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Qu’est-ce que le trilemme de la blockchain ?

Posté le Oct 20, 2023
Qu’est-ce que le trilemme de la blockchain ?

La technologie blockchain, qui trouve ses racines dans les travaux révolutionnaires des pionniers de la cryptographie, a transformé à jamais le paysage des transactions numériques et du stockage de données. Son essor a toutefois été marqué par un défi complexe, souvent appelé le trilemme de la blockchain.

Conceptualisé par Vitalik Buterin , cofondateur influent d'Ethereum, le trilemme de la blockchain délimite l'équilibre entre les trois piliers fondamentaux des systèmes blockchain : la sécurité , l'évolutivité et la décentralisation .

La sécurité est primordiale et souligne la nécessité de mesures imprenables pour contrecarrer les menaces potentielles émanant d’acteurs malveillants visant à saper le système. Dans le même temps, l'évolutivité, c'est-à-dire la capacité du système à gérer les augmentations des volumes de transactions et la participation des utilisateurs sans augmentation indue des frais ni décalage dans les délais de transaction, reste tout aussi vitale. À la base, la décentralisation incarne la philosophie de la blockchain. Il garantit une répartition démocratique du contrôle, éliminant la possibilité d’une influence ou d’une domination indue de la part d’une entité ou d’un groupe en particulier.

La relation complexe entre ces piliers suggère que le renforcement de l’un pourrait, par inadvertance, compromettre les autres. Cette dynamique pose un casse-tête complexe aux architectes de la blockchain, nécessitant souvent des compromis pour assurer une interaction harmonieuse entre les trois.

Même s’il existe un sentiment d’optimisme palpable, le sentiment général au sein de la communauté blockchain reste prudemment divisé. De nombreux experts affirment que parvenir à un mélange parfait de sécurité, d’évolutivité et de décentralisation pourrait rester un objectif difficile à atteindre, du moins à l’horizon prévisible.

La sécurité : première pierre angulaire du trilemme de la blockchain

En approfondissant les facettes fondamentales du trilemme de la blockchain, la sécurité s’impose comme un pilier essentiel dans la vaste étendue de la technologie blockchain. Compte tenu de l’architecture décentralisée des blockchains, il devient impératif de renforcer leurs défenses contre les violations potentielles par des adversaires malveillants. Cette tâche devient de plus en plus complexe lorsqu'on reconnaît l'absence d'un organe directeur centralisé responsable de la sécurité de la plateforme.

L'une des blockchains les plus renommées et pionnières, Bitcoin, utilise un mélange sophistiqué de techniques cryptographiques associé à un modèle consensuel appelé preuve de travail. Ce système ingénieux garantit que chaque bloc de données est entrelacé de manière sécurisée, formant une chaîne immuable. Toute modification non autorisée des données de la chaîne devient immédiatement visible sur l'ensemble du réseau, garantissant une détection rapide. Un aspect essentiel du renforcement de la sécurité réside dans le taux de participation ; un réseau plus étendu avec un nombre plus élevé de nœuds ou de participants renforce intrinsèquement sa résistance aux menaces potentielles. Il s'agit d'un principe ancré dans l'idée selon laquelle l'augmentation du nombre de participants dilue la concentration du pouvoir, neutralisant ainsi efficacement les menaces comme la fameuse attaque des 51 %.

Néanmoins, alors que nous soulignons l’importance de la sécurité, il est essentiel de reconnaître sa relation complexe avec les deux autres composantes du trilemme : la décentralisation et l’évolutivité. Donner la priorité à la sécurité pourrait par inadvertance mettre à rude épreuve ces autres éléments, soulignant le délicat exercice d’équilibre auquel sont confrontés les développeurs et les architectes de la blockchain.

L’évolutivité : la deuxième pierre angulaire du trilemme de la blockchain

En nous concentrant sur le prochain élément crucial du trilemme de la blockchain, l’évolutivité apparaît comme une préoccupation primordiale dans le paysage évolutif de la conception de la blockchain. Essentiellement, l'évolutivité résume la capacité d'une blockchain à gérer une augmentation des volumes de transactions et l'engagement des utilisateurs sans retards indus ni coûts de transaction exorbitants.

De nombreuses initiatives blockchain nourrissent des ambitions d’adoption mondiale, nécessitant des infrastructures suffisamment robustes pour répondre de manière transparente à des milliards d’utilisateurs. Pourtant, la recherche de l’évolutivité se heurte souvent à la nécessité primordiale de respecter les deux autres principes du trilemme : la sécurité et la décentralisation.

Les compromis entre ces piliers deviennent évidents lorsqu’on examine des réseaux comme Bitcoin. Avec sa capacité limitée à environ sept transactions par seconde, il est nettement dépassé par ses homologues centralisés tels que Visa, qui affiche un débit stupéfiant de 24 000 transactions par seconde. Cet écart provient de l'architecture fondamentale de la blockchain, où chaque transaction est validée par plusieurs nœuds et est régie par des algorithmes de consensus comme la preuve de travail, réputés pour leur sécurité mais notoirement sujets à la latence.

La communauté blockchain, dans sa quête incessante d’évolutivité sans compromettre l’intégrité, recherche et expérimente avec ferveur des solutions innovantes. Parmi ceux-ci figurent des concepts tels que le partage, qui divise le réseau en segments plus petits et plus gérables ; des méthodologies consensuelles alternatives qui privilégient la vitesse sans compromettre la sécurité ; et les protocoles de couche 2, conçus pour fonctionner au-dessus de la blockchain principale et accélérer le traitement des transactions.

Décentralisation : troisième pierre angulaire du trilemme de la blockchain

La décentralisation constitue le trait emblématique de la technologie blockchain, la distinguant nettement de ses homologues centralisées. Dans un cadre décentralisé, le pouvoir et le contrôle sont équitablement répartis entre tous les participants, ce qui rend les organes directeurs centraux superflus. Cette approche démocratisée amplifie la transparence et l'équité du système, tout en le protégeant contre une éventuelle censure et une ingérence extérieure indue.

Cependant, le chemin vers une véritable décentralisation est semé d’embûches. Par exemple, à mesure que le nombre de participants au sein du réseau augmente, parvenir à un consensus devient une affaire de plus en plus complexe, ralentissant souvent les vitesses de transaction et posant ainsi des problèmes d'évolutivité.

De plus, si la décentralisation démocratise le contrôle, elle ouvre également la porte à des vulnérabilités potentielles. Un réseau largement décentralisé pourrait par inadvertance réduire les obstacles à l’infiltration d’acteurs malveillants, augmentant ainsi le risque d’attaques ou de compromissions coordonnées. Il s'agit d'un équilibre délicat à trouver, garantissant une participation généralisée tout en préservant l'intégrité et la résilience du réseau.

Ajouter l'évolutivité et la menace qu'elle présente pour la sécurité

Dans le domaine de la blockchain, considérez chaque fragment de données comme ayant un poids spécifique. À mesure que l’accumulation de données augmente, le poids augmente, ralentissant le mouvement des données. Pour optimiser et assurer la fluidité, il est crucial de constamment mettre à jour et affiner ces données. Une approche potentielle pour y parvenir consiste à restreindre l’étendue de la distribution de la blockchain.

Cependant, cette restriction, bien que bénéfique pour la gestion des données, peut réduire les barrières de protection contre les adversaires potentiels visant à infiltrer le réseau. Un réseau condensé peut offrir à ces entités malveillantes une voie plus simple pour prendre le contrôle, leur permettant ainsi de modifier potentiellement les données de la blockchain. Un tel scénario souligne les compromis inhérents à l’examen de l’évolutivité au sein de la trinité de principes de la blockchain.

Mais quelle est la motivation derrière la mise à l’échelle des blockchains ?

Pensez à la frustration d’être coincé dans un embouteillage. Une telle congestion est due au fait que les routes ne sont pas conçues pour accueillir simultanément le grand nombre de véhicules. De la même manière, imaginez subir de telles impasses à chaque fois qu’une transaction est initiée. Avec un afflux de transactions, le réseau devient inondé, entraînant un goulot d'étranglement dans les processus de validation. Il en résulte un système non seulement lent, mais fondamentalement inefficace.

Essentiellement, pour que la blockchain soit largement acceptée et intégrée, son évolutivité n’est pas négociable. Sans la capacité d’évoluer, les blockchains risquent d’être éclipsées par les plateformes traditionnelles en termes d’efficacité, de vitesse de transaction et d’expérience utilisateur globale.

Cela signifie-t-il que pour atteindre l’évolutivité, une initiative blockchain doit faire des compromis sur la sécurité ou la décentralisation ? La réponse n'est pas aussi simple.

La recherche d'une solution

Relever le défi complexe de l’évolutivité de la blockchain a donné naissance à une pléthore de solutions innovantes au sein du secteur. En fonction de la structure fondamentale d'un projet et de sa dépendance à l'égard d'autres projets (comme la manière dont une dApp s'appuie sur Ethereum), les solutions proposées ont été diverses et offrent un potentiel important pour de futures améliorations du réseau.

Sans approfondir techniquement, plusieurs solutions pionnières ont vu le jour, notamment :

Ethereum 2.0 : adopter le partage et les cumuls

Le Sharding a gagné du terrain, en particulier pour les projets autonomes comme Ethereum. À la base, le sharding divise les transactions de la blockchain en morceaux plus petits et gérables, accélérant ainsi leur traitement. Cette division facilite le traitement simultané des transactions, atténuant ainsi les goulots d'étranglement potentiels. L'intégrité des données reste intacte, car ces fragments communiquent et se synchronisent en permanence avec la blockchain principale.

Les rollups, quant à eux, regroupent plusieurs transactions en un seul lot hors chaîne, accompagné de preuves de validation, avant de les incorporer dans la chaîne principale. À l’instar du covoiturage, les cumuls rationalisent les données, atténuant la congestion et augmentant la vitesse des transactions.

Le réseau Lightning : exploiter les canaux d'État

Surnommé solution « couche 2 », le réseau Lightning se superpose au réseau blockchain principal. En prenant Bitcoin comme exemple, sa popularité a entraîné des défis en termes de rythme et de coûts de transaction. Le Lightning Network propose une méthode transactionnelle alternative, évitant le besoin d'un engagement direct avec la chaîne principale de Bitcoin.

Les canaux étatiques facilitent les transactions directes, rapides et rentables entre les participants. Cela revient à ouvrir un onglet, où les transactions se produisent « hors chaîne » jusqu'à la fermeture du canal. Seuls les détails d'ouverture et de fermeture sont relayés vers la blockchain principale, garantissant ainsi l'efficacité. Les contrats intelligents soutiennent ces canaux, garantissant la sécurité des transactions.

Polkadot : la fusion des chaînes de relais et des parachaines

Polkadot envisage un écosystème collaboratif de blockchains interconnectées. Au cœur de son architecture se trouve la « chaîne de relais », qui fait office de moelle épinière du réseau. Des « parachains », des blockchains individuelles, s'accrochent à cette chaîne relais.

Cette structure favorise une gouvernance autonome au sein de chaque chaîne, favorisant l'évolutivité, tout en renforçant collectivement la sécurité grâce à une collaboration unifiée.

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