- Rubrique
67k Popularité
26k Popularité
7k Popularité
4k Popularité
4k Popularité
30k Popularité
16k Popularité
22k Popularité
12k Popularité
3k Popularité
- Épingler
67k Popularité
26k Popularité
7k Popularité
4k Popularité
4k Popularité
30k Popularité
16k Popularité
22k Popularité
12k Popularité
3k Popularité
blockchain modulaire: une architecture en couches pour surmonter les goulots d'étranglement de performance et améliorer l'évolutivité
blockchain modulaire : solution pluggable pour les goulets d'étranglement de performance de Blockchain
La technologie Blockchain est confrontée à des défis d'évolutivité depuis sa création. Les blockchains monolithiques sont réputées pour leur exhaustivité, prenant en charge tous les aspects du réseau, de la stockage des données à la validation des transactions, etc. Cependant, cette conception entraîne également des goulets d'étranglement en matière de performance. Les blockchains modulaires offrent un meilleur support de performance et une expérience utilisateur en séparant les différentes fonctions de la blockchain en modules indépendants, résolvant dans une certaine mesure le problème du "triangle impossible".
Ethereum, en tant que première plateforme blockchain à prendre en charge les contrats intelligents, a fourni un terreau fertile pour la conception modulaire. Avec l'évolution de la technologie, l'écosystème Bitcoin commence également à explorer les possibilités de modularité, en ajoutant de nouveaux modules pour réaliser des fonctionnalités avancées, telles qu'une meilleure protection de la vie privée, un traitement des transactions plus efficace ou des fonctionnalités de contrats intelligents améliorées.
La technologie modulaire représente une approche de produit "flexible" et plug-and-play. À l'avenir, il pourrait y avoir des solutions Blockchain plus flexibles et personnalisables, où divers services et fonctionnalités peuvent être insérés et retirés aussi facilement que des blocs LEGO. Cette flexibilité permet aux développeurs de construire et de déployer rapidement des solutions Blockchain en fonction des besoins de scénarios d'application spécifiques.
Blockchain monolithique et blockchain modulaire
Lorsque nous explorons le blockchain modulaire, nous devons d'abord comprendre le concept de la blockchain monolithique. Les chaînes monolithiques, comme Bitcoin et Ethereum, sont réputées pour leur exhaustivité, prenant en charge tous les aspects du réseau, du stockage des données à la validation des transactions, en passant par l'exécution des contrats intelligents. Dans ce processus, la chaîne monolithique joue un rôle polyvalent, touchant à tous les maillons.
Prenons l'exemple d'Ethereum, une blockchain monolithique mature peut généralement être divisée en quatre architectures :
La blockchain modulaire est une nouvelle architecture qui décompose le système de blockchain en plusieurs composants ou niveaux spécialisés, chaque composant étant responsable du traitement de tâches spécifiques telles que le consensus, la disponibilité des données, l'exécution et le règlement.
La blockchain modulaire est comme un groupe d'experts, se concentrant sur l'exploration approfondie et l'innovation technologique dans leurs domaines respectifs. Cette spécialisation permet à la blockchain modulaire d'offrir des performances et une expérience utilisateur exceptionnelles pour des fonctionnalités spécifiques, par exemple, elle peut offrir des vitesses de traitement des transactions plus rapides à un coût réduit.
En ce qui concerne l'architecture des nœuds, la chaîne monolithique dépend des nœuds complets, qui doivent télécharger et traiter une copie complète des données de la Blockchain. Cela pose non seulement des exigences élevées en matière de stockage et de ressources informatiques, mais limite également la vitesse d'expansion du réseau. En revanche, le blockchain modulaire adopte un design de nœud léger, ne nécessitant que le traitement des informations d'en-tête de bloc, ce qui augmente considérablement la vitesse des transactions et l'efficacité du réseau.
Un avantage notable des blockchains modulaires est leur flexibilité et leur collaboration. Elles sont capables de sous-traiter des fonctions non essentielles à d'autres experts, créant ainsi un effet de synergie qui améliore de manière significative les performances globales. Cette philosophie de conception est similaire à celle des briques LEGO, permettant aux développeurs de combiner librement différents modules en fonction des besoins du projet, créant ainsi des solutions diversifiées.
Bien que les chaînes monolithiques présentent des avantages en matière de contrôle global, de sécurité et de stabilité, elles font également face à des défis en matière d'évolutivité, de difficulté de mise à niveau et d'adaptation aux nouvelles exigences. Le blockchain modulaire se distingue par sa grande flexibilité et sa personnalisation, simplifiant ainsi le processus de création et d'optimisation des nouvelles blockchains.
Cependant, la blockchain modulaire fait également face à des défis propres. Sa structure complexe augmente la charge de travail des développeurs en matière de conception, de développement et de maintenance. En tant que technologie émergente, la blockchain modulaire n'a pas encore subi de tests de sécurité complets ni d'épreuves de volatilité du marché, et sa stabilité et sa sécurité à long terme doivent encore être vérifiées.
blockchain modulaire résout le "triangle impossible"
Le "triangle impossible" de la Blockchain fait référence à la difficulté pour un réseau blockchain d'atteindre simultanément un état optimal en matière de sécurité, de décentralisation et d'évolutivité.
L'évolutivité se concentre sur la capacité d'un réseau à traiter un grand nombre de transactions et à maintenir une opération efficace et à faible coût lors de la croissance des utilisateurs et des volumes de transactions. Elle est généralement mesurée par le TPS (transactions par seconde) et la latence (temps nécessaire à la confirmation des transactions).
La sécurité concerne le coût et la difficulté de protéger le réseau Blockchain contre les attaques. Par exemple, le mécanisme POW du Bitcoin exige que les attaquants contrôlent plus de 51 % de la puissance de calcul du réseau, tandis que le mécanisme POS d'Ethereum nécessite la collusion de plus d'un tiers des nœuds.
La décentralisation décrit le fonctionnement d'un réseau qui ne dépend pas d'un unique nœud central, mais qui est réparti sur de nombreux nœuds. Plus il y a de nœuds et plus la distribution géographique est large, plus le degré de décentralisation du réseau est élevé.
Le concept central du "triangle impossible" est qu'il est difficile pour un système de blockchain d'optimiser ces trois caractéristiques. Par exemple : parmi de nombreuses blockchains publiques, Bitcoin et Ethereum se distinguent par leur large distribution de nœuds et leur nombre suffisant de nœuds, montrant des performances exceptionnelles en matière de décentralisation et de sécurité.
Cependant, elles sacrifient une certaine évolutivité, ce qui entraîne une vitesse de transaction lente et des frais de transaction élevés : le temps de blocage de Bitcoin est d'environ 10 minutes, le TPS d'Ethereum est d'environ 13, et lors d'une augmentation du volume des transactions, les frais de transaction d'Ethereum peuvent atteindre plusieurs centaines de dollars.
C'est dans ce contexte que la technologie blockchain modulaire voit le jour, en attribuant différentes fonctionnalités à des modules spécialisés, elle résout les défis de scalabilité et de coûts de transaction des blockchains publiques traditionnelles. Par exemple, le réseau Lightning de Bitcoin et la technologie Rollup d'Ethereum sont tous deux des manifestations de la pensée modulaire.
L'avantage du blockchain modulaire réside dans son architecture en couches, permettant à chaque couche d'être optimisée pour des besoins spécifiques. La couche de données peut se concentrer sur le stockage et la validation des données, tandis que la couche d'exécution peut traiter la logique des contrats intelligents. Cette séparation améliore non seulement la performance et l'efficacité, mais favorise également l'interopérabilité entre différentes Blockchains, fournissant une base pour construire un écosystème ouvert et interconnecté.
En résumé, la technologie de blockchain modulaire offre une nouvelle voie pour résoudre les limitations des chaînes publiques traditionnelles. Elle permet d'atteindre une plus grande évolutivité et des coûts de transaction plus bas tout en maintenant la décentralisation et la sécurité, ce qui a des implications profondes pour l'application généralisée et le développement à long terme de la technologie blockchain.
Types de blockchain modulaire
La blockchain modulaire peut être divisée en différents types en fonction de ses caractéristiques architecturales. Parmi ces types, la couche de disponibilité des données et la couche de consensus sont souvent conçues comme un tout unifié en raison de leur forte interdépendance. En effet, lorsque les nœuds reçoivent des données de transaction, ils déterminent généralement également l'ordre des transactions, ce qui est au cœur de la sécurité et de l'immuabilité de la blockchain.
Sur la base de ce principe de conception, nous pouvons comprendre les différents projets de blockchain modulaire sous trois aspects : la couche d'exécution, la couche de disponibilité des données et la couche de consensus, et la couche de règlement.
couche d'exécution : technologie de couche 2
La technologie Layer 2, en tant qu'extension de la couche d'exécution dans l'architecture Blockchain, est une manifestation du concept de blockchain modulaire. Elle vise à améliorer l'évolutivité de la chaîne principale en construisant un réseau, un système ou une technologie hors chaîne sur la blockchain sous-jacente.
Les solutions de couche 2 permettent un traitement des transactions plus rapide et plus rentable, tout en maintenant la sécurité et la décentralisation de la blockchain sous-jacente. Selon le tableau de bord des données, on peut voir que la consommation de gas pour la validation et le règlement de la couche 2 dans l'écosystème Ethereum est en moyenne inférieure à 10%, ce qui permet d'économiser considérablement les coûts de transaction pour les utilisateurs.
La technologie Rollup est la solution Layer 2 la plus répandue actuellement, dont le principe central est "exécution hors chaîne, vérification sur chaîne", exécutant des calculs et d'autres tâches hors chaîne, puis téléchargeant les données de calldata sur la chaîne principale.
Exécution hors chaîne
Dans le modèle Rollup, les transactions sont exécutées hors chaîne, tandis que la blockchain sous-jacente est uniquement responsable de la vérification des preuves de transaction dans les contrats intelligents et du stockage des données de transaction d'origine. Cette conception allège considérablement la charge de calcul de la chaîne principale, réduit les besoins en stockage, permettant ainsi un traitement des transactions plus efficace.
Pour réduire davantage les coûts, le Rollup utilise la technique de regroupement des transactions. On peut le comparer à l'assemblage de marchandises dans la logistique : envoyer chaque marchandise séparément engendrerait des frais de transport élevés. La technologie Rollup, en regroupant plusieurs transactions, n'exige qu'un seul "transport", réduisant ainsi considérablement le coût de chaque transaction.
Validation sur la chaîne
La vérification sur la chaîne est essentielle pour la sécurité des réseaux Layer 2. Les réseaux Layer 2 doivent fournir des preuves cryptographiques pour résoudre les divergences potentielles sur la blockchain sous-jacente. Actuellement, les deux mécanismes de preuve les plus populaires sont la preuve d'erreur et la preuve de validité, qui soutiennent respectivement les Optimistic Rollups et les ZK Rollups.
Preuve d'erreur des Optimistic Rollups
Les Optimistic Rollups adoptent une hypothèse optimiste, selon laquelle toutes les transactions sont présumées valides, à moins qu'il n'existe des preuves claires d'une erreur. Ce modèle repose sur une preuve d'erreur (preuve de fraude) pendant la période de contestation, tout participant au réseau peut soumettre une preuve pour contester l'état du contrat intelligent, garantissant ainsi l'équité et la transparence du réseau.
Actuellement, il y a 16 Layer 2 utilisant le mécanisme Optimistic Rollups, tels que : Arbitrum, OP, Base, Blast, etc.
Preuve de validité des ZK Rollups
Contrairement aux Optimistic Rollups, les ZK Rollups adoptent une approche plus prudente, exigeant que toutes les transactions soient validées par une preuve de validité avant d'être acceptées. Ce mécanisme de preuve ressemble à un processus de vérification, garantissant que chaque transaction et chaque calcul dans le réseau Layer 2 sont exacts.
En résumé, la preuve d'efficacité est la pierre angulaire des ZK-Rollups, car elle exige que chaque lot de transactions soit accompagné de la preuve correspondante, garantissant ainsi que les contrats intelligents sur la blockchain sous-jacente peuvent vérifier et approuver les modifications d'état. Pour les nœuds de validation, les ZK Rollups offrent un mécanisme de règlement sans erreur, car chaque transaction doit passer par une vérification d'efficacité rigoureuse.
Actuellement, il existe 11 Layer 2 utilisant la mécanique des ZK Rollups, tels que : Linea, Starknet, zkSync, etc.
couche de disponibilité des données et couche de consensus
Celestia
Celestia, en tant que pionnier dans le domaine des blockchains modulaires, est essentiellement une couche de disponibilité des données, fournissant une base solide pour le développement de dApps et de Rollups. En déployant sur la couche de disponibilité des données et la couche de consensus de Celestia, les développeurs d'applications peuvent se concentrer sur l'optimisation de la logique d'exécution, laissant la complexité de la disponibilité des données et des mécanismes de consensus à Celestia.
La conception de l'architecture de Celestia offre diverses solutions pour l'extension modulaire, et son architecture se compose principalement des trois types suivants :