Blockchains modulaires : Redéfinir la scalabilité et la sécurité de la Blockchain
Les blockchains modulaires représentent une nouvelle architecture de blockchain qui améliore la scalabilité, la sécurité et la flexibilité en séparant les fonctions clés en couches distinctes. Cette conception répond aux goulots d'étranglement de performance auxquels les blockchains monolithiques traditionnelles sont confrontées lors du traitement de grands volumes de transactions, tout en permettant une plus grande personnalisation du système.

Qu'est-ce qu'une Blockchain modulaire?

Les systèmes blockchain monolithiques traditionnels, tels qu'Ethereum et Bitcoin, gèrent généralement toutes les tâches sur une seule chaîne, y compris l'exécution des transactions, le consensus (vérification des transactions), le stockage des données et le règlement. Bien que cette approche bénéficie de la sécurité globale et de la décentralisation, elle rencontre souvent des problèmes de performance lorsqu'il s'agit de traiter un grand débit de transactions, une vérification rapide et des applications à grande échelle. Les blockchains modulaires, à travers une architecture multi-couches, divisent ces fonctions en différents modules, permettant à chaque module de se concentrer sur des tâches spécifiques pour atteindre une allocation des ressources plus efficace et une optimisation des performances.

Fonctions clés

Les chaînes de blocs modulaires comprennent généralement quatre modules fonctionnels principaux :

1. Consensus : Détermine l'ordre des transactions et la création de nouveaux blocs, garantissant l'authenticité des transactions. La couche de consensus garantit que les nœuds du réseau s'accordent sur une seule version du grand livre.
2. Exécution: Traite les transactions et met à jour l'état de la blockchain, agissant comme un moteur de calcul pour exécuter des contrats intelligents.
3. Disponibilité des données : Stocke les données de transaction, garantissant que les données sont toujours disponibles pour les nœuds à télécharger et à vérifier, formant ainsi la base de la transparence et de la sécurité de la blockchain.
4. Règlement : Fournit une finalité de transaction, garantissant que les transactions ne peuvent pas être modifiées une fois confirmées, et agit comme la couche d'arbitrage pour les litiges entre chaînes.

Comment les blockchains modulaires fonctionnent

Le concept central des blockchains modulaires est de décomposer les différentes fonctions d'une blockchain en différents modules, chacun géré par des chaînes différentes. Les architectures traditionnelles de blockchains monolithiques gèrent généralement toutes les tâches - exécution, consensus, règlement et disponibilité des données - sur une seule chaîne. Bien que cette structure soit simple, sa scalabilité et ses performances ont tendance à diminuer à mesure que l'activité on-chain augmente. Les blockchains modulaires, en compartimentant ces fonctions, permettent à différentes blockchains de se concentrer sur des tâches spécifiques, atteignant un équilibre entre scalabilité, décentralisation et efficacité. Voici un détail de fonctionnement des blockchains modulaires :

1. Couche d’exécution La couche d’exécution gère et vérifie toutes les transactions, en gérant les changements d’état sur la blockchain. Différentes chaînes peuvent adopter diverses architectures et stratégies d’optimisation sur la couche d’exécution, telles que la technologie de cumul et les mécanismes de partitionnement, afin d’augmenter la vitesse et l’efficacité de l’exécution des transactions. Cette flexibilité permet à la couche d’exécution d’évoluer en fonction des besoins spécifiques, d’optimiser le temps d’exécution et de réduire les frais de transaction.
2. La couche de consensus La couche de consensus est responsable de la communication et de la coordination entre les nœuds du réseau pour parvenir à un accord sur l'ordre des transactions. La décentralisation et la sécurité à ce niveau déterminent la robustesse de l'ensemble du système blockchain. Par exemple, la Preuve d'Enjeu (PoS) peut fournir un mécanisme de consensus efficace pour la couche de consensus, permettant d'obtenir un débit plus élevé tout en garantissant la sécurité. En se désolidarisant des autres couches modulaires, la couche de consensus peut être indépendamment mise à l'échelle et optimisée.
3. La couche de règlement La couche de règlement valide la validité des transactions, gère le pontage des actifs et le flux entre les couches d'exécution, et garantit la sécurité des interactions inter-chaînes. Cette couche repose généralement sur une blockchain de base plus robuste et sécurisée (comme Ethereum) et réalise la validation et le règlement via des contrats intelligents, garantissant la finalité des transactions inter-chaînes.
4. Couche de disponibilité des données (DA) La couche de disponibilité des données garantit que toutes les données de transaction sont accessibles aux nœuds de validation. L'indépendance de cette couche fournit aux blockchains modulaires un mécanisme efficace de gestion des données, en utilisant des techniques telles que le sharding des données et l'échantillonnage pour réduire les besoins de stockage et permettre aux nœuds légers de participer à la validation des données. Par exemple, la technologie de "l'échantillonnage de la disponibilité des données" de Celestia permet aux nœuds de déterminer la disponibilité de l'ensemble des données en échantillonnant une petite quantité de données, permettant ainsi une vérification efficace des données on-chain.
   Le modèle opérationnel blockchain modulaire permet à chaque couche d'être optimisée en fonction de ses propres besoins, évoluant de manière indépendante. Comme les couches n'ont plus besoin de fonctionner sur la même chaîne, les développeurs peuvent sélectionner la chaîne appropriée pour accomplir des tâches spécifiques, permettant ainsi de résoudre les compromis entre la scalabilité, la sécurité et l'efficacité.

Principaux Types

Les blockchains modulaires peuvent être configurées de manière flexible en combinant les couches d'exécution, de consensus, de règlement et de disponibilité des données pour former diverses conceptions structurelles répondant à différentes exigences on-chain. Sur la base de la combinaison de ces modules, les principaux types de blockchains modulaires comprennent les éléments suivants:

1. Architecture de couche 1 et couche 2 La conception modulaire la plus basique de la blockchain est la conception en couches de la couche 1 et de la couche 2. La couche 1 sert de chaîne de base sous-jacente, gérant principalement le consensus et le règlement, tandis que la couche 2 est une chaîne dédiée à l'exécution, utilisant la technologie Rollup pour augmenter la capacité de traitement. Celestia adopte cette approche, prenant en charge plusieurs réseaux de couche 2 (comme Arbitrum et Optimism) qui l'utilisent comme couche de disponibilité des données, améliorant ainsi la scalabilité.
2. Architecture de la couche d'exécution, de règlement et de données Dans cette architecture, les couches d'exécution, de règlement et de disponibilité des données sont davantage découplées. La couche d'exécution se concentre sur le regroupement et le traitement des transactions, la couche de règlement vérifie et stocke l'état final de l'exécution, et la couche de disponibilité des données garantit l'accessibilité des données et la sécurité du stockage. L'indépendance de chaque module est plus forte. Le Validium est une application de cette architecture, représentant une autre forme de Rollup qui traite les transactions hors chaîne avant de soumettre les données à la L1, avec une couche de disponibilité des données distincte.
3. Architecture de regroupement souverain Les regroupements souverains fonctionnent à la fois comme couche d'exécution et de règlement, avec des blocs de données publiés directement sur le regroupement. Contrairement aux regroupements de contrats intelligents, les regroupements souverains gèrent la validité des transactions et l'ordonnancement à travers leurs propres nœuds de validation plutôt que de s'appuyer sur la validation au niveau du contrat intelligent. Les regroupements souverains contrôlent de manière autonome les processus d'exécution et de règlement, tandis que la couche DA assure la disponibilité des données.

Avantages et défis

Avantages:

• Scalabilité améliorée: Chaque module se concentre sur une tâche spécifique, améliorant considérablement le débit de la blockchain sans compromettre la décentralisation.
• Flexibilité et Interopérabilité : La conception modulaire de la blockchain facilite la collaboration entre différents chaînes Layer 1 et Layer 2, permettant aux développeurs de choisir librement des machines virtuelles et des piles technologiques en fonction des besoins réels.
• Prise en charge des applications multifonctionnelles : La structure modulaire permet aux développeurs de créer facilement des applications décentralisées (DApps) efficaces et sécurisées, ouvrant la voie à davantage de possibilités pour divers cas d'utilisation.

Défis:

• Complexité du développement: La conception multi-couche des blockchains modulaires augmente la difficulté de développement et les exigences techniques tant pour les utilisateurs que pour les développeurs, ce qui peut ralentir l'adoption.
• Manque de tests matures : Comparé aux chaînes monolithiques traditionnelles, les blockchains modulaires ont une validation et une vérification limitées dans les applications pratiques. Les chaînes matures ont subi des tests approfondis, tandis que les réseaux modulaires sont encore en train de rattraper leur retard.

Exemples de projet

Celestia: En tant que leader dans l'espace de la blockchain modulaire, Celestia est une blockchain modulaire axée sur la disponibilité des données qui garantit l'accessibilité des données de transaction grâce à l'échantillonnage de la disponibilité des données. Il permet aux réseaux de couche 2, tels que les rollups, de tirer parti de sa fonctionnalité de stockage de données tout en réduisant la charge de la chaîne principale.
Dymension : Dymension propose des “RollApps” blockchain modulaires à déploiement rapide et divise la structure du réseau en front-end et back-end, similaire à l'architecture de pile d'application traditionnelle. Dymension garantit une communication efficace entre les RollApps et tire parti d'un réseau de disponibilité des données pour le stockage et la fourniture de données.

Conclusion

Les blockchains modulaires offrent un nouveau chemin pour l'espace blockchain, améliorant la scalabilité et la flexibilité en modularisant les fonctions clés et posant les bases techniques pour le développement ultérieur de la DeFi et d'autres applications décentralisées. Bien qu'encore au stade initial, les blockchains modulaires promettent de surmonter les défis techniques actuels, offrant de meilleures performances et une sécurité accrue pour les réseaux distribués.