La route de l'évolutivité d'Ethereum : Analyse de The Surge

Les cofondateurs d'Ethereum ont récemment publié une série d'articles sur le développement futur d'Ethereum, dont la partie The Surge se concentre sur l'évolutivité et le développement à long terme d'Ethereum. La feuille de route technique de cette phase montre comment Ethereum va se transformer en un protocole capable de gérer une demande énorme de ( TPS atteignant 100 000+ ) tout en maintenant la décentralisation et la sécurité.

Vision centrale d'Ethereum

Ethereum vise à devenir la couche de base de l'internet décentralisé. En prenant en charge des applications décentralisées complexes grâce aux contrats intelligents, elle devient la blockchain de choix pour les développeurs souhaitant construire des applications DeFi, NFT, etc.

Cependant, Ethereum présente des limitations en matière d'évolutivité. L1 ne peut traiter que 15 à 30 transactions par seconde, bien en deçà des réseaux de paiement traditionnels. Cela entraîne des frais de gas élevés en cas de congestion du réseau, limitant la capacité d'Ethereum à devenir une infrastructure mondiale. The Surge a justement été conçu pour résoudre ce problème.

Les principaux objectifs de The Surge incluent :

• Ethereum L1+L2 atteint 100,000+ TPS
• Maintenir la décentralisation et la robustesse de L1
• Au moins une partie des L2 hérite entièrement des propriétés fondamentales d'Ethereum
• Maximiser l'interopérabilité entre les L2

L'avenir centré sur les rollups

Le plan Surge vise principalement à améliorer l'évolutivité grâce à des solutions L2, le rollup étant essentiel à cet égard. Cette feuille de route propose une division simple des tâches : Ethereum L1 se concentre sur le fait de devenir une couche de base puissante et décentralisée, tandis que L2 prend en charge la mission d'aider l'écosystème à s'étendre.

Les Rollups regroupent les transactions hors chaîne et les soumettent ensuite au réseau principal, augmentant considérablement le débit tout en maintenant la sécurité et la décentralisation. Cela peut améliorer l'évolutivité d'Ethereum à plus de 100 000 TPS, permettant ainsi de gérer des applications à l'échelle mondiale.

Le Rollup n'est pas seulement une solution temporaire, mais aussi un plan d'expansion à long terme. Ethereum 2.0 a réduit la consommation d'énergie en passant de PoW à PoS grâce à The Merge, et le rollup est considéré comme la prochaine étape importante.

Cette année, la feuille de route centrée sur les rollups a obtenu des résultats importants : le lancement des blobs EIP-4844 a considérablement augmenté la bande passante des données L1 et plusieurs rollups EVM ont atteint la première phase. Chaque L2 existe en tant que fragment avec ses propres règles et logiques, et la diversité de la mise en œuvre des fragments est désormais une réalité.

Échantillonnage de la disponibilité des données ( DAS ) de développement supplémentaire

L'échantillonnage de la disponibilité des données ( DAS ) est un autre aspect clé de The Surge, visant à résoudre les problèmes de disponibilité des données. Dans un réseau décentralisé, il est essentiel que tous les nœuds puissent vérifier les données sans avoir à stocker ou à télécharger tout le contenu.

DAS permet aux nœuds de vérifier les données sans accéder à l'ensemble complet des données, améliorant ainsi l'évolutivité et l'efficacité.

DAS a deux formes principales : PeerDAS et 2D DAS. PeerDAS devrait renforcer la sécurité des rollups. 2D DAS effectue non seulement un échantillonnage aléatoire à l'intérieur des blobs, mais aussi entre les blobs. En utilisant les propriétés linéaires des engagements KZG, il étend l'ensemble des blobs dans le bloc grâce à de nouveaux blobs virtuels, qui codent les mêmes informations redondantes.

Grâce à DAS, Ethereum peut traiter un plus grand volume de données, permettant des rollups plus rapides et moins chers, sans compromettre la décentralisation. Il faudra encore travailler pour déterminer la version idéale du DAS 2D et prouver ses attributs de sécurité.

Le chemin de réalité à long terme peut inclure :

1. Mettre en œuvre un DAS 2D idéal
2. Maintenir l'utilisation de 1D DAS, sacrifiant l'efficacité de la bande passante d'échantillonnage, pour la simplicité et la robustesse en acceptant une limite de données plus basse.
3. Abandonner DA et accepter complètement Plasma comme principale architecture Layer 2.

Il est à noter que même si l'on décide d'étendre directement l'exécution sur la couche L1, ces choix existent également. Car si L1 doit traiter un grand nombre de TPS, les blocs deviendront très grands, et les clients devront vérifier efficacement leur validité, ce qui les obligera à utiliser des technologies similaires à celles des rollups sur la couche L1.

Plasma et autres solutions

En plus de Rollup, Plasma est une autre solution L2. Plasma crée des sous-chaînes qui traitent les transactions indépendamment de la chaîne principale, soumettant régulièrement des résumés à la chaîne principale. Les opérateurs envoient aux utilisateurs des preuves de changement d'état des actifs sous forme de branches Merkle. Les utilisateurs peuvent retirer des actifs en fournissant des branches Merkle.

Même si des problèmes de disponibilité des données surviennent, les utilisateurs peuvent toujours récupérer leurs actifs en extrayant l'état le plus récent disponible. Si une branche invalide est soumise, la propriété des actifs peut être déterminée par le mécanisme de défi sur la chaîne.

Bien que le développement de Plasma soit en retard par rapport à rollup, il est toujours considéré comme faisant partie de la boîte à outils d'évolutivité d'Ethereum.

De plus, l'amélioration des technologies de compression des données et des preuves cryptographiques est également à l'étude pour augmenter l'efficacité des rollups et d'autres solutions L2. L'idée est de compresser les données autant que possible tout en garantissant que les informations nécessaires sont disponibles pour vérification. Ces améliorations technologiques joueront probablement un rôle clé dans le processus d'atteinte d'un plus grand débit sur Ethereum.

Amélioration de l'interopérabilité inter-L2

Les principaux défis auxquels fait face l'écosystème L2 actuel sont la faible interopérabilité entre les L2. Les domaines clés pour améliorer l'interopérabilité comprennent :

• Adresse de la chaîne spécifique : l'adresse doit contenir des informations sur la chaîne, simplifiant le processus d'envoi entre L2.
• Demande de paiement sur une chaîne spécifique : méthode standardisée pour créer des demandes de paiement inter-chaînes
• Échange inter-chaînes et paiement des Gas : établir un protocole ouvert standardisé pour exprimer les opérations inter-chaînes
• Client léger : Les utilisateurs doivent pouvoir vérifier la chaîne avec laquelle ils interagissent, et ne pas se fier uniquement aux fournisseurs RPC.
• Pont de jetons partagé : créer une gestion Rollup minimaliste partagée pour les soldes de jetons inter-L2, réduisant le coût des transferts.
• Synchronisation combinatoire : permet des appels synchrones entre L2 et L1 ou plusieurs L2, améliorant l'efficacité de la DeFi.

Ces améliorations font face à un dilemme de temporalité et de niveaux de standardisation. Une standardisation prématurée pourrait ancrer des solutions médiocres, tandis qu'une standardisation trop tardive pourrait entraîner une fragmentation inutile. Dans certains cas, il existe deux solutions : des options faciles à mettre en œuvre à court terme et des solutions idéales à long terme mais chronophages. Ce n'est pas seulement un problème technique, mais nécessite également une coopération sociale entre L2, portefeuilles et L1.

Continuer d'étendre Ethereum L1

Il est toujours très précieux d'étendre L1 lui-même et de s'assurer qu'il peut accueillir plus de cas d'utilisation. Il existe trois stratégies d'extension de L1 :

1. Améliorer la technologie pour faciliter la vérification de L1, puis augmenter la limite de Gas.
2. Réduire les coûts d'exploitation spécifiques, augmenter la capacité moyenne sans augmenter le risque du pire scénario.
3. Rollups natifs ( créent plusieurs copies parallèles de l'EVM )

Ces stratégies ont chacune leurs compromis. Les rollups natifs présentent les mêmes faiblesses en termes de composabilité que les rollups ordinaires. Augmenter la limite de Gas peut affaiblir d'autres avantages, comme l'augmentation du ratio d'utilisateurs de nœuds de validation. Selon la méthode de mise en œuvre, réduire le coût de certaines opérations EVM peut accroître la complexité globale.

Décentralisation et sécurité

Équilibrer la scalabilité et la décentralisation est un sujet important. De nombreux projets sacrifient la décentralisation pour obtenir un débit plus élevé, mais Ethereum s'engage à maintenir sa promesse de décentralisation tout en se développant. Les Rollups et le DAS sont considérés comme des moyens d'atteindre cet objectif, garantissant que tout le monde peut exécuter des nœuds et protéger le réseau de manière véritablement décentralisée.

Plus la scalabilité est élevée, plus la responsabilité en matière de sécurité est grande. Il est essentiel de garantir la non-fiduciarité du système rollup. La maturité de ces technologies nécessite des tests rigoureux et des itérations, en particulier lors de l'adoption à grande échelle.

Perspectives d'avenir pour The Surge

La vision future d'Ethereum est non seulement d'être évolutif, mais aussi de rester entièrement décentralisé, sécurisé et durable. Cela inclut l'extension de L1 via des rollups et DAS, la construction d'algorithmes de consensus plus efficaces, l'amélioration des outils de développement, ainsi que la promotion d'un écosystème de dApps florissant.

Malgré une feuille de route optimiste, des défis subsistent. La mise en œuvre à grande échelle des rollups, l'assurance de la sécurité des L2 et la préparation pour un futur quantique sont des tâches complexes. Si ces obstacles sont surmontés avec succès, Ethereum consolidera sa position en tant que cœur du Web3.

Ethereum se concentre sur l'évolutivité sans sacrifier la décentralisation, ce qui le rend unique dans le domaine en pleine expansion de la blockchain. The Surge, s'il réussit, pourrait à nouveau transformer le paysage technologique de la blockchain dans les années à venir.