur sĂ©curitĂ© (32 ETH et la promesse de suivre les rĂšgles), Ethereum devient plus sĂ»r.

Si vous ajoutez le sharding, Ethereum sera également plus extensible. Le sharding permet une "redistribution de la sécurité" sur un plus grand nombre de chaßnes, plutÎt que de concentrer toute la sécurité du systÚme sur une seule chaßne.

Avoir 300 000 validateurs (300 000 instances de 32 ETH en staking) sĂ©curisant tous une chaĂźne monolithique est un excĂšs de sĂ©curitĂ©, et une allocation inefficace des ressources. En rĂ©partissant les validateurs sur plusieurs chaĂźnes, la L1 d'Ethereum peut se mettre Ă  l’échelle par la crĂ©ation de 64 chaines Ethereum ayant ~4 500 validateurs chacunes.

Cela rend l'extensibilitĂ© d'Ethereum positivement corrĂ©lĂ©e Ă  sa sĂ©curitĂ©. Alors qu'une blockchain monolithique approche des limites dĂ©terminĂ©es par le trilemme de la blockchain, une blockchain shardĂ©e inverse la relation entre la mise Ă  l’échelle et la sĂ©curitĂ© ; elle transforme ses facteurs limitatifs en facteurs de croissance.

Ethereum en version shardée est prévu pour avoir 64 shards au départ, mais l'objectif est de le faire passer à 1024 shards. De plus, au fur et à mesure que la loi de Moore progresse et que tous nos ordinateurs domestiques deviennent plus puissants, les shards peuvent augmenter en quantité et en capacité.

Avoir 64 shards Ă  la genĂšse du sharding ne signifie pas que nous multiplions la capacitĂ© d'Ethereum par 64. Au contraire, le nombre de "chaĂźnes Ethereum" dont nous disposerons sera multipliĂ© par 64, mais la taille de chaque chaĂźne sera d’environ ⅓ de la chaine de base, donc nous observerons une multiplication de la taille d’Ethereum par environ 18, et non pas par 64.

Mais, comme indiqué ci-dessus, à mesure que le matériel physique s'améliore et que le pool de validateurs d'Ethereum augmente, nous pouvons augmenter à la fois la taille des shards et leur quantité, ce qui lie en conséquence l'extensibilité d'Ethereum à la loi de Moore.

La Beacon Chain est le "contrÎleur de trafic" des ressources du systÚme. La Beacon Chain, via un échantillonnage aléatoire, dirige chaque validateur vers un shard spécifique dans lequel il est responsable de la validation. Tous les validateurs sont mélangés à chaque epoch, soit toutes les 6,4 minutes. Le nombre plus faible de validateurs sur les shards supérieurs illustre simplement le concept de validateurs "alignés" dans des groupes à nombre fixe. "TrÚs bien, classe 64, alignez-vous par groupes de 10 !". Plus la classe est grande, plus il y a de groupes de 10.

Synergies entre modules optimisés

La beauté de la conception modulaire est que les optimisations de chaque module amplifient les optimisations des autres.

Il existe trois synergies :

  1. La sĂ©curitĂ© modulaire de la PoS peut redistribuer les validateurs sur un plus grand nombre de shards, au fur et Ă  mesure que davantage de validateurs sont mis en ligne et peuvent supporter en toute sĂ©curitĂ© des donnĂ©es supplĂ©mentaires. ➕ de dĂ©centralisation âžĄïž ➕ d'extensibilitĂ©.

  2. Les shards supplĂ©mentaires sur le L1 prĂ©sentent un effet d’amplification pour la capacitĂ© d'exĂ©cution des rollups. Les rollups peuvent compresser beaucoup de donnĂ©es avant de les ajouter Ă  un shard L1, donc tout espace supplĂ©mentaire dont disposent les shards a des impacts surdimensionnĂ©s sur l'espace disponible sur les rollups. ➕ d'extensibilitĂ© âžĄïž exĂ©cution ➕ rapide.

  3. Plus l'activité transactionnelle nette est importante sur les rollups, plus les frais totaux payés pour l'achat de blockspace sur le L1 sont élevés. Plus il y a de frais globalement payés pour le blockspace, plus les revenus versés aux validateurs du L1 augmentent. Plus les validateurs sont payés, plus ils sont incités à mettre en service des validateurs supplémentaires. L'ajout de validateurs supplémentaires au L1 ajoute des ressources informatiques qui peuvent créer davantage de shards. Plus de shard ? Voir l'étape 2.

Plus de scalabilité implique une exécution plus rapide

En shardant Ethereum en 64 couches différentes de disponibilité des données, nous créons un écosystÚme beaucoup plus important pour que les rollups puissent déployer leurs paquets de milliers et de milliers de transactions. Le sharding du L1 a un impact considérable sur l'extensibilité des rollups sur le L2. Comme les rollups compressent les transactions en paquets compacts, toute augmentation de la disponibilité des données sur le L1 crée des ordres de grandeur d'espace supplémentaire sur le L2.

C'est lĂ  qu'Ethereum devient capable de rĂ©aliser des micro-transactions. L’arrivĂ©e d’un Ethereum shardĂ© est le moment oĂč les vannes s'ouvrent pour tous les rollups. L'augmentation de la quantitĂ© de blockspace disponible Ă  la consommation permet de rĂ©duire massivement les frais des rollups qui se reposent sur les shards.

Les transactions compressées des rollups (pensez au fichier zip !) ont maintenant beaucoup plus de blockspace disponible. Les rollups amortissent le coût de leurs transactions L1 sur tous leurs utilisateurs. S'il coûte 1 ETH pour déployer un gros paquet de transactions sur Ethereum, ce coût de 1 ETH sera réparti sur les milliers de transactions du paquet. Lorsque nous aurons 64 fois plus de shards sur lesquels déployer les transactions, les coûts par transaction devraient chuter de plusieurs ordres de grandeur. Cela augmenterait le nombre d'utilisateurs qui payent pour cet amortissement.

Une fois que cela se produira, les rollups seront libres d'arrĂȘter de restreindre leur propre quantitĂ© de blockspace disponible comme ils le font actuellement, et ils seront libres de laisser le moteur tourner Ă  plein rĂ©gime.

La combinaison des shards et des rollups permet aux ressources informatiques de faire partie de l’actif du rĂ©seau, plutĂŽt que du passif. Plus d'ordinateurs, quelle que soit leur puissance de calcul, peuvent toujours apporter leurs ressources au rĂ©seau et faire en sorte que ces ressources soient effectivement utilisĂ©es, quelle que soit la quantitĂ© de ressources dont ils disposent. Un ordinateur peut soit ĂȘtre un validateur de rollup, et aider Ă  compresser les donnĂ©es envoyĂ©es au L1, soit contribuer au pool de validateurs du L1 et aider Ă  crĂ©er plus de shards.

L'ajout de votre nƓud Ă  une blockchain monolithique ajoute un nouveau goulot d'Ă©tranglement que le rĂ©seau doit franchir. Une blockchain monolithique ne peut pas traiter plus de transactions qu'un seul nƓud. Étant donnĂ© que tous les nƓuds de la chaĂźne monolithique traitent toutes les transactions, l'ajout de votre ordinateur au rĂ©seau monolithique ne fait qu'ajouter un autre ordinateur qui doit ĂȘtre capable de suivre le rythme du rĂ©seau.


Fin de cette série la semaine prochaine !


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🇬🇧 💬 đŸ‡«đŸ‡· Cet article est une traduction d'un contenu original publiĂ© sur BanklessHQ le 27 octobre 2021. Ce contenu a Ă©tĂ© traduit et Ă©ditĂ© par Jon.


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