Résoudre le problème de l'évolutivité : comment fonctionne la technique de hash dans la blockchain

Résumé exécutif

La fragmentation représente l'une des solutions les plus importantes proposées pour traiter les limitations de scalabilité des réseaux de blockchain de première couche. Cette technologie divise le réseau en “segments” multiples, permettant le traitement des transactions en parallèle. Le résultat : une vitesse accrue, des coûts réduits et des performances réseau améliorées. Mais la fragmentation n'est pas sans défis de sécurité et techniques qui doivent être abordés avec prudence.

Défi principal : le dilemme de la blockchain triple

La technologie blockchain fait face à une contradiction fondamentale : la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité ne peuvent pas être réalisées en même temps. C'est ce qu'on appelle “le trilemme”.

Les réseaux traditionnels ont choisi de sacrifier la scalabilité au profit de la sécurité et de la décentralisation. Chaque nœud conserve une copie complète des données, garantissant la sécurité et la transparence, mais ralentit considérablement le traitement.

C'est ici que le découpage joue un rôle stratégique visant à équilibrer ces trois éléments.

Qu'est-ce que le hachage exactement ?

La fragmentation est un concept inspiré de la gestion des bases de données modernes. L'idée est simple : au lieu de traiter toutes les transactions de manière séquentielle, le réseau est divisé en sections indépendantes appelées “parties”.

Chaque partie fonctionne comme une unité distincte, capable de:

• Traiter ses propres transactions de manière indépendante
• Exécution des contrats intelligents
• Vérification de l'intégrité des données
• Tout cela en parallèle avec les autres parties

L'application de ce modèle sur les réseaux blockchain atteint deux objectifs essentiels : améliorer la vitesse tout en maintenant la décentralisation.

Comment appliquer le hachage en pratique

de séquentiel à parallèle

Dans le modèle traditionnel ( le traitement séquentiel ), chaque nœud du réseau est responsable de :

• Traitement de chaque transaction
• Vérification de sa validité
• Stockage de toutes les données complètes

Cela offre une sécurité élevée mais crée un véritable goulot d'étranglement en termes de performance.

La fragmentation change complètement ce scénario. Au lieu de traiter une seule ligne, plusieurs traitements se produisent simultanément sur différentes parties. Cela signifie un nombre beaucoup plus élevé de transactions traitées par seconde.

Division horizontale : la base technique de la fragmentation

La fragmentation repose sur ce qu'on appelle “la division horizontale” et non verticale.

Partitionnement horizontal : Les données sont divisées par lignes et réparties sur différents nœuds. Chaque nœud conserve un sous-ensemble indépendant de données. Cela garantit l'intégrité de l'information.

Division verticale : Les données sont divisées par colonnes (les caractéristiques). Chaque nœud conserve toutes les caractéristiques d'un ensemble spécifique d'entités. Cela est moins efficace pour la blockchain.

Pourquoi le partitionnement horizontal est-il optimal ?

Trois raisons principales :

1. Véritable évolutivité : Chaque partie fonctionne de manière indépendante, ce qui augmente considérablement le nombre de transactions traitées.
2. Décentralisation préservée : Plus de nœuds peuvent rejoindre car les exigences en matière de calcul et de stockage sont beaucoup moins élevées.
3. Sécurité des données : Chaque partie conserve ses transactions complètes, garantissant l'intégrité des données.

Les avantages tangibles de la fractionnement

Accélération radicale des transactions

Au lieu d'attendre que la première transaction soit complétée avant de commencer la seconde, des milliers de transactions peuvent être traitées en même temps sur différentes parties.

Exemple pratique : le réseau Ziliqua utilise déjà la fragmentation et réalise des milliers de transactions par seconde. C'est ce qui était impossible avec le modèle traditionnel.

Réduire les charges informatiques et financières

Le modèle traditionnel impose à chaque nœud:

• Stockage de la chaîne de données complète
• Traitement de chaque transaction
• Vérification de chaque opération

Cela signifie que participer au réseau nécessite d'énormes ressources et des coûts très élevés.

Avec le fractionnement, chaque nœud ne traite qu'une partie des données totales. Résultat : des personnes avec des appareils ordinaires peuvent devenir des validateurs. Cela renforce la véritable décentralisation et préserve le caractère démocratique du réseau.

Amélioration des performances générales du réseau

Dans les réseaux traditionnels, à mesure que le nombre de nœuds augmente, la performance diminue ( car la communication entre eux devient plus complexe ).

La fragmentation reflète cette tendance. Chaque fragment fonctionne en parallèle, et de nouveaux nœuds sont ajoutés à des fragments spécifiques et non à l'ensemble du réseau. Résultat : de meilleures performances avec la croissance du réseau, et non un déclin.

Les défis et les risques à ne pas ignorer

faiblesse des parties individuelles face aux attaques

Dans le modèle de fractionnement, la puissance de calcul requise pour contrôler une seule partie est bien inférieure à celle nécessaire pour contrôler l'ensemble du réseau.

Cela ouvre la porte à une “attaque d'un pour cent” : un attaquant avec des ressources relativement limitées pourrait être en mesure de contrôler une seule partie. C'est une menace de sécurité réelle qui nécessite des mécanismes de protection supplémentaires robustes.

complexité des transactions entre les parties

Lorsque vous êtes impliqué dans une seule transaction avec des données provenant de plusieurs parties, les choses deviennent très complexes.

Problème : Risque de double dépense. Si une partie ne suit pas l'état de l'autre partie avec précision, les utilisateurs peuvent en profiter pour dépenser le même argent deux fois. La gestion de ce scénario nécessite des protocoles très complexes.

fournit les données et le réseau

Si certaines parties deviennent indisponibles ( contrats non connectés à Internet ), le réseau peut rencontrer des problèmes pour récupérer et vérifier les données complètes. Cela peut perturber l'ensemble du réseau.

déséquilibre entre les parties

Si les données et les opérations ne sont pas réparties de manière égale entre les parties, certaines parties peuvent devenir très chargées tandis que d'autres restent inactives. Cela nuit à la performance globale.

Retard de synchronisation entre les nœuds

Le partage et la mise à jour des données entre des milliers de nœuds différents prennent du temps. Et si un nœud a une connexion lente ou un traitement faible, cela peut interrompre l'ensemble du processus.

Application de la fragmentation dans Ethereum : le chemin vers l'avenir

Ethereum prévoit d'appliquer le sharding dans le cadre de la mise à niveau Ethereum 2.0 ( également connue sous le nom de Eth2 ou Serenity).

Objectif : Améliorer la vitesse et l'efficacité du réseau, permettant ainsi de traiter beaucoup plus de transactions et de réduire la congestion.

Les étapes:

• Phase un et deux : améliorations progressives
• Phase finale : application complète de la fractionnement

Les développeurs d'Ethereum espèrent que cette mise à niveau résoudra les problèmes d'évolutivité et de coûts élevés. Mais l'application nécessite des tests très rigoureux pour s'assurer qu'elle ne compromet pas la sécurité et la décentralisation.

Résumé : L'avenir de la blockchain passe par la fragmentation

La fragmentation représente un pas sérieux vers la résolution du trilemme de la blockchain. Malgré les véritables défis techniques, les possibilités sont énormes :

• Expansion réelle sans compromettre la décentralisation
• Vitesses de transaction compétitives
• Des réseaux plus démocratiques et équitables

De nombreuses autres chaînes de blocs étudient sérieusement la fragmentation. Le succès d'Ethereum dans l'application de la fragmentation sera un modèle à suivre.

Cependant, comme c'est le cas avec toute technologie émergente, le véritable succès dépendra d'un investissement continu dans la recherche, le développement et des tests rigoureux avant une application à grande échelle.