Sharding est une solution pour résoudre le problème de l'évolutivité de la Blockchain ?

Résumé - Sharding est une méthode qui divise un réseau blockchain en plusieurs parties indépendantes, chaque partie traitant des transactions en parallèle pour augmenter la vitesse et l'efficacité. - Cette technologie aide à réduire la charge sur chaque nœud, à diminuer les coûts de participation au réseau, et à augmenter le nombre de transactions pouvant être traitées par seconde. - Le sharding comporte des risques de sécurité tels que des attaques de contrôle sur des segments uniques et la complexité des transactions entre différents segments.

Problème d'Échelle - Le Plus Grand Défi de la Blockchain

La technologie blockchain promettait de révolutionner la façon dont nous gérons les données et échangeons des actifs. Cependant, les réseaux blockchain d'aujourd'hui sont confrontés à un mur : la capacité de traitement limitée. C'est le point qui se situe dans le célèbre “trilemme” de la blockchain - l'équilibre entre trois facteurs : l'évolutivité, la sécurité et la décentralisation. Atteindre les trois en même temps reste une énigme difficile, jusqu'à ce que des solutions stratégiques comme le sharding apparaissent.

Sharding Qu'est-ce que c'est - Diviser pour résoudre

Le sharding provient de la gestion des bases de données traditionnelles, mais est appliqué à la blockchain avec un objectif clair : diviser le travail afin qu'aucun nœud ne soit surchargé.

En substance, le sharding divise le réseau blockchain en “segments” plus petits - chaque segment fonctionne comme une mini blockchain indépendante. Ces segments peuvent traiter des transactions et exécuter des contrats intelligents simultanément, plutôt que d'attendre les uns les autres comme dans un système traditionnel.

Blockchain Traitement des Données - Deux Façons Complètement Différentes

Pour comprendre pourquoi le sharding est important, nous devons saisir comment fonctionne généralement la blockchain :

Méthode traditionnelle (traitement séquentiel): Chaque nœud blockchain doit traiter toutes les transactions, stocker toutes les données et vérifier chaque bloc. Cela garantit une grande sécurité - chaque nœud est une copie complète de la blockchain. Mais le prix à payer est la vitesse : lorsque le volume des transactions augmente, le réseau ralentit car tout doit être traité de manière séquentielle.

Méthode avec sharding (traitement parallèle): Le travail est divisé - le nœud A n'a besoin de traiter la partition 1, le nœud B n'a besoin que de la partition 2, etc. Chaque partition fonctionne de manière indépendante, permettant à plusieurs transactions de s'exécuter simultanément. Résultat : augmentation significative de la vitesse mais la complexité augmente également.

Zones Horizontales Vs Zones Verticales - Pourquoi la Blockchain Choisit-elle Cette Voie

Il existe deux façons de partitionner les données dans une base de données - horizontale et verticale - mais la blockchain privilégie la partition horizontale (horizontal partitioning) que le sharding effectue:

Partitionnement horizontal : Diviser les données par lignes - chaque ligne entre dans une partition différente. Par exemple, la transaction de l'utilisateur A dans la partition 1, l'utilisateur B dans la partition 2. Chaque nœud n'a besoin que d'un sous-ensemble complet de données, sans être fragmenté.

Partition verticale : Divisez les données par colonne - un nœud garde le nom, un autre garde le solde, etc. Cette méthode compromet l'intégrité des données et oblige chaque nœud à se connecter à plusieurs autres parties pour vérification, augmentant ainsi la complexité.

Pourquoi les zones horizontales sont meilleures avec la blockchain :

1. Meilleure extensibilité - Chaque segment peut traiter des transactions de manière indépendante, sans avoir à attendre un autre segment.
2. Moins centralisé - Le nœud n'a pas besoin d'accéder à toutes les données, ce qui réduit les exigences en matière de ressources et permet à de nombreux participants de participer.
3. Meilleure sécurité - Chaque segment contient toujours des données de transaction complètes, garantissant l'intégrité plutôt que de fragmenter l'information.

Avantages Réels du Sharding

Vitesse de Transaction Augmente

Au lieu de traiter les transactions lentement, le sharding permet un traitement parallèle sur des segments. Si le réseau a 64 segments, en théorie, il est possible de traiter 64 fois plus de transactions qu'actuellement.

Un exemple clair : Zilliqa, un réseau blockchain utilisant le sharding, atteint des milliers de transactions par seconde. Cela suffit pour soutenir un grand nombre d'utilisateurs sans provoquer de congestion.

Coût de participation au réseau chute forte

En général, devenir validateur nécessite un ordinateur puissant car il faut stocker l'ensemble de la blockchain. Avec le sharding, vous n'avez besoin de stocker qu'un segment - le travail et le coût chutent considérablement.

Cela démocratise le réseau : non seulement ceux qui ont d'énormes ressources peuvent participer, mais quiconque possède un ordinateur ordinaire a également la chance de devenir un validateur.

Amélioration Globale de la Performance du Réseau

Dans la blockchain traditionnelle, plus il y a de nœuds participants, plus le réseau devient lent car il doit se synchroniser avec tout le monde. Mais avec le sharding, de nouveaux nœuds peuvent participer à un segment spécifique plutôt qu'à l'ensemble du réseau - la performance globale n'est pas affectée et peut même augmenter.

Limitations du Sharding - Les Risques Cachés

Attaque de Contrôle de Segment

La puissance de calcul nécessaire pour contrôler un segment est beaucoup plus petite que celle requise pour contrôler l'ensemble du réseau. Un attaquant n'a besoin que de prendre le contrôle d'un validateur dans un segment ( appelé “contrôle de segment”) pour altérer ou modifier des données. Cela augmente le vecteur d'attaque par rapport à une blockchain sans sharding.

Transaction entre segments très complexes

Lorsque vous envoyez de l'argent du segment A au segment B, la coordination entre les deux segments devient complexe. Si elle n'est pas gérée avec soin, il peut y avoir une situation de “double dépense” - vous dépensez la même pièce deux fois parce que les deux segments ne savent pas qu'ils ont déjà confirmé la transaction.

Incident de disponibilité des données

Si les validateurs dans un segment sont tous hors ligne en même temps, les données de ce segment ne seront pas accessibles. Cela interrompt l'ensemble du réseau car il est impossible de vérifier ou de traiter les transactions du segment.

Équilibre des ressources difficile

Le sharding nécessite un mécanisme complexe d'équilibrage des ressources. S'il n'est pas correctement mis en œuvre, les données peuvent être inégalement réparties entre les segments, ce qui entraîne une surcharge d'un segment tandis qu'un autre reste inactif.

Lag Synchronisation

Lorsque de nombreux nœuds doivent partager et mettre à jour des informations entre eux, la latence du réseau peut augmenter. Si un nœud traite lentement, l'ensemble du processus de synchronisation sera retardé.

Ethereum Met en Pratique le Sharding

Ethereum n'a pas choisi le sharding par hasard. Dans le plan de mise à niveau Ethereum 2.0 ( également appelé Eth2 ou Serenity), le sharding est une partie importante pour résoudre le problème de l'évolutivité.

Actuellement, la mise à niveau se déroule par étapes. La dernière étape (Phase 2) comprendra le déploiement complet du sharding. Les développeurs d'Ethereum espèrent que cela réduira la congestion du réseau et diminuera les coûts de transaction auxquels le réseau est actuellement confronté.

Cependant, Ethereum ne se précipite pas non plus. Étant donné que le sharding entraîne de nombreux défis en matière de sécurité et de décentralisation, l'équipe de développement effectue des tests approfondis et réfléchit soigneusement avant de déployer complètement pour s'assurer qu'il n'y a pas de failles.

Conclusion - L'avenir de la blockchain pourrait dépendre du sharding

Le sharding représente un bond en avant pour surmonter le trilemme impossible de la blockchain. Bien qu'il entraîne de nouvelles complexités, la capacité d'accélérer sans sacrifier la décentralisation est une grande promesse.

Ce n'est pas seulement Ethereum mais de nombreuses autres blockchains explorent également le sharding. Chaque fois qu'un réseau déploie avec succès le sharding, cela aide non seulement ce réseau, mais contribue également à l'expérience de l'ensemble de l'écosystème blockchain.

Mais la clé du succès réside dans la recherche continue, le développement et les tests rigoureux - de la manière dont les meilleures équipes de développement comme Ethereum le font.