Comment la technologie blockchain rend le stockage de fichiers plus pratique et plus économique

Le stockage de fichiers sur la blockchain est un sujet de discussion crucial parmi les passionnés et les développeurs de blockchain. Bien qu'il soit techniquement possible de stocker des fichiers directement sur la blockchain, cette approche n'est pas pratique en raison des coûts élevés et des limitations de capacité de stockage. Explorons donc des solutions alternatives pour stocker des fichiers de manière décentralisée et économique grâce à la technologie blockchain.

Pourquoi le stockage direct de fichiers sur la blockchain n'est pas possible

Stocker des fichiers directement sur la blockchain peut sembler une solution logique pour le stockage décentralisé de fichiers, mais ce n'est pas une solution pratique. Plusieurs raisons expliquent pourquoi stocker des fichiers directement sur la blockchain n'est pas envisageable.

Tout d'abord, stocker des fichiers sur la blockchain peut s'avérer extrêmement coûteux. Les transactions blockchain sont traitées à l'aide de « gas », un montant correspondant aux frais versés au réseau pour exécuter une transaction. Le coût de stockage d'un fichier sur la blockchain est proportionnel à sa taille. Par exemple, au moment de la rédaction de cet article, stocker un fichier de 1 Mo sur la blockchain Ethereum coûterait environ 57 332,91 $ rien qu'en frais de gaz, ce qui représente une option inabordable pour la plupart des utilisateurs.

Sur Ethereum, la taille des blocs n'est pas déterminée par une limite de taille maximale, mais par la limite de gaz. Cette limite correspond à la quantité maximale de gaz (ou d'unités d'énergie) nécessaire à un utilisateur pour effectuer une transaction. Plus la limite de gaz est élevée, plus le traitement d'une transaction est complexe. Ce coût varie en fonction de la charge transactionnelle sur le réseau Ethereum .

Par exemple, il faut environ 640 000 unités de gaz pour stocker 1 kilooctet de données dans un bloc (avec un prix du gaz standard de 20 000 unités). Ethereum a actuellement une limite de 15 millions d'unités de gaz par bloc, qui peut être étendue à 30 millions en fonction de la demande. Par conséquent, la taille d'un bloc sur Ethereum peut atteindre 46 kilooctets, selon la limite de gaz.

Pour illustrer le coût élevé du stockage de fichiers sur la blockchain, prenons l'exemple de la blockchain Ethereum . 

Le coût du stockage de 1 ko sur Ethereum

Ethereum stocke les données dans des emplacements (slots). Chaque emplacement a une taille de 256 bits.

Selon le livre jaune d' Ethereum, il faut 20 000 unités de gaz pour stocker un seul emplacement de 256 bits. 

8 bits forment un octet, donc un emplacement fait 32 octets (256/8 = 32 octets).

1 ko équivaut à 1024 octets, il comporte donc 32 emplacements (1024 octets/32 octets = 32 emplacements).

La quantité de gaz nécessaire pour stocker 1 ko est de 32 emplacements * 20 000 unités de gaz = 640 000 unités de gaz

L'inclusion du fichier dans le champ de transaction des données d'appel entraînera des frais de gaz supplémentaires. 

Chaque octet coûte 16 unités de gaz, donc le total sera de 32 emplacements * 32 octets * 16 unités de gaz = 16 384 unités de gaz

Les frais de gaz de base pour toute transaction sont de 21 000 unités de gaz

Donc, la quantité totale de gaz nécessaire pour stocker 1 ko est de 640 000 + 16 384 + 21 000 = 677 384 unités de gaz

1 unité de gaz équivaut à 0,00000005 ETH

Le stockage de 1 ko coûte donc 677 384 unités de gaz * 0,00000005 = 0,0338692 ETH

Le prix actuel de l'ETH est de 1 787,57 $, le coût de stockage de 1 ko sera donc de 60,66 $  

Le coût du stockage de 1 Mo sur Ethereum

1 Mo = 1 000 000 octets

1 000 000 octets / 32 octets = 31 250 emplacements

31 250 machines à sous * 20 000 unités de gaz = 625 000 000 unités de gaz

31 250 emplacements * 32 octets * 16 unités de gaz = 16 000 000 unités de gaz pour les données d'appel

Le coût de base du gaz est de 21 000 unités de gaz

Total gaz = 625 000 000 + 16 000 000 + 21 000 = 641 021 000 gaz

1 unité de gaz équivaut à 0,00000005 ETH

Stocker 1 Mo coûte donc 641 021 000 unités de gaz * 0,00000005 ETH = 32,05105 ETH = 57 332,91 $ 

De toute évidence, ce coût est prohibitif pour la plupart des utilisateurs et des entreprises, rendant le stockage direct de fichiers sur la blockchain irréaliste. Il existe cependant des méthodes alternatives de stockage décentralisé de fichiers, plus pratiques et économiques, que nous examinerons dans la section suivante.

Stocker les fichiers de manière décentralisée

La décentralisation est un concept fondamental dans l'univers de la blockchain, et il en va de même pour le stockage de fichiers. Un stockage décentralisé garantit que les données ne sont pas centralisées, ce qui représente un point de défaillance unique. Dans un système de stockage décentralisé, les données sont réparties sur plusieurs nœuds ou ordinateurs, ce qui les rend plus sécurisées et moins vulnérables aux attaques ou à la manipulation. Cette architecture distribuée garantit également qu'aucune entité ne contrôle entièrement les données, assurant ainsi une plus grande transparence et une meilleure responsabilisation.

Dans un système de stockage de fichiers décentralisé, les métadonnées jouent un rôle crucial. Elles décrivent d'autres données et fournissent un contexte, facilitant ainsi la gestion et la localisation de fichiers spécifiques. Dans le contexte du stockage décentralisé, les métadonnées comprennent généralement des informations sur l'emplacement du fichier, ses droits d'accès et d'autres attributs. Stockées sur la blockchain, elles sont immuables et transparentes, garantissant ainsi leur intégrité.

Bien que le stockage direct de fichiers sur la blockchain soit impossible en raison de coûts élevés et de limitations techniques, stocker le hachage d'un document sur la blockchain tout en conservant le document complet ailleurs constitue une solution pratique. Le document peut être stocké dans une base de données centralisée ou sur un système de stockage de fichiers distribué, tandis que son hachage est enregistré sur la blockchain. En appliquant au document un algorithme de hachage sécurisé comme SHA-256 et en stockant le hachage dans un bloc, la valeur de hachage devient une empreinte numérique unique du document. Cette approche permet de réaliser d'importantes économies d'espace et de coûts, car les valeurs de hachage sont bien plus petites que les documents complets. De plus, elle garantit l'intégrité et l'authenticité du document original, car toute modification des données d'entrée entraînerait une valeur de hachage totalement nouvelle, différente de celle du document original.

Réseaux de stockage décentralisés

Les réseaux de stockage décentralisés offrent une solution pour stocker des données de manière distribuée et sécurisée. Contrairement aux services de stockage centralisés traditionnels, qui stockent les données sur un seul serveur ou centre de données, les réseaux de stockage décentralisés les stockent sur un réseau mondial de nœuds. Cette redondance des données, réparties sur plusieurs emplacements, les rend moins vulnérables aux violations et aux pertes de données.

Arweave, Filecoin et Storj sont des exemples de réseaux de stockage décentralisés. Ces réseaux permettent aux utilisateurs de louer leur espace de stockage inutilisé en échange de jetons ou d'autres récompenses. Lorsqu'un utilisateur souhaite stocker un fichier, celui-ci est divisé en plusieurs fragments et distribué sur le réseau de nœuds. Les données sont chiffrées et répliquées sur plusieurs nœuds, garantissant ainsi leur disponibilité même en cas de défaillance d'un nœud. Nous explorerons plus en détail Arweave et Filecoin dans les sections suivantes.

Arweave

L'approche novatrice d'Arweave en matière de stockage décentralisé est appelée Permaweb : un Web permanent et décentralisé construit sur la plateforme Arweave. Le Permaweb se compose d'un ensemble de protocoles modulaires et interchangeables. Il remédie au défaut majeur du Web traditionnel : le manque de mémoire. Lorsqu'un document est supprimé d'un serveur du réseau, il est perdu pour la base de connaissances. Le Permaweb sur Arweave permet aux développeurs et aux utilisateurs de partager une base de connaissances résiliente, répliquée à grande échelle et de manière permanente à travers le monde.

Le protocole de base du permaweb est Arweave, qui repose sur deux composantes fondamentales : une structure évolutive de type blockchain utilisant un nouveau système de minage et une dotation durable garantissant la disponibilité et la pérennité des données étiquetées arbitrairement. Cette approche permet de stocker de grandes quantités de données de manière décentralisée sans les coûts élevés associés au stockage blockchain. Au-dessus du protocole Arweave se trouve un réseau décentralisé de serveurs passerelles qui rend les données facilement accessibles aux navigateurs web sans nécessiter de modification ni de logiciel spécialisé.

En combinant ces éléments, le Permaweb d'Arweave offre une solution de stockage sécurisée et décentralisée, conçue pour durer des siècles. Contrairement aux solutions de stockage centralisées, vulnérables au piratage et aux fuites de données, le Permaweb propose un système de stockage résilient et immuable, résistant à toute falsification et censure. Il n'est donc pas surprenant qu'Arweave s'impose rapidement comme l'un des réseaux de stockage décentralisés les plus prometteurs du marché.

Filecoin

Filecoin est un réseau de stockage décentralisé unique qui intègre des incitations économiques et la cryptographie pour garantir la fiabilité du stockage des fichiers dans le temps. Ce système repose sur le protocole IPFS (InterPlanetary File System), qui utilise l'adressage de contenu pour permettre des références permanentes aux données et éviter de dépendre de périphériques ou de serveurs cloud spécifiques pour l'adressage. Filecoin étend les capacités d'IPFS en ajoutant une couche d'incitation, encourageant ainsi le stockage et l'accès fiables aux données.

Filecoin fonctionne via un réseau pair-à-pair où les utilisateurs paient pour stocker leurs fichiers auprès de fournisseurs de stockage. Ces fournisseurs sont des ordinateurs chargés de stocker les fichiers et de prouver leur intégrité au fil du temps. L'espace de stockage disponible et son prix ne sont contrôlés par aucune entreprise. Filecoin facilite ainsi l'accès à des marchés ouverts pour le stockage et la récupération de fichiers, permettant à chacun de participer. Ceci garantit une répartition équitable des coûts de stockage sur l'ensemble du réseau, sans autorité centrale pour fixer les prix.

Filecoin offre de multiples cas d'utilisation, notamment le stockage natif de NFT Web3 et d'actifs de jeux/métavers, le stockage permanent incitatif et l'archivage de données Web2 comme alternative plus économique au stockage cloud. Par exemple, NFT.Storage utilise Filecoin pour fournir une solution de stockage décentralisée simple pour le contenu et les métadonnées des NFT, tandis que la Shoah Foundation et Internet Archive l'utilisent pour sauvegarder leurs données. De plus, Filecoin prend en charge un large éventail de formats de données, y compris les fichiers audio et vidéo, permettant ainsi aux plateformes Web3 telles qu'Audius et Huddle01 de l'utiliser comme infrastructure de stockage décentralisée pour le streaming musical et la visioconférence.

Meilleures pratiques pour le stockage de fichiers décentralisé

En matière de stockage de fichiers décentralisé, plusieurs bonnes pratiques doivent être suivies afin de garantir la fiabilité, la confidentialité et la sécurité des données.

Il est tout d'abord recommandé de stocker les métadonnées sur la blockchain, tandis que le fichier lui-même est stocké sur un réseau de stockage décentralisé comme Arweave ou Filecoin. Ainsi, les métadonnées sont accessibles et vérifiables publiquement sur la blockchain, tandis que le fichier est stocké de manière sécurisée et décentralisée.

Deuxièmement, la redondance des données est essentielle pour garantir leur disponibilité et leur fiabilité. En stockant plusieurs copies du fichier à différents emplacements, le risque de perte de données dû à une défaillance unique est considérablement réduit. Les réseaux de stockage décentralisés intègrent souvent des mécanismes de redondance pour assurer la disponibilité permanente des données.

Troisièmement, la protection de la confidentialité et de la sécurité des données est primordiale. Le chiffrement doit être utilisé pour protéger les données lors de leur transfert et de leur stockage. L'accès aux données doit également être contrôlé afin de garantir que seules les personnes autorisées puissent y accéder. Les réseaux de stockage décentralisés proposent souvent des mécanismes intégrés de chiffrement et de contrôle d'accès.

Les bonnes pratiques en matière de stockage décentralisé de fichiers incluent l'enregistrement des métadonnées sur la blockchain, l'utilisation d'un réseau de stockage décentralisé pour le fichier lui-même, la mise en place d'une redondance des données pour une fiabilité accrue et la protection de la confidentialité et de la sécurité des données. En suivant ces bonnes pratiques, les utilisateurs peuvent garantir la sécurité et la fiabilité du stockage de leurs données.

Conclusion

Bien qu'il soit possible de stocker des fichiers directement sur la blockchain, le coût élevé et les limitations de capacité rendent cette approche peu pratique. Les réseaux de stockage de fichiers décentralisés, tels qu'Arweave et Filecoin, offrent une méthode bien plus fiable et économique pour stocker des fichiers de manière décentralisée. En combinant le stockage des métadonnées sur la blockchain et celui du fichier lui-même sur un réseau de stockage décentralisé, la redondance des données est assurée, garantissant ainsi une fiabilité accrue. Il est également essentiel de privilégier la confidentialité et la sécurité des données lors du processus de stockage.

Avec la croissance continue de l'industrie de la blockchain, le stockage de fichiers décentralisé se généralise. Il est essentiel de comprendre les limites des méthodes de stockage traditionnelles et d'explorer et d'utiliser les différents réseaux de stockage décentralisés disponibles pour un stockage de fichiers sécurisé et fiable. Avec une approche et des outils adaptés, le stockage de fichiers décentralisé peut offrir une solution plus robuste et sécurisée, aussi bien pour les particuliers que pour les entreprises.