Qu’est-ce que la parallélisation en crypto ?

Les grosses blockchains ont souvent eu tendance à rencontrer des problèmes de congestion du réseau et donc de frais de gaz anormalement élevés. Pour surmonter ces défis pour le moins très contraignants, un mécanisme a vu le jour : la parallélisation.

Cette technologie permet d'accélérer le traitement des transactions, de réduire les coûts de transaction (gas fees) et d'augmenter le débit global du réseau.

Qu’est-ce que c’est ? Comment ça fonctionne ? C’est ce que vous découvrirez tout au long de cet article.

• La parallélisation est le traitement simultané de plusieurs transactions, permettant d'augmenter la vitesse et l'efficacité du réseau.
• Il existe plusieurs modèles de parallélisation : la “Parallélisation Optimiste” et la “Parallélisation d'Accès à l'État”
• Plusieurs blockchains s’appuient sur ce mécanisme, comme Solana, Polygon ou encore Aptos.

Comprendre la Parallélisation en Blockchain

Pour faire simple, la parallélisation (en crypto) se réfère au traitement simultané de plusieurs transactions. Contrairement au modèle séquentiel où les transactions sont traitées une à une, la parallélisation permet à un réseau blockchain de gérer plusieurs transactions en même temps. Concrètement, cela se fait en répartissant les tâches de validation à travers différents nœuds du réseau. Ici : chaque nœud prend en charge une portion “distincte” des transactions.

La parallélisation organise les données du réseau de manière à permettre la validation simultanée de plusieurs transactions. En fait, les nœuds du réseau sont capables d'examiner plusieurs états (states) possibles en même temps, chacun représentant les conséquences de la validation d'un groupe spécifique de transactions. Après cette évaluation, les nœuds s'accordent sur un état commun qui reflète le résultat collectif de ces validations parallèles.

Parallélisation vs Traitement séquentiel :

Notez que le traitement séquentiel des transactions est le modèle traditionnel utilisé par les anciennes blockchains (en général). Dans ce modèle, chaque transaction doit être validée individuellement et de manière successive, ce qui peut ralentir considérablement le réseau, surtout en période de forte demande. Autrement dit : Chaque transaction est validée l'une après l'autre. Si chaque validation prend une seconde, il faut dix secondes pour traiter les dix transactions.

Là où avec la parallélisation, les dix transactions sont réparties sur dix nœuds différents, chaque nœud validant une transaction simultanément. Ainsi, toutes les transactions sont traitées en une seconde seulement.

Pourquoi la parallélisation est-elle importante ?

Il faut comprendre que les blockchains traditionnelles, comme Bitcoin et Ethereum, rencontrent souvent des problèmes de congestion du réseau. Lorsque trop de transactions sont soumises simultanément, le réseau peut devenir saturé.

Cette congestion entraîne une augmentation des frais de gaz, car les utilisateurs sont prêts à payer plus pour que leurs transactions soient traitées plus rapidement. Ces frais élevés peuvent rendre les transactions prohibitivement coûteuses, surtout en période de forte demande.

Naturellement, pour que la technologie blockchain soit largement adoptée par les entreprises et les développeurs, elle doit être fiable, rapide, et économique. C’est pour ces raisons qu’aujourd’hui, la parallélisation des transactions est devenue pour ainsi dire indispensable pour des réseaux qui se veulent être scalables et utilisés massivement.

Revenons désormais sur les différents modèles de parallélisation 👇

Parallélisation : les différents modèles à absolument connaître

Il existe deux principaux modèles de parallélisation, à savoir la “Parallélisation Optimiste” et la “Parallélisation d'Accès à l'État” :

Parallélisation Optimiste (Optimistic parallelization) :

La parallélisation optimiste est un modèle où les transactions sont traitées simultanément, en supposant qu'elles sont indépendantes les unes des autres. De cette manière : ce modèle évite le tri initial des transactions et les exécute en parallèle. Bien entendu, si certaines transactions se révèlent interconnectées après coup, elles sont corrigées lors d'une étape de post-exécution.

En fait, le principal avantage de la parallélisation optimiste est la rapidité. En traitant les transactions en parallèle, ce modèle réduit considérablement les délais de traitement. D’autant plus que les réseaux utilisant cette méthode peuvent gérer un grand volume de transactions plus rapidement que les modèles séquentiels.

Le défi majeur réside dans la gestion des transactions dépendantes. Lorsqu'une transaction dépend des résultats d'une autre, une correction post-exécution est nécessaire pour garantir l'intégrité des données. Ce processus de correction peut parfois introduire une complexité supplémentaire et nécessiter des ressources pour s'assurer que toutes les transactions sont correctement finalisées.

Parallélisation d'Accès à l'État (State access parallelization) :

La parallélisation d'accès à l'état trie les transactions selon leur impact sur l'état du réseau. Avant l'exécution, les transactions sont classées en fonction de leur interaction avec des éléments spécifiques de l'état, comme des contrats intelligents ou des comptes. Les transactions qui n'interagissent pas entre elles sont traitées simultanément, tandis que celles qui affectent des états similaires sont exécutées de manière ordonnée.

Ce modèle permet une gestion proactive des dépendances. En triant les transactions dès le départ, le réseau peut organiser efficacement le traitement des transactions parallèles, réduisant ainsi le risque de conflits. Cette méthode améliore également la structure et l'organisation des transactions, optimisant le processus global.

La mise en œuvre de la parallélisation d'accès à l'état est plus complexe. Elle nécessite une synchronisation précise des nœuds pour assurer que les transactions sont correctement triées et exécutées. Cette complexité peut exiger des ressources et une coordination rigoureuse, augmentant ainsi les besoins en gestion et en infrastructure.

Parallélisation : un impact clairement positif sur les utilisateurs

Passons désormais en revue tous les bénéfices qu’offre la parallélisation aux utilisateurs :

• Vitesse de Transaction : La parallélisation permet de traiter plusieurs transactions simultanément. Résultat : réduction drastique des délais de validation. Si un réseau séquentiel traite 100 transactions en 100 secondes, un réseau parallèle peut traiter les mêmes 100 transactions en 10 secondes. Par exemple, un réseau comme Solana, utilisant la parallélisation, peut atteindre jusqu'à 50,000 TPS (transactions par seconde), comparé à 7 TPS pour Bitcoin en séquentiel.

• Coûts de Gaz Réduits : La parallélisation optimise également l'allocation des ressources, diminuant ainsi les frais de gaz (frais que les utilisateurs paient lors de réalisation d’une transaction). En effet, moins de compétition pour les ressources du réseau signifie des coûts inférieurs. Et donc : les utilisateurs paient moins pour valider leurs transactions.

• Scalabilité améliorée : Le réseau peut selon la demande, en plus de pouvoir s'ajuster dynamiquement à la charge de travail. Exemple : lors d'une hausse soudaine de la demande, le réseau peut rapidement augmenter le nombre de nœuds pour maintenir la performance.

Parallélisation crypto : quels sont les défis à surmonter ?

Maintenant, quand est-il des défis et limites liés à la parallélisation en crypto ?

Déjà, la complexité de la gestion des dépendances de données est l'un des principaux obstacles. En effet, lors du traitement simultané des transactions, il est important de s'assurer qu'elles n'interfèrent pas les unes avec les autres.

De plus, la création de multiples états pour chaque transaction nécessite une synchronisation précise pour maintenir l'intégrité du réseau. Autrement dit : chaque état généré doit être cohérent avec les autres pour éviter les conflits et garantir que toutes les transactions sont correctement validées et enregistrées dans le bon ordre.

Par ailleurs, on peut également retrouver des défis liés aux ressources matérielles. En fait, la parallélisation exige des capacités de calcul et de stockage élevées qui impliquent que les nœuds doivent disposer de matériel puissant. Cela augmente les coûts pour les participants au réseau et nécessite une infrastructure robuste pour éviter les défaillances et les goulots d'étranglement.

Qu’est-ce que la “Parallel EVM” ?

La “Parallel EVM” (Ethereum Virtual Machine parallèle) est une version améliorée de l'EVM qui permet l'exécution simultanée de multiples transactions et contrats intelligents. Cette parallélisation accroît considérablement le débit des transactions et améliore l'efficacité du réseau.

En décomposant et en traitant les transactions en parallèle, la Parallel EVM offre des performances supérieures tout en maintenant la compatibilité avec les applications existantes sur Ethereum.

Des réseaux comme Solana et Polygon utilisent cette technologie pour améliorer leur scalabilité et réduire les frais de transaction.

Quelques exemples de réseaux utilisant la Parallélisation

Voici quelques exemples de réseaux qui utilisent la Parallélisation :

Solana :

Solana est à vrai dire l'un des pionniers de la parallélisation. Concrètement, ce réseau utilise une technologie appelée “SeaLevel”, qui permet l'exécution parallèle de milliers de contrats intelligents.

Grâce à cette technologie, Solana atteint ainsi un débit de plus de 50,000 TPS (transactions par seconde), en plus de proposer des frais de transaction extrêmement faibles, soit un environnement idéal pour les utilisateurs.

Polygon (Parallel EVM) :

Le réseau Polygon a lui aussi adopté la parallélisation pour améliorer son réseau. Notez que le réseau se base sur la technologie “Parallel EVM” que nous avons évoquée plus haut, un cadre bien plus avantageux pour les développeurs d’applications décentralisées (dApps).

En intégrant cette technologie, Polygon a pu augmenter considérablement son débit et réduire les frais de transaction.

Cela rend la plateforme plus attractive pour les développeurs de dApps et les utilisateurs.

Aptos (Parallel EVM) :

Aptos utilise un modèle de parallélisation optimiste. En exécutant les transactions en parallèle tout en supposant qu'elles sont indépendantes, Aptos atteint un débit impressionnant, parfois jusqu'à 160,000 TPS.

Par ailleurs, Aptos utilise également une technologie du nom de “Block STM” qui lui sert à suivre et gérer les changements effectués par les transactions parallèles pour assurer la cohérence et corriger les erreurs en temps réel.

L’expérience utilisateur est donc extrêmement fluide et adossée à des frais de transaction minimisés.

Pour conclure, la parallélisation en blockchain transforme le traitement des transactions en les rendant plus rapides et moins coûteuses. Et des réseaux comme Solana, Polygon et Aptos illustrent parfaitement cette avancée. Grâce à cette technologie, la blockchain devient plus scalable et plus efficace, des aspects devenus aujourd’hui indispensables pour les utilisateurs… et même les développeurs.