de la blockchain reste un défi crucial, ce qui incite à l'exploration de solutions innovantes d'évolutivité de la blockchain telles que Plasma et le sharding.
À mesure que les réseaux décentralisés continuent d’évoluer, la nécessité de traiter les transactions plus efficacement et de répondre aux demandes croissantes des utilisateurs devient de plus en plus pressante. Plasma et sharding proposent des approches distinctes pour relever ce défi fondamental, visant à optimiser le débit des transactions et les performances globales du réseau.
Dans ce guide, nous explorons les subtilités de ces deux stratégies, découvrant leurs caractéristiques uniques, leurs avantages et leurs inconvénients potentiels. En examinant les principes fondamentaux, les mécanismes et les implications concrètes de chaque approche, nous acquérons une compréhension globale de la manière dont ces technologies façonnent le paysage de l’évolutivité de la blockchain. Rejoignez-nous pour découvrir les complexités de ces solutions concurrentes et mettre en lumière leurs contributions à l'avenir des systèmes décentralisés.
Qu'est-ce que le Plasma ?
Plasma, communément appelé Ethereum Plasma car il a été proposé pour la première fois par Ethereum , Vitalik Buterin, est une solution de mise à l'échelle visant à améliorer les performances du réseau Ethereum Son principe de base consiste à établir un réseau de chaînes latérales qui maintiennent une interaction minimale avec la Ethereum , communément appelée chaîne principale. La structure fondamentale de Plasma adopte un arrangement hiérarchique ressemblant à un arbre blockchain, dans lequel plusieurs « chaînes enfants » sont superposées au sommet de la chaîne principale.
Le framework Plasma permet la création d'une vaste gamme de chaînes latérales (également appelées chaînes enfants), agissant essentiellement comme des répliques condensées de la blockchain Ethereum grâce à l'utilisation de trac intelligents et d'arbres Merkle.
Ces chaînes latérales sont spécialement conçues pour exécuter des trac intelligents personnalisés, répondant aux diverses exigences de diverses entités. Cette adaptabilité permet la création de trac intelligents Plasma distincts, adaptés à des cas d'utilisation spécifiques, permettant ainsi aux entreprises d'exploiter le potentiel du cadre Plasma pour répondre à leurs besoins individuels.
En capitalisant sur la sécurité apportée par la chaîne principale, Plasma facilite le déploiement de nombreuses chaînes enfants. Ces chaînes fonctionnent de dent indépendante, adhérant à des directives prédéterminées et poursuivant des objectifs spécifiques qui ne correspondent pas nécessairement à ceux de la chaîne principale. Cette stratégie de conception vise à atténuer les problèmes de congestion au sein de la blockchain principale Ethereum .
Composants du plasma Ethereum
Pour comprendre les mécanismes d' Ethereum Plasma, il est essentiel d'explorer les composants fondamentaux qui sous-tendent ce réseau :
Calcul hors chaîne
Le concept de calcul hors chaîne établit un sentiment de confiance au sein des participants au réseau Ethereum . Il facilite le règlement de plusieurs transactions en dehors de la blockchain Ethereum principale. Ce principe découle de l'idée que toutes les transactions ne nécessitent pas une validation de la part de tous les nœuds de la chaîne principale.
Par conséquent, cette validation sélective des transactions allège la charge de travail sur la chaîne primaire, réduisant ainsi la congestion et améliorant l'efficacité. Les développeurs structurent méticuleusement les blockchains Plasma, employant souvent un seul opérateur pour accélérer le traitement des transactions, ce qui permet des transactions plus rapides et plus rentables.
Engagements de l'État
Ethereum Plasma adopte la pratique de publier périodiquement les engagements de l'État sur le réseau principal Ethereum . Cette synchronisation garantit une connaissance mutuelle de l'état des chaînes enfants et maintient la compatibilité entre elles.
Cette interaction est vitale pour la capacité de Plasma à tirer parti de la sécurité de la chaîne principale. Bien que les transactions se produisent hors chaîne, les règlements finaux ont lieu au sein de la couche d'exécution principale Ethereum . Cette relation imbriquée évite les incohérences et protège contre la prolifération de transactions invalides.
Entrées et sorties
Une interaction transparente entre les deux blockchains est une condition préalable fondamentale lors de la fusion de la chaîne principale Ethereum avec Plasma.
Cela nécessite d'établir un canal de communication qui facilite le transfert d'actifs, réalisant ainsi la solution d'évolutivité. Plasma exécute cela via un trac -cadre sur Ethereum , orchestrant la mécanique des entrées et des sorties.
Arbitrage des différends
La résolution des litiges constitue une facette essentielle de la conception d’évolutivité d’ Ethereum Plasma. Un mécanisme ancré dans le respect de l'intégrité des transactions est utilisé pour contrer la possibilité d'actions malveillantes de la part des participants.
Cette protection, connue sous le nom de Fraud Proof, est conçue pour dent les participants se livrant à un comportement suspect. Les preuves de fraude servent à contester la validité de transitions d’état spécifiques.
Les utilisateurs les invoquent lors de la détection de doubles dépenses potentielles, lorsqu'un actif tente d'être dépensé deux fois avant la fin de la confirmation. La vigilance et la rapidité des rapports sont essentielles à l’efficacité de ce processus. Les utilisateurs qui publient rapidement des preuves de fraude mettent fin aux transactions illicites, ce qui entraîne des sanctions contre les coupables.
Comment fonctionne Ethereum Plasma ?
Essentiellement, Plasma représente une solution hors chaîne principale stratégiquement conçue pour améliorer considérablement l’efficacité opérationnelle du réseau Ethereum et des blockchains analogues. Cette optimisation est obtenue en déchargeant une partie substantielle des tâches de traitement de la chaîne principale vers un réseau de chaînes plus petites et spécialisées, chacune remplissant des fonctions distinctes.
Bien que les transactions Plasma soient exécutées hors chaîne, elles sont réglées sur la couche d'exécution principale Ethereum pour garantir des garanties de sécurité. Cependant, la finalisation des transactions hors chaîne nécessite la publication périodique des « engagements de l’État » de la part de l’opérateur, chargé de générer les blocs de la chaîne plasma. Ces engagements, qui ressemblent à des racines Merkle dérivées des arbres Merkle, sont des moyens cryptographiques de s'engager envers des valeurs sans les révéler. Ils empêchent de modifier les valeurs engagées et jouent un rôle central dans le maintien de la sécurité.
Les racines Merkle sont des constructions cryptographiques qui permettent de condenser de grandes quantités de données. Ces racines, également appelées « racines de bloc », peuvent représenter des transactions de blocs entiers, aidant ainsi à confirmer l'inclusion de petites données dans un ensemble de données plus large. Les utilisateurs peuvent valider l'inclusion des données à l'aide de preuves Merkle, notamment pour démontrer la présence d'une transaction dans un bloc spécifique.
Les racines Merkle remplissent un objectif essentiel en transmettant des données d'état hors chaîne à Ethereum . De manière analogue, ils fonctionnent comme des « points de sauvegarde », où l'opérateur indique l'état de la chaîne Plasma à un moment précis et le corrobore avec une racine de Merkle comme preuve. Cet acte d’engagement dans l’état continu de la chaîne plasmatique à l’aide d’une racine de Merkle est appelé « engagement d’État ».
Bien qu’il ait été initialement conceptualisé par Vitalik Buterin et Joseph Poon en août 2017 pour relever les défis d’évolutivité d’ Ethereum , le concept Plasma fait preuve d’adaptabilité pour une intégration dans d’autres plateformes blockchain. Joseph Poon, partisan de la proposition Lightning Network pour Bitcoin , joue un rôle déterminant dans la mise en évidence des synergies entre Plasma et Lightning Network en tant que solutions d'évolutivité pour leurs blockchains respectives. Il est important de noter que même si ces solutions partagent des objectifs communs, elles utilisent des méthodologies et des mécanismes distincts.
Le projet Ethereum Plasma reste une initiative open source, avec son référentiel de code accessible sur GitHub. Pour approfondir les subtilités techniques, le livre blanc officiel sur Plasma constitue une ressource précieuse. Bien qu’il en soit aux premiers stades de développement, le concept de plasma est extrêmement prometteur. Une mise en œuvre réussie a le potentiel d’inaugurer une nouvelle ère d’efficacité pour le réseau Ethereum , tout en servant également de modèle fondamental pour d’autres réseaux blockchain à la recherche de solutions d’évolutivité.
Avantages de l'utilisation de Plasma pour l'évolutivité de la blockchain
- Les chaînes plasma offrent un avantage distinct par rapport aux canaux en permettant les transferts d'actifs ou de pièces vers n'importe quel destinataire, par opposition aux transactions de canal limitées aux parties bilatérales.
- Les chaînes plasma présentent un avantage clé par rapport aux chaînes latérales en raison de leur ancrage dans la sécurité de la chaîne principale. Même si une violation de la sidechain n’affecte pas la chaîne principale, elle ne peut pas protéger les utilisateurs de la sidechain. En revanche, les chaînes plasma exploitent la sécurité de la chaîne principale, permettant aux utilisateurs de quitter la chaîne principale si la chaîne plasma est confrontée à des menaces. Cette dynamique confère au plasma une sécurité supérieure par rapport aux sidechains.
Limites de l'utilisation de Plasma pour l'évolutivité de la blockchain
- Une limitation inhérente au plasma est le délai de retrait trac pour les utilisateurs souhaitant déplacer leurs pièces de la couche 2 à la couche 1.
- Les utilisateurs sont soumis à un délai d'attente de 7 à 14 jours pour les retraits, essentiel pour vérifier la légitimité de la transaction de retrait et prévenir les activités frauduleuses.
Qu’est-ce que le partage ?
Le Sharding est une technique qui consiste à diviser des blockchains ou des bases de données en sections plus petites et partitionnées appelées fragments, chacune gérant des segments de données spécifiques. Cela allège la pression exercée sur une chaîne unique traitant toutes les transactions réseau. Les fragments fonctionnent comme des blockchains individuelles, capables de gérer leurs transactions, tandis qu'une chaîne principale ou une chaîne balise supervise les interactions entre fragments. Cette mise à niveau du réseau de couche 1 améliore l'évolutivité en répartissant la charge de travail. Ethereum a été parmi les premières blockchains à adopter le sharding alors qu'elle entamait sa transition vers un réseau Proof of Stake évolutif, avec une chaîne Beacon coordonnant plusieurs fragments.
Un avantage significatif du partitionnement est le fonctionnement simplifié des nœuds. Comme les données sont divisées en fragments, les nœuds de validation n'ont plus besoin de stocker l'intégralité de l'historique de la blockchain, se concentrant uniquement sur les confirmations de l'intégrité des données. Les réseaux fragmentés complètent les rollups, qui améliorent l'évolutivité en validant les transactions hors chaîne et en les consolidant sur la chaîne principale. Le partage améliore l'efficacité du cumul en leur permettant de signaler les états plus rapidement.
Cependant, le sharding introduit des problèmes de sécurité. Un acteur malveillant prenant le contrôle d’un fragment pourrait potentiellement perturber d’autres parties du réseau. Des réglementations et des garanties appropriées sont nécessaires pour éviter ce problème, car prendre le contrôle d'un fragment est comparativement plus facile que de détourner l'intégralité d'un réseau non fragmenté.
Comment fonctionne le partage
Le partage joue un rôle central dans la distribution efficace du stockage de données, conduisant à une meilleure rentabilité des cumuls et à des opérations de nœuds simplifiées. Cette approche permet aux solutions de couche 2 de tirer parti de la sécurité d' Ethereum tout en maintenant des frais de transaction inférieurs.
La blockchain Ethereum héberge actuellement plus de trois mille applications décentralisées (dApps), soulignant le besoin pressant de solutions d'évolutivité telles que le sharding.
Le partage implique la division du réseau en unités ou partitions plus petites, dont chacune augmente considérablement les transactions par seconde (TPS) du réseau.
Cependant, même si le partitionnement peut paraître simple, il implique plusieurs composants et subtilités cruciaux :
Nœuds
Les nœuds d'un réseau blockchain gèrent le traitement et la gestion de tous les volumes de transactions se produisant au sein du réseau. Ces entités autonomes sont chargées de préserver et de stocker les données décentralisées générées par le réseau, notamment les soldes des comptes et l'historique des transactions. Les nœuds gèrent toutes les activités, données et transactions au sein du réseau, une décision de conception qui persiste depuis la création du réseau.
Cependant, cette conception ralentit la vitesse de traitement des transactions, même si elle maintient la sécurité de la blockchain en stockant chaque transaction sur chaque nœud. Cette lenteur du traitement des transactions constitue un obstacle à un avenir où les blockchains devraient gérer des millions de transactions.
Partitionnement horizontal
Le partitionnement peut être réalisé grâce au partitionnement horizontal des bases de données, dans lequel les lignes sont divisées en segments ou fragments en fonction de leurs caractéristiques.
Par exemple, un fragment pourrait se concentrer sur le stockage de l’historique des transactions et de l’état actuel d’une catégorie spécifique d’adresses. Les fragments peuvent également être classés en fonction du type d'actif numérique qu'ils contiennent, permettant un traitement spécialisé des transactions impliquant ces actifs.
Avantages du partage de blockchain
La capacité de traitement des réseaux blockchain est limitée en raison de la nécessité pour tous les nœuds de parvenir à un consensus sur la légitimité des transactions avant le traitement. Cette exigence maintient la nature décentralisée des réseaux comme Ethereum et Bitcoin , dans lesquels chaque nœud conserve l'intégralité de l'historique de la blockchain et traite chaque transaction.
Sécurité et compression des données
Cette conception renforce la sécurité du réseau contre les prises de contrôle hostiles ou les modifications de transactions, même si elle entrave l'évolutivité. Les blockchains fragmentées introduisent une alternative en permettant aux nœuds de renoncer à télécharger l'historique complet ou à valider chaque transaction. Cela renforce les performances du réseau, améliorant ainsi sa capacité à accueillir davantage d'utilisateurs.
Évolutivité améliorée
Le principal avantage du Sharding est l’augmentation de l’évolutivité qu’il offre aux blockchains. Le partage permet l'intégration de nœuds supplémentaires et d'ensembles de données plus volumineux sans ralentir considérablement les vitesses de transaction. Cela pourrait accélérer l’adoption de la technologie blockchain dans tous les secteurs, en particulier dans le secteur financier, où des transactions plus rapides peuvent favoriser la concurrence avec les systèmes de paiement centralisés.
Accessibilité améliorée
Le partage apporte deux avantages supplémentaires : une participation accrue au réseau et une accessibilité améliorée pour les utilisateurs. Les améliorations attendues du sharding d' Ethereum pourraient réduire les prérequis matériels pour exécuter un client, permettant ainsi la participation à partir d'ordinateurs personnels et d'appareils mobiles. Cette démocratisation de l'accès peut élargir la participation au réseau.
Considérations de sécurité dans Sharding
Il est important de noter que l’application du sharding aux réseaux blockchain est en phase de test préliminaire. Elle est principalement associée aux risques suivants :
Risque de collision d'éclats
Un problème de sécurité concerne les collisions de fragments, où un fragment en prend le relais ou écrase ses données. Ce risque pourrait entraîner une perte de données ou l'introduction de données corrompues par des fragments malveillants. Ethereum 2 atténue ce risque en attribuant de manière aléatoire des nœuds aux fragments et en les réaffectant à intervalles réguliers.
Risque de corruption d'éclats
Considérer chaque fragment comme un réseau blockchain dent avec ses utilisateurs et ses données révèle un risque potentiel : la corruption des fragments. Un attaquant prenant le contrôle d’un fragment pourrait introduire des transactions frauduleuses. Ethereum résout ce problème grâce à l'attribution et à la réaffectation aléatoires de fragments, contrecarrant ainsi la capacité des attaquants à prédire et à exploiter les vulnérabilités.
Conclusion
Plasma, lancé par Vitalik Buterin et Joseph Poon, introduit des chaînes latérales qui interagissent de manière minimale avec la chaîne principale. Cette architecture permet la création de nombreuses chaînes enfants avec des trac intelligents personnalisés, réduisant ainsi la congestion sur la chaîne primaire tout en maintenant la sécurité.
En revanche, le partitionnement se concentre sur le partitionnement du réseau en segments plus petits et gérables appelés fragments. Chaque fragment traite des transactions spécifiques, allégeant ainsi la pression sur une chaîne unique et renforçant l'évolutivité.
Bien que Plasma et sharding partagent l’objectif d’évolutivité, ils possèdent des mécanismes distinctifs. Plasma met l'accent sur les chaînes latérales, diversifiant les cas d'utilisation, tandis que le partitionnement se concentre sur la segmentation de la chaîne principale pour une efficacité accrue. Leur développement en cours devrait remodeler le potentiel de la blockchain, en offrant des alternatives pour relever les défis d'évolutivité.
