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Maintenant que nous avons abordé les grandes parties d’Ethereum, il est temps de parler de l’avenir et la vision du projet pour les années à venir.
Dans cette partie plus technique, nous allons aborder le sujet des rollups qui représentent probablement la meilleure opportunité pour le réseau d’étendre sa scalabilité, c'est à dire sa capacité à évoluer pour gérer un grand nombre d'utilisateurs et de transactions en simultané.
Nous définirons rapidement ce qu’est un rollup, puis nous poursuivrons sur la vision initiale d’Ethereum.
Nous aborderons de manière un peu plus technique la mise à l’échelle du réseau, et terminerons en vous présentant de manière détaillée les différentes étapes du projet présentes dans sa roadmap.
La congestion du réseau Ethereum a fait émerger plusieurs solutions de seconde couche (ou layer 2) permettant au réseau d’améliorer drastiquement sa scalabilité (capacité à traiter des transactions). Les rollups présentent aujourd’hui comme la solution la plus prometteuse pour pallier ce problème.
Les rollups sont donc une solution de seconde couche servant à exécuter les transactions off chain, soit en dehors de la chaine principale Ethereum. Les rollupes regroupent les données liées à ces transactions, les compresse (batch) et envoie chaque lot compressé sur la chaine principale. Ainsi Ethereum n'a pas à stocker l'intégralité des données des millions de transactions qui seront executés sur les Layer 2, seulement un lot compressé. L'idée étant de profiter de la sécurité et de la décentralisation d'Ethereum sans congestionner la blockchain Ethereum.
Contrairement à d’autres types de solutions de Layer 2 comme les sidechains, les rollups ont l’avantage de dépendre de la sécurité du réseau principal, ce qui est un atout de taille lorsque l’on sait que la sécurité est primordiale dans ce genre d’écosystème.
Ce procédé permet d’améliorer de manière conséquente la scalabilité du réseau principal.
On notera deux grandes familles de rollups, à savoir les zk rollups, et les Optimistic rollups.
Si vous souhaitez rentrer en profondeur sur le sujet des rollups nous vous recommandons notre article dédié au sujet qui vous expliquera leur fonctionnement et la différence entre ces deux familles de rollups.
C’est en se basant sur ces solutions que le réseau Ethereum a établi sa roadmap. En effet les plans de développement futur du réseau semblent reposer en grande partie sur une roadmap focus sur les rollups ou “rollup centric” pour ce qui est de sa scalabilité à évoluer sans sacrifier la décentralisation et la sécurité du réseau, mais nous rentrerons plus en détail sur ce sujet un peu plus bas.
Nous l’avons vu plusieurs fois dans cette formation, Ethereum s’est construit en s’inspirant de son prédécesseur Bitcoin.
À l’image de Bitcoin, Ethereum s’est construit comme un réseau totalement décentralisé et très sécurisé en dépit de sa scalabilité.
C’est pour assurer ces deux paramètres primordiaux que le réseau Ethereum affiche certaines spécificités telles que son blocktime (temps entre chaque blocs), sa finalité des transtions (temps nécessaire pour qu'une transaction soit valide et irrévocable) ou encore son nombre de validateurs.
Rappelez-vous que le blocktime sur Ethereum est de 12 secondes ce qui signifie qu’un nouveau bloc est ajouté toutes les 12 secondes à la chaine. Dans un système souhaitant rester décentralisé comme celui d’Ethereum, réduire ce temps de blocs (blocktime) dans l’optique d’améliorer sa capacité de traitement des transactions, reviendrait à augmenter la difficulté d’accès pour les validateurs à prendre part à la sécurisation du réseau et donc, de fait, réduire la décentralisation de la chaine.
En effet les validateurs d’Ethereum doivent pouvoir assumer le débit des blocs avec une connexion internet solide. Accélérer la vitesse d’intégration des blocs demanderait aux validateurs d’avoir une connexion internet très performante pour pouvoir suivre le rythme de la chaine.
Également, rappelez-vous que la finalité des transactions s’effectue seulement après une « epoch » qui correspond à environ 6 minutes et 24 secondes (soit 32 blocs de 12 secondes).
Une limite du nombre de validateurs sur Ethereum est également nécessaire pour plusieurs raisons :
Comme vous le voyez, ces compromis ont fait naitre des limites sur le réseau qui seront par la suite résolues ou contournées à l’aide d’optimisation et de solution off chain.
Elle détermine lorsqu’une transaction exécutée sur la chaine est définitive et inchangeable. En finance par exemple, une finalité courte est importante car plus elle est longue, plus le risque d’erreur ou d’évènement indésirable est élevé.
On relève deux types de finalité différents :
Finalité probabiliste : Dans le cadre d’une finalité probabiliste, une transaction est considérée comme définitive lorsque de nouveaux blocs sont ajoutés à la suite de cette transaction. Plus un nombre important de blocs est ajouté à la suite de cette transaction, plus la transaction est connectée et référencée dans la blockchain ce qui la rend très difficile à annuler ou à modifier sans impliquer le burn de milliards de dollars d’ether.
Cette méthode repose sur la probabilité qu'un bloc frauduleux ou défectueux soit détecté au fur et à mesure que d'autres blocs sont ajoutés. Les protocoles, utilisant la finalité probabiliste, prévoient un nombre déterminé de blocs à ajouter à la suite d'une transaction pour qu’elle soit considérée comme finale.
Le principal désavantage de cette méthode est le temps qu’il faut pour atteindre cette finalité.
Finalité déterministe : En ce qui concerne une finalité déterministe, une transaction est considérée comme finalisée dès lors qu’elle est intégrée à la blockchain. La transaction sera considérée au préalable comme légitime dès lors qu’une super majorité (généralement 66%) des nœuds du réseau ont approuvé celle-ci. La finalité déterministe s’appuie sur des algorithmes basés sur la tolérance aux fautes byzantines (BFT).
C’est notamment ces protocoles BFT qui peuvent continuer de fonctionner même lorsque certains nœuds décident d’agir de manière malveillante.
Dans l’idéal, une blockchain doit être en mesure de proposer 3 propriétés centrales dans sa structure, à savoir, la décentralisation, la scalabilité et la sécurité.
Cependant, le fameux trilemme de la blockchain nous a montré que dans une structure de blockchain monolithique, à couche unique, seulement 2 de ces trois propriétés pouvaient être honorées en dépit de la troisième.
Sur Ethereum, une forte demande entraine un ralentissement des transactions, et un prix de gaz élevé. C’est pourquoi développer la scalabilité du réseau est une priorité dans une optique d’adoption de masse. Néanmoins il est nécessaire que ces solutions puissent également permettre au réseau de rester décentralisé et sécurisé.
Au fil des années, les chercheurs et équipes derrière le projet ont abandonné l’idée de pouvoir concilier les trois piliers du trilemme en une seule chaine principale.
C’est en cela que la modularité des systèmes blockchain vient apporter une pierre essentielle à l’édifice des solutions dont ces réseaux avaient besoin.
La modularité au sein d’un système blockchain consiste en une chaine principale autour de laquelle graviteraient des chaines secondaires (layer 2) en surcouche de la chaine principale afin d’y déléguer certaines tâches précises comme la capacité de gérer de nombreuses transactions rapidement, à bas prix, gérer des transactions totalement anonymes etc.
Vous l’aurez compris,Ethereum s’appuiera au fil du temps de plus en plus sur ces solutions dites rollup afin d’améliorer sa scalabilité.
Dans cette structure rollup centric, Ethereum apparait comme la chaine mère s’attelant à la sécurité, le stockage des données et la résistance à la censure des transaction. Les blockchains secondaires (layers 2) seraient concentrées sur l’exécution des transactions à proprement parler.
Les rollups ne sont pas la seule solution mise en avant pour améliorer la scalabilité du réseau. Nous verrons dans la roadmap d’Ethereum que le Sharding de la chaine principale est également l’un des objectifs à atteindre pour Ethereum.
Pour faire simple, le Sharding (fragmentation) est le fractionnement horizontal ou vertical d’une base de données afin d’en répartir la charge.
Initialement, Ethereum prévoyait une fragmentation horizontale et permettra d’améliorer l’évolutivité du réseau et sa fluidité en créant de nouvelles chaines internes appelées “Shards“, le but était de proposer des sous réseaux en parallèle gérés par des groupes de validateurs plutôt que d'avoir un grand groupe de validateurs pour un seul réseau principal Ethereum.
Le problème du sharding original tel que proposé dès l'année 2017 était qu'il risquait de sacrifier la sécurité d'Ethereum. L'équipe a donc préféré prendre son temps et plancher sur d'autres solutions. Au final le focus aujourd'hui se fait sur les rollups et des optimisations du protocole Ethereum (Layer 1) dédiées aux rollups.
La petite nouveauté prévue pour l'année 2024 est le Proto-Danksharding, aussi connu sous le nom d'EIP-4844. Cette amélioration du réseau devrait rendre les transactions sur les Layer 2 (rollup) extrêmement peu coûteuses et permettre au réseau Ethereum de passer la barre des 100 000 transactions par seconde (en y incluant les layers 2).
Dans les grandes lignes, le Proto-Danksharding permettrait aux rollups d’intégrer des données à moindre coût dans les blocs en créant un espace de données dédiés au stockage temporaire des données pour les rollups. En effet, aujourd'hui, toutes les données écrites dans la blockchain Ethereum sont stockées à vie, c'est pour cela qu'il a été décidé que le stockage des données dans un bloc coûte cher.
Avec la mise à jour EIP-4844, les rollups pourront stocker temporairement (quelques semaines) des données dans le layer 1 Ethereum, réduisant ainsi drastiquement le coût de stockage de ces données.
À l’heure actuelle, les rollups sont limités dans la réduction du coût des transactions par le fait que ces transactions sont intégrées dans les calldata.
Ne vous inquiétez pas, nous allons tout vous expliquer.
De manière très simplifiée, les calldata de transaction (input data sur l'image) sont des données transmises avec une transaction qui permet, entre autres, de communiquer avec un smart contract par exemple. Il s’agit là d’un sujet relativement complexe que nous n’allons pas approfondir ici.
D’une part, ces données coûteuses sont traitées par tous les nœuds Ethereum, et d’autre part elles restent à jamais stockées sur la chaine, et ce, même si les rollups n’en ont besoin que pour une courte période.
C’est ici que le Proto-Danksharding rentre en jeu en permettant aux rollups d’attacher un bloc secondaire (appelé blobs) éphémère de données (1 à 3 mois) aux blocs de la chaine afin qu’ils puissent envoyer leurs données à moindre coût.
Il s’agit d’un sujet extrêmement complexe, qui nécessite beaucoup de temps, mais nous estimons qu’il vous suffit de comprendre que ces données rendues éphémères servent à prouver qu’il n’y a pas d’acteur malhonnête du côté du rollup.
Le Proto-Danksharding part du principe que ces données n’ont pas besoin d’être stockées éternellement et qu’une limite de temps de 1 à 3 mois laisse amplement le temps de dénoncer un agissement suspect.
Voici un document dédié au danksharding qui vous permettra de rentrer en profondeur dans le sujet.
Vitalik Buterin a publié le 5 novembre 2022 un diagramme de la roadmap d’Ethereum avec ses différentes étapes.
Cette road map est composée de 5 étapes bien distinctes visant à une amélioration conséquente du réseau Ethereum :
The merge : Franchie le 15 septembre, 2022 The Merge est la première des 5 étapes de la roadmap et a permis au réseau Ethereum de passer d’un mécanisme de consensus Proof of Work à un mécanisme de consensus Proof of Stake. Il est important de bien comprendre que The merge, contrairement à beaucoup de croyance, n’est pas là pour réduire les frais de transactions ou encore améliorer la scalabilité du réseau.
The surge : il s’agit principalement de l’implémentation du Danksharding sur Ethereum dont nous avons parlé plus haut. Imaginer un système gérant des données présentes sur une feuille de brouillons non ordonnés, et maintenant prenez ce même système, mais gérant des données ordonnées en catégories et sous-catégories. Dans le deuxième cas, le système sera bien plus fluide et efficace, car les données sont ordonnées et classées et donc, en quelque sorte, bien plus facilement accessibles.
The Surge correspond à une amélioration directe de la scalabilité du réseau Ethereum et à l’amélioration de sa décentralisation. La première partie de cette étape étant le Proto-Danksharding.
The Scourge : Le but concret de The Scrouge est d’améliorer encore la décentralisation du protocole en confiant la construction et la proposition de bloc à des parties différentes du réseau. Initialement ces deux taches étaient confiées à un seul même nœud, mais avec The Scrouge, deux nœuds différents seront utilisés permettant ainsi une meilleure résistance à la censure et aux attaques MEV (maximum extradable value).
The Verge : The Verge vise une simplification de la vérification des transactions sur Ethereum. Pour ce faire, la technologie des ZKP (preuve nulle de connaissance) sera implémentée. Pour faire simple, à l’heure actuelle lorsqu’un nœud doit vérifier les prochains blocs qui sont intégrés, il devra pour cela, pour des raisons de sécurité, avoir accès à tout l’historique de l’état de la chaine.
Cet historique est finalement une base de données très lourde et qui continue de grandir avec le temps. C’est ici que les ZKP entrent en jeu en permettant aux nouveaux nœuds d’intégrer les validateurs sans avoir à télécharger l’ensemble de l’historique de la blockchain.
Ceci rendra les nœuds bien plus légers et accessibles, entrainant une plus grande sécurisation du réseau.
Voici un document qui parle du fonctionnement nouveau de ces preuves fournies.
The Purge : D’après les estimations, Ethereum 2.0 pourrait demander 2 à 6 To de stockage d’ici 8 ans pour un nœud complet, ce qui encouragerait fortement la centralisation de ceux-ci dans des centres de stockage de données. Pour pallier ce problème, The Purge pourrait rendre la chaine plus légère et plus simple. On parlera ici de quick sync (synchronisation rapide) de la Beacon Chain comme objectif visé.
Cette phase est étroitement mêlée avec la précédente qui, si elle se déroule sans accroc, fournira les outils nécessaires pour améliorer cet aspect du protocole.
The splurge : Pour cette dernière phase, il s’agit là sans doute de l’étape le plus généraliste et consiste entre autres à améliorer le reste des limitations que le réseau peut rencontrer. Par exemple le système de frais de gaz et de burn de token, tel que nous le connaissons, sera revu. Également, l’amélioration de l’EVM fera partie des plans de cette phase. Peu d’informations précises sont disponibles concernant cette phase tant le travail avant d’y arriver est énorme.
Vous en savez maintenant un peu plus sur ce à quoi aspire Ethereum et quels moyens seront mis en place pour y parvenir.
Pour valider ce chapitre et passer à la suite, cliquez sur “Ce qu'il faut retenir” ci-dessous. Cette étape vous aidera avant de répondre au quiz de cette partie.
