Le partage est une technique de mise à l’échelle de la blockchain qui divise le réseau en segments parallèles plus petits appelés fragments. Chaque fragment fonctionne comme une mini blockchain, traitant ses propres transactions et contrats intelligents sans dépendre de la chaîne principale pour chaque tâche. Cette conception distribuée permet à l’ensemble du réseau de gérer plus d’activité à la fois, augmentant à la fois la vitesse et la capacité.
Dans ce guide, nous expliquerons ce qu’est le partage de blockchain, les types, les avantages et tous les autres détails importants à connaître.
1) Pourquoi les blockchains ont besoin d’être partagés
La plupart des premières blockchains ont été construites avec chaque nœud vérifiant la sécurité de chaque transaction. Bien que ce modèle soit fiable, il ne s’adapte pas bien une fois que des milliers d’utilisateurs rejoignent le réseau. Plus de nœuds et de transactions sont ajoutés, plus le système devient lent, ce qui entraîne des délais de confirmation plus longs et des frais plus élevés.
Sharding résout ce problème en répartissant le travail de validation sur plusieurs groupes de nœuds. Au lieu que tous les nœuds traitent la même transaction, chaque partition gère une partie de la charge de travail totale.
Cette conception maintient les blockchains décentralisées mais efficaces, prenant en charge des volumes de transactions plus élevés sans surcharger le système.
2) Comment fonctionne le sharding dans la blockchain
Dans une blockchain fragmentée, les données du réseau sont divisées horizontalement, chaque fragment contenant son propre ensemble de comptes, de contrats et d’historique des transactions. Ces fragments traitent l’activité simultanément, puis envoient des mises à jour à une chaîne de coordination centrale appelée balise ou chaîne racine.
Chaque nœud d’un réseau partitionné est affecté à une partition, stockant seulement une fraction de l’ensemble des données. Cela réduit considérablement les exigences de stockage et de calcul nécessaires pour participer au réseau. Les validateurs alternent entre les fragments au fil du temps, améliorant la sécurité et empêchant tout groupe de contrôler un fragment de manière permanente.
Traitement des transactions parallèles
Le principal avantage du partitionnement est le parallélisme. Étant donné que les fragments fonctionnent indépendamment, plusieurs transactions peuvent être validées simultanément au lieu d’attendre une seule file d’attente globale. Le résultat est un débit considérablement plus élevé, souvent mesuré en milliers de transactions par seconde, comparé à quelques dizaines dans les systèmes non partagés.
Communication entre fragments
Pour maintenir l’unification du réseau, les fragments doivent échanger des données en toute sécurité via un mécanisme de coordination. Lorsqu’une transaction implique des comptes sur différents fragments, le système utilise des protocoles de communication entre fragments pour acheminer les informations en toute sécurité. Cela évite les doubles dépenses et garantit que tous les fragments s’accordent sur l’état global.
3) Types de partitionnement de blockchain
Les développeurs utilisent plusieurs types de partitionnement en fonction de ce qu’ils souhaitent optimiser. Chaque approche répond à différents défis liés au stockage, au calcul et à la validation des transactions. Les trois principaux types sont le partage de réseau, de transaction et d’état.
Partage de réseau
Le partage de réseau divise les nœuds en groupes plus petits qui gèrent des sous-ensembles spécifiques des transactions du réseau. Chaque groupe de partitions valide uniquement les tâches qui lui sont assignées, réduisant ainsi la charge de travail par nœud et augmentant l’efficacité. C’est l’une des formes de partitionnement les plus simples et les plus couramment utilisées.
Cependant, le partitionnement du réseau nécessite l’attribution d’un validateur sécurisé pour empêcher les nœuds malveillants de prendre le contrôle d’un fragment. Les mécanismes de randomisation et de rotation contribuent à garantir une participation équitable et à maintenir la confiance du réseau.
Partagement des transactions
Dans le partage des transactions, les transactions sont regroupées en fonction de règles prédéfinies-telles que les adresses de compte ou les identifiants de contrats intelligents-et traitées par des fragments spécifiques. Cela permet de conserver les données associées et aide le réseau à traiter des milliers de transactions en parallèle. Il est particulièrement efficace pour les blockchains avec une activité utilisateur élevée.
Partagement d’état
Le partage d’état est la forme la plus avancée et se concentre sur la division des données stockées dans la blockchain elle-même. Chaque fragment ne conserve qu’une partie de l’état complet du réseau, comme les soldes des comptes ou les informations sur les contrats intelligents. Cette méthode réduit considérablement les besoins de stockage par nœud et améliore l’évolutivité.
4) Avantages du partitionnement
Le principal avantage du partitionnement est l’évolutivité. En traitant simultanément plusieurs transactions sur plusieurs fragments, les réseaux peuvent augmenter considérablement le débit tout en maintenant les frais à un niveau bas. Cela rend la technologie blockchain plus pratique pour les services financiers, les jeux et les applications d’entreprise qui nécessitent un volume de transactions élevé.
Le partage améliore également l’efficacité en réduisant les exigences matérielles pour les opérateurs de nœuds. Étant donné que chaque nœud stocke moins de données, davantage d’utilisateurs peuvent participer à la validation du réseau sans avoir besoin d’équipement coûteux. Cela permet de maintenir la décentralisation tout en élargissant l’accès à l’écosystème.
5) Défis et risques de sécurité
Bien que le partitionnement améliore les performances, il introduit de nouveaux défis techniques. La nécessité de coordonner les transactions entre les fragments ajoute à la complexité et augmente le risque d’erreurs de synchronisation. Un système mal conçu pourrait souffrir de discordances de données ou de confirmations retardées.
La sécurité est une autre préoccupation majeure car chaque fragment représente un sous-ensemble plus petit du réseau. Si les attaquants contrôlent suffisamment de validateurs dans un seul fragment, ils pourraient manipuler ses données. Les développeurs de blockchain contrent cela en faisant tourner les validateurs et en utilisant le caractère aléatoire cryptographique pour sécuriser les attributions de fragments.
6) Exemples de partitionnement en pratique
La feuille de route d’Ethereum comprend une mise à niveau majeure connue sous le nom de Danksharding, qui étend sa phase initiale de partitionnement de données. Danksharding permettra à Ethereum de traiter efficacement de grandes quantités de données tout en prenant en charge les cumuls de couche 2. Cette approche hybride vise à combiner évolutivité et décentralisation robuste.
D’autres projets comme NEAR Protocol et Zilliqa utilisent déjà le sharding avec succès. NEAR utilise un partitionnement d’état dynamique qui s’ajuste en fonction de la charge du réseau, tandis que Zilliqa a été l’une des premières blockchains publiques à démontrer des gains de débit réels grâce à la validation basée sur les fragments.
7) Sharding par rapport à d’autres solutions d’évolutivité
Le partage diffère des méthodes de mise à l’échelle hors chaîne telles que les rollups ou les sidechains. Les rollups traitent les transactions en dehors de la chaîne principale et publient périodiquement les résultats, tandis que le partitionnement restructure la couche de base elle-même. Cela fait du partitionnement une solution fondamentale qui augmente de manière permanente la capacité du réseau.
En pratique, la plupart des blockchains combineront les deux approches. Le partage peut gérer de gros volumes de données au niveau principal, tandis que les solutions de couche 2 gèrent les charges de travail spécifiques aux applications. Ensemble, ils forment un système multicouche capable de répondre à la demande mondiale.
8) L’avenir du sharding dans la blockchain
Le sharding continue d’évoluer à mesure que les développeurs affinent sa conception et améliorent la communication entre fragments. Les innovations à venir telles que Proto-Danksharding dans l’EIP-4844 d’Ethereum visent à rendre la disponibilité des données plus rapide et moins chère. Ces mises à jour jettent les bases d’une adoption généralisée de la blockchain à l’échelle du Web.
Au-delà d’Ethereum, la recherche sur les preuves sans connaissance et les architectures modulaires pourrait encore améliorer l’efficacité du sharding. La combinaison du partitionnement avec l’agrégation de preuves ou des modèles de consensus hybrides peut résoudre le trilemme de longue date de la blockchain que sont l’évolutivité, la sécurité et la décentralisation.
Principaux points à retenir
Le partage divise une blockchain en fragments plus petits qui peuvent traiter les transactions en parallèle, améliorant ainsi considérablement l’évolutivité. Il permet des vitesses de transaction plus rapides, des frais réduits et une meilleure répartition des ressources sans sacrifier la décentralisation. Cependant, cela introduit également des défis complexes en matière de coordination et de sécurité que les développeurs doivent résoudre avec soin.
Alors que des projets comme Ethereum, NEAR et Zilliqa continuent d’affiner leurs implémentations, le sharding apparaît comme la pierre angulaire de la conception de blockchain de nouvelle génération. Les progrès futurs promettent une efficacité et une flexibilité encore plus grandes, ouvrant la voie à des systèmes décentralisés mondiaux et évolutifs.
