Ethereum fête ses 10 ans — Il est temps de dépasser le trilemme

Les systèmes décentralisés tels que le réseau électrique et le World Wide Web ont évolué en résolvant les goulets d'étranglement liés à la communication. Les blockchains, une réussite du design décentralisé, devraient suivre le même schéma, mais les contraintes techniques initiales ont conduit beaucoup à assimiler décentralisation à inefficacité et à performance lente.

Alors qu’Ethereum fête ses 10 ans ce juillet, il est passé d’un terrain de jeu pour développeurs à l’épine dorsale de la finance onchain. Alors que des institutions telles que BlackRock et Franklin Templeton lancent des fonds tokenisés, et que les banques déploient des stablecoins, la question est désormais de savoir s’il peut évoluer pour répondre à la demande mondiale — où les charges de travail importantes et les temps de réponse en millisecondes sont essentiels.

Pour toute cette évolution, une hypothèse demeure : celle selon laquelle les blockchains doivent faire un compromis entre décentralisation, scalabilité et sécurité. Ce « trilemme de la blockchain » a façonné la conception des protocoles depuis le bloc de genèse d’Ethereum.

Le trilemme n’est pas une loi de la physique ; c’est un problème de conception que nous commençons enfin à savoir résoudre.

État des lieux des blockchains évolutives

Co-fondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin identifié trois propriétés pour la performance de la blockchain : décentralisation (nombreux nœuds autonomes), sécurité (résilience face aux actes malveillants) et scalabilité (vitesse des transactions). Il a introduit le « Trilemme de la Blockchain », suggérant que l'amélioration de deux affaiblit généralement la troisième, en particulier la scalabilité.

Ce cadre a façonné la trajectoire d’Ethereum : l’écosystème a privilégié la décentralisation et la sécurité, construisant pour la robustesse et la tolérance aux pannes à travers des milliers de nœuds. Mais les performances ont été en retard, avec des délais dans la propagation des blocs, le consensus et la finalité.

Pour maintenir la décentralisation tout en évoluant, certains protocoles sur Ethereum réduisent la participation des validateurs ou responsabilités du réseau shard ; Rollups Optimistes, exécution des transactions hors chaîne et s’appuient sur des preuves de fraude pour préserver l’intégrité ; les architectures de couche 2 visent à compresser des milliers de transactions en une seule engagée sur la chaîne principale, déchargeant ainsi la pression sur la scalabilité mais introduisant des dépendances vis-à-vis de nœuds de confiance.

La sécurité reste primordiale, à mesure que les enjeux financiers augmentent. Les échecs proviennent des temps d'arrêt, de la collusion ou des erreurs de propagation des messages, entraînant l'arrêt du consensus ou la double dépense. Pourtant, la plupart des solutions de mise à l'échelle reposent sur une performance au mieux, plutôt que sur des garanties au niveau du protocole. Les validateurs sont incités à accroître la puissance de calcul ou à s'appuyer sur des réseaux rapides, mais ne disposent pas de garanties quant à l'exécution des transactions.

Cela soulève d'importantes questions pour Ethereum et l'industrie : Pouvons-nous avoir la certitude que chaque transaction sera finalisée sous charge ? Les approches probabilistes sont-elles suffisantes pour soutenir des applications à l'échelle mondiale ?

Alors qu'Ethereum entre dans sa deuxième décennie, répondre à ces questions sera crucial pour les développeurs, les institutions et les milliards d'utilisateurs finaux qui dépendent des blockchains pour fonctionner.

La décentralisation comme force, et non comme limitation

La décentralisation n’a jamais été la cause de la lenteur de l’UX sur Ethereum, c’est la coordination du réseau qui l’était. Avec une ingénierie appropriée, la décentralisation devient un avantage en termes de performance et un catalyseur de mise à l’échelle.

Il semble intuitif qu'un centre de commandement centralisé surpasse un centre entièrement distribué. Comment ne serait-il pas préférable d'avoir un contrôleur omniscient supervisant le réseau ? C'est précisément ici que nous souhaitons démystifier les suppositions.

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Cette conviction a commencé il y a des décennies chez le Professeur Medard laboratoire au MIT, pour rendre les systèmes de communication décentralisés optimalement prouvables. Aujourd'hui, avec Codage en Réseau Linéaire Aléatoire (RLNC), cette vision est finalement réalisable à grande échelle.

Entrons dans le technique.

Pour résoudre le problème de la scalabilité, nous devons d'abord comprendre où se produit la latence : dans les systèmes blockchain, chaque nœud doit observer les mêmes opérations dans le même ordre afin de constater la même séquence de changements d'état à partir de l'état initial. Cela nécessite un consensus — un processus où tous les nœuds s'accordent sur une seule valeur proposée.

Les blockchains comme Ethereum et Solana utilisent un consensus basé sur un leader avec des créneaux horaires prédéterminés au cours desquels les nœuds doivent parvenir à un accord, appelons cela « D ». Choisir un D trop grand ralentit la finalité ; le choisir trop petit fait échouer le consensus ; cela crée un compromis persistant en matière de performance.

Dans l'algorithme de consensus d'Ethereum, chaque nœud tente de communiquer sa valeur locale aux autres, à travers une série d'échanges de messages via la propagation Gossip. Cependant, en raison de perturbations du réseau, telles que la congestion, les goulots d'étranglement, le débordement de mémoire tampon ; certains messages peuvent être perdus ou retardés et certains peuvent être dupliqués.

De tels incidents augmentent le temps de propagation de l'information et, par conséquent, parvenir au consensus entraîne inévitablement de grands créneaux D, en particulier dans les réseaux plus étendus. Pour assurer la montée en charge, de nombreuses blockchains limitent la décentralisation.

Ces blockchains exigent une attestation de la part d’un certain seuil de participants, comme les deux tiers des mises, pour chaque tour de consensus. Pour atteindre la scalabilité, nous devons améliorer l’efficacité de la diffusion des messages.

Avec le codage linéaire en réseau aléatoire (RLNC), nous visons à améliorer la scalabilité du protocole, en répondant directement aux contraintes imposées par les implémentations actuelles.

Décentraliser pour Grandir : La Puissance de RLNC

Codage Linéaire Aléatoire en Réseau (RLNC) est différent des codes réseau traditionnels. Il est sans état, algébrique et entièrement décentralisé. Au lieu de tenter de microgérer le trafic, chaque nœud mélange indépendamment des messages codés ; cependant, il obtient des résultats optimaux, comme si un contrôleur central orchestrait le réseau. Il a été prouvé mathématiquement qu'aucun ordonnanceur centralisé ne surpasserait cette méthode. Cela n’est pas courant dans la conception des systèmes, et c’est ce qui rend cette approche si puissante.

Au lieu de retransmettre des messages bruts, les nœuds équipés de RLNC divisent et transmettent les données des messages sous forme d’éléments codés en utilisant des équations algébriques sur des corps finis. Le RLNC permet aux nœuds de récupérer le message original en utilisant seulement un sous-ensemble de ces éléments codés ; il n’est pas nécessaire que chaque message arrive.

Il évite également la duplication en permettant à chaque nœud de mélanger ce qu’il reçoit en de nouvelles combinaisons linéaires uniques en temps réel. Cela rend chaque échange plus informatif et résilient face aux retards ou pertes du réseau.

Avec les validateurs Ethereum testant désormais le RLNC via OptimumP2P — y compris Kiln, P2P.org et Everstake — ce changement n’est plus hypothétique. Il est déjà en cours.

Ensuite, les architectures basées sur RLNC et les protocoles pub-sub seront intégrés à d'autres blockchains existantes, les aidant à évoluer avec un débit plus élevé et une latence réduite.

Un appel à une nouvelle référence industrielle

Si Ethereum doit servir de fondement à la finance mondiale lors de sa deuxième décennie, il doit dépasser des hypothèses dépassées. Son avenir ne sera pas défini par des compromis, mais par une performance vérifiable. Le trilemme n’est pas une loi de la nature, c’est une limitation d’un ancien design, une limite que nous avons désormais le pouvoir de surmonter.

Pour répondre aux exigences de l’adoption dans le monde réel, nous avons besoin de systèmes conçus avec la scalabilité comme principe de premier ordre, soutenus par des garanties de performance démontrables, et non des compromis. RLNC offre une voie à suivre. Avec des garanties de débit fondées mathématiquement dans des environnements décentralisés, c’est une base prometteuse pour un Ethereum plus performant et réactif.

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