Repensons le réseau d'Ethereum pour l'avenir

Ethereum est une plateforme blockchain bien connue qui permet aux utilisateurs de créer des applications en utilisant des contrats intelligents. Malgré sa popularité, Ethereum a des problèmes avec la gestion de plusieurs transactions en même temps. Actuellement, il traite environ 14 transactions par seconde (TPS), ce qui est assez faible pour une plateforme de cette taille et de cet usage.

Un facteur majeur qui contribue à cette limitation est le protocole de consensus. Les Validateurs, les personnes qui maintiennent le réseau, doivent s'accorder sur l'état de la blockchain. À chaque round de ce processus, un validateur sélectionné crée un nouveau bloc contenant des transactions rentables et le partage avec les autres membres du réseau. Tous les validateurs doivent vérifier que ce bloc est correct avant qu'il puisse être ajouté à la blockchain. Avoir plus de validateurs honnêtes peut améliorer la sécurité, mais ça complique également la communication et réduit les performances, créant un dilemme entre la vitesse de la plateforme et sa décentralisation.

#Rollups : Une solution proposée

Pour améliorer la vitesse et l'évolutivité, Ethereum envisage une méthode appelée rollups. Les rollups traitent les transactions hors chaîne, ce qui signifie qu'ils les gèrent en dehors de la blockchain principale. Seules de petites résumés de ces transactions sont renvoyés à la blockchain, où elles sont officiellement enregistrées. De cette façon, des communautés plus petites peuvent traiter les transactions rapidement, tout en bénéficiant de la sécurité globale du réseau Ethereum.

Cependant, il y a quelques défis quant à la manière dont les données des rollups sont ajoutées de nouveau à la blockchain. Les données doivent rivaliser pour de l'espace avec les transactions normales, ce qui peut ralentir les choses. Chaque bloc contenant ces données doit également être vérifié rapidement, ce qui est difficile vu l'augmentation de la taille des données.

#Data Availability Sampling (DAS)

Une approche innovante appelée Data Availability Sampling (DAS) a été proposée pour s'attaquer à ces défis. Contrairement aux méthodes précédentes, le DAS permet aux validateurs de télécharger seulement les parties pertinentes de chaque bloc au lieu de l'entièreté des données. Les validateurs collecteront des preuves que les données nécessaires sont disponibles en utilisant un échantillonnage aléatoire. Si ce processus réussit, ils peuvent supposer que le bloc est valide.

Le DAS promet de maintenir une haute sécurité et décentralisation tout en augmentant considérablement le débit. Pourtant, ça présente ses propres défis pour la manière dont le réseau Ethereum communique. La méthode de communication actuelle, basée sur des protocoles de gossip simples, peut ne pas fonctionner efficacement avec les grandes quantités de données requises par le DAS.

#Augmentation du volume de données et problèmes de latence

La quantité de données créée par bloc peut augmenter considérablement avec le DAS, passant d'une moyenne de 90 Ko à potentiellement jusqu'à 140 Mo. Cette montée signifie que même des producteurs de blocs puissants pourraient avoir du mal à envoyer des échantillons à tous les participants du réseau en temps voulu.

De plus, les validateurs doivent recevoir les données nécessaires rapidement, dans un délai de quatre secondes, pour décider si le bloc est valide. Si les données sont retardées, cela peut ralentir l'ensemble du progrès du réseau.

#Concevoir des réseaux pair-à-pair (P2P) de nouvelle génération

À cause du DAS, il y a un besoin urgent de repenser le fonctionnement du réseau P2P d'Ethereum. L'objectif est de créer un réseau qui puisse soutenir efficacement ce nouveau modèle. Les méthodes existantes sont souvent insuffisantes et ne répondent pas aux besoins croissants en matière de partage et de vérification des données.

#Exigences fonctionnelles et non fonctionnelles

Un nouveau réseau P2P devrait avoir plusieurs caractéristiques clés :

1. Support pour plusieurs modes de récupération : Le réseau doit s'adapter à la fois aux validateurs et aux utilisateurs normaux, permettant différentes méthodes d'échantillonnage des données.

2. Accès ouvert : Le réseau doit rester ouvert pour que de nouveaux participants puissent rejoindre facilement.

3. Confidentialité des demandes : Il est crucial que les demandes d'échantillonnage restent privées pour éviter que des acteurs malveillants ne manipulent le processus.

En plus de ces besoins fonctionnels, les aspects non fonctionnels sont aussi vitaux :

1. Efficacité : Le réseau doit minimiser les transferts de données inutiles, ce qui peut augmenter les coûts et les exigences matérielles.

2. Latence faible : Les données doivent être livrées aux validateurs à temps pour maintenir la vitesse du réseau.

3. Coûts faibles pour les producteurs : Les producteurs de blocs ne devraient pas encourir de coûts excessifs en créant des blocs.

4. Résistance aux Attaques Sybil : Le réseau doit se protéger contre les utilisateurs malveillants créant de fausses identités pour le perturber.

#Analyser les approches de réseautage classiques

Quand on pense à comment améliorer le réseau P2P, les méthodes traditionnelles de distribution de données offrent des perspectives intéressantes. Beaucoup de ces anciens modèles peuvent ne pas répondre aux exigences de la nouvelle architecture DAS.

#Approche centralisée

Une possibilité est un système centralisé où tous les nœuds obtiennent des données directement d'un producteur de blocs. Bien que simple, cette méthode impose une lourde charge aux producteurs et pourrait limiter la décentralisation. De plus, ça complique la confidentialité des demandes d'échantillonnage.

#Réseaux P2P non structurés

Une autre approche est d'utiliser un réseau P2P non structuré où les nœuds se connectent au hasard. Dans ce cadre, les données peuvent être partagées plus largement, réduisant la charge sur n'importe quel producteur de blocs individuel. Cependant, cette méthode repose sur des techniques de gossip qui peuvent ne pas être pratiques pour les demandes spécifiques de données du DAS.

#Table de hachage distribuée (DHT)

Une DHT est un système de réseau structuré qui permet aux nœuds de trouver et de stocker des données efficacement. Implémenter le DAS avec des DHT offre un moyen d'équilibrer la charge entre les nœuds. Cependant, les DHT peuvent être vulnérables aux attaques d'utilisateurs créant plusieurs fausses identités, connues sous le nom de Sybils.

#La nécessité d'améliorations

Il ne suffit pas d'adapter les méthodes existantes. De nouvelles stratégies sont nécessaires pour garantir que le réseau P2P réponde aux exigences du DAS. Ceux-ci incluent :

1. Échantillonnage robuste : Dans la configuration actuelle, si juste un seul échantillon échoue à télécharger, l'ensemble du processus devient compliqué. Ajuster la manière dont les échantillons sont demandés pourrait atténuer ce problème.

2. Protection contre les Sybils : Repenser la manière dont les nœuds sont connectés peut aider à prévenir les acteurs malveillants de dominer le réseau et garantir que les utilisateurs restent en sécurité.

3. Membre de groupe efficace : Réduire le besoin de reconfiguration constante des groupes allégerait la surcharge indésirable du réseau P2P.

4. Exploitation du matériel moderne : La technologie actuelle a considérablement avancé, et des ajustements peuvent être faits pour utiliser cela de manière plus efficace, notamment en termes de mémoire et de bande passante.

#Conclusion

Le réseau Ethereum se trouve à un carrefour, ayant besoin de peaufiner son approche du réseautage pour répondre aux exigences modernes. L'émergence du DAS présente à la fois des opportunités significatives et des défis notables. Il y a un potentiel d'améliorations dramatiques de la vitesse des transactions et de l'efficacité du réseau si ces défis peuvent être relevés efficacement. Alors qu'Ethereum se tourne vers l'avenir, l'exploration de solutions P2P innovantes sera cruciale pour son succès.