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blockchain modulaire : une nouvelle solution pour résoudre le dilemme des trois
blockchain modulaire : des solutions plug-and-play pour des percées de performance
La blockchain monolithique est connue pour son exhaustivité, assumant indépendamment tous les aspects du réseau, du stockage des données à la validation des transactions, etc. En revanche, la blockchain modulaire, en séparant les différentes fonctions de la blockchain en modules indépendants, peut offrir un soutien en termes de performances et une expérience utilisateur fluide pour des fonctionnalités spécifiques, résolvant dans une certaine mesure le problème du "triangle impossible".
Ethereum, en tant que première plateforme Blockchain à prendre en charge les contrats intelligents, a offert un terreau fertile pour la conception modulaire. Avec le développement de la technologie Blockchain, l'écosystème Bitcoin commence également à explorer les possibilités de modularité, en ajoutant de nouveaux modules pour réaliser des fonctionnalités avancées, telles qu'une protection de la vie privée améliorée, un traitement des transactions plus efficace ou des fonctionnalités de contrats intelligents renforcées.
La technologie modulaire représente une approche de produit "plus spirituelle" et plug-and-play, et à l'avenir, des solutions Blockchain plus flexibles et personnalisables apparaîtront, permettant d'insérer et de retirer facilement divers services et fonctionnalités comme des briques LEGO. Cette flexibilité permet aux développeurs de construire et de déployer rapidement des solutions Blockchain en fonction des besoins spécifiques des cas d'application.
Analyse du blockchain modulaire
Lorsque nous discutons du blockchain modulaire, il est essentiel de comprendre d'abord le concept de blockchain monolithique. Les chaînes monolithiques comme Bitcoin, Ethereum, etc., sont connues pour leur exhaustivité, assumant indépendamment tous les aspects du réseau, du stockage des données à la validation des transactions, en passant par l'exécution des contrats intelligents. Dans ce processus, la chaîne monolithique joue un rôle polyvalent, touchant à tous les aspects.
Prenons l'exemple d'Ethereum, une blockchain monolithique mature peut généralement être grossièrement divisée en quatre architectures :
À travers cette analogie, nous pouvons comprendre plus clairement comment les différentes architectures de la Blockchain travaillent ensemble. La Blockchain monolithique consiste à exécuter toutes les fonctions sur la même chaîne, tandis que la blockchain modulaire est une nouvelle architecture de blockchain qui décompose le système blockchain en plusieurs composants ou couches spécialisés, chaque composant étant responsable du traitement de tâches spécifiques, telles que le consensus, la disponibilité des données, l'exécution et le règlement.
La blockchain modulaire est comme un groupe d'experts, se concentrant sur l'exploration approfondie et l'innovation technologique dans leurs domaines respectifs. Cette concentration permet à la blockchain modulaire d'offrir des performances et une expérience utilisateur exceptionnelles sur des fonctionnalités spécifiques, par exemple, elles peuvent fournir une vitesse de traitement des transactions plus rapide à un coût inférieur.
En termes d'architecture des nœuds, une chaîne monolithique dépend de nœuds complets, qui doivent télécharger et traiter une copie complète des données de la Blockchain. Cela impose non seulement des exigences élevées en matière de stockage et de ressources de calcul, mais limite également la vitesse d'expansion du réseau. En revanche, le blockchain modulaire adopte un design de nœuds légers, qui n'ont besoin de traiter que les informations d'en-tête de bloc, améliorant ainsi considérablement la vitesse des transactions et l'efficacité du réseau.
Un avantage notable des blockchains modulaires est leur flexibilité et leur collaboration. Elles peuvent externaliser des fonctions non essentielles à d'autres experts, créant ainsi un effet de synergie qui améliore considérablement la performance globale. Cette philosophie de conception est semblable à celle des briques Lego, permettant aux développeurs de combiner librement différents modules en fonction des besoins du projet, créant ainsi des solutions diversifiées.
Bien que les chaînes monolithiques présentent des avantages en matière de contrôle global, de sécurité et de stabilité, elles sont également confrontées à des défis tels que l'évolutivité, la difficulté de mise à niveau et l'adaptation aux nouvelles exigences. Les blockchains modulaires se démarquent par leur grande flexibilité et leur personnalisation, simplifiant le processus de création et d'optimisation de nouvelles blockchains.
Cependant, la blockchain modulaire est également confrontée à ses propres défis. Sa structure complexe augmente la charge de travail des développeurs en matière de conception, de développement et de maintenance. En tant que technologie émergente, la blockchain modulaire n'a pas encore été soumise à des tests de sécurité complets et aux épreuves des fluctuations du marché, et sa stabilité à long terme ainsi que sa sécurité doivent encore être vérifiées.
Avantages du blockchain modulaire
Pourquoi la technologie de blockchain modulaire suscite-t-elle un grand intérêt et est-elle prédite comme "tendance future" ? Cela est étroitement lié à la célèbre théorie du "triangle impossible" dans le domaine de la blockchain.
Le "triangle impossible" de la Blockchain fait référence à la difficulté pour un réseau blockchain d'atteindre un état optimal pour les trois propriétés fondamentales de sécurité, de décentralisation et d'évolutivité en même temps.
Le point central du "triangle impossible" est qu'il est difficile pour un système de blockchain d'optimiser ces trois caractéristiques. Par exemple : parmi de nombreuses blockchains publiques, Bitcoin et Ethereum se distinguent par leur large distribution de nœuds et leur nombre suffisant de nœuds, affichant ainsi des performances remarquables en matière de décentralisation et de sécurité.
Cependant, ils sacrifient une certaine évolutivité, ce qui entraîne une vitesse de transaction plus lente et des frais de transaction plus élevés : le temps de blocage de Bitcoin est d'environ 10 minutes, le TPS d'Ethereum est d'environ 13, et lors d'une augmentation du volume des transactions, les frais de transaction d'Ethereum peuvent atteindre plusieurs centaines de dollars.
C'est dans ce contexte que la technologie de blockchain modulaire a émergé, résolvant les défis de scalabilité et de coûts de transaction des blockchains publiques traditionnelles en attribuant différentes fonctions à des modules spécialisés. Par exemple, le réseau Lightning de Bitcoin et la technologie Rollup d'Ethereum sont des exemples de la pensée modulaire.
Les avantages de la blockchain modulaire résident dans son architecture en couches, permettant à chaque couche d'être optimisée pour des besoins spécifiques. La couche de données peut se concentrer sur le stockage et la validation des données, tandis que la couche d'exécution peut gérer la logique des contrats intelligents. Cette séparation améliore non seulement les performances et l'efficacité, mais favorise également l'interopérabilité entre différentes blockchains, fournissant une base pour construire un écosystème ouvert et interconnecté.
En résumé, la technologie de blockchain modulaire offre une nouvelle voie pour surmonter les limites des chaînes publiques traditionnelles. Elle permet d'atteindre une plus grande évolutivité et des coûts de transaction plus bas tout en maintenant la décentralisation et la sécurité, ce qui a des implications profondes pour l'application généralisée et le développement à long terme de la technologie blockchain.
Analyse des projets de blockchain modulaire
La blockchain modulaire peut être classée en différents types en fonction de ses caractéristiques architecturales. Parmi ces types, la couche de disponibilité des données et la couche de consensus, en raison de leur interdépendance étroite, sont souvent conçues comme un tout unifié. Cela est dû au fait que, lorsque les nœuds reçoivent des données de transaction, ils déterminent généralement également l'ordre des transactions, ce qui est au cœur de la sécurité et de l'immutabilité de la blockchain.
Basé sur ces principes de conception, nous pouvons comprendre les différents projets de blockchain modulaire sous trois aspects : la couche d'exécution, la couche de disponibilité des données et la couche de consensus, ainsi que la couche de règlement.
couche d'exécution : Layer 2
La technologie Layer 2, en tant qu'extension de la couche d'exécution dans l'architecture Blockchain, est une manifestation du concept de blockchain modulaire. Elle s'efforce d'améliorer la scalabilité de la chaîne principale en construisant des réseaux, systèmes ou technologies hors chaîne sur la Blockchain sous-jacente.
Les solutions Layer 2 permettent un traitement des transactions plus rapide et plus rentable tout en maintenant la sécurité et les caractéristiques de décentralisation de la blockchain sous-jacente. Selon le tableau de bord dune créé par @0xning, on peut voir que la proportion de gas consommée par les validations et les règlements Layer 2 sur l'écosystème Ethereum est en moyenne inférieure à 10 %, ce qui permet d'économiser considérablement les coûts de transaction pour les utilisateurs.
La technologie Rollup est actuellement la solution la plus populaire pour Layer 2, et son concept central est "exécution hors chaîne, validation sur chaîne", où les calculs et autres travaux sont effectués hors chaîne, puis les données calldata sont téléchargées sur la chaîne principale.
exécution hors chaîne
Dans le modèle Rollup, les transactions sont exécutées hors chaîne, tandis que la blockchain sous-jacente est uniquement responsable de la validation des preuves de transaction dans les contrats intelligents et du stockage des données de transaction originales. Ce design allège considérablement la charge de calcul de la chaîne principale, réduisant les besoins de stockage, ce qui permet un traitement des transactions plus efficace.
Pour réduire davantage les coûts, Rollup utilise la technologie de regroupement des transactions. On peut le comparer à l'assemblage de marchandises dans la logistique ; envoyer chaque marchandise séparément entraîne des frais de transport élevés. La technologie Rollup, en regroupant plusieurs transactions, ne nécessite qu'un seul "transport", réduisant ainsi considérablement le coût de chaque transaction.
Validation sur la blockchain
La vérification sur la chaîne est la clé de la sécurité des réseaux de Layer 2. Les réseaux de Layer 2 doivent fournir une preuve cryptographique pour résoudre les divergences potentielles sur la blockchain sous-jacente. Actuellement, les deux mécanismes de preuve dominants sont la preuve d'erreur et la preuve de validité, qui soutiennent respectivement les Optimistic Rollups et les ZK Rollups.
Preuve d'erreur des Optimistic Rollups
Les Optimistic Rollups adoptent une hypothèse optimiste, à savoir que toutes les transactions sont présumées valides, sauf preuve explicite du contraire. Ce modèle repose sur une preuve d'erreur (preuve de fraude) pendant la période de contestation, où tout participant du réseau peut soumettre une preuve pour contester l'état du contrat intelligent, garantissant ainsi l'équité et la transparence du réseau.
Selon les données de L2BEAT, il y a actuellement 16 Layer 2 utilisant le mécanisme des Optimistic Rollups, tels que : une plateforme de trading, une autre plateforme, Base, Blast, etc.
Preuve de validité des ZK Rollups
Contrairement aux Optimistic Rollups, les ZK Rollups adoptent une approche plus prudente, exigeant que toutes les transactions soient validées avant d'être acceptées. Ce mécanisme de preuve ressemble à un processus de vérification, garantissant que chaque transaction et chaque calcul dans le réseau Layer 2 sont exacts.
En résumé, la preuve de validité est la pierre angulaire des ZK-Rollups, qui exige que chaque lot de transactions soit accompagné de la preuve correspondante, garantissant ainsi que les contrats intelligents sur la Blockchain sous-jacente peuvent vérifier et approuver les changements d'état. Pour les nœuds de validation, les ZK Rollups offrent un mécanisme de règlement sans erreur, car chaque transaction doit passer par une validation de validité rigoureuse.
Selon les données de L2BEAT, il y a actuellement 11 Layer 2 utilisant le mécanisme ZK Rollups, tels que : Linea, Starknet, un certain DEX, etc.
couche de disponibilité des données
Celestia
Celestia, en tant que pionnier dans le domaine des blockchains modulaires, est essentiellement une couche de disponibilité des données qui fournit une base solide pour le développement de dApps et de Rollups. En déployant sur la couche de disponibilité des données et la couche de consensus de Celestia, les développeurs d'applications peuvent se concentrer sur l'optimisation de la logique d'exécution, tandis que Celestia s'occupe de la complexité de la disponibilité des données et des mécanismes de consensus.
La conception de l'architecture de Celestia offre une variété de solutions pour l'extension modulaire, et son architecture se compose principalement des trois types suivants :
![Analyse approfondie du blockchain modulaire : débranchable