Qu'est-ce que la phase "Surge" dans la mise à niveau Ethereum 2.0 ?

Ethereum continue d’évoluer avec sa prochaine mise à jour majeure, The Surge. Cette phase vise à améliorer l’évolutivité sans compromettre la décentralisation ou la sécurité. Dans le cadre de la vision à long terme d’Ethereum, The Surge augmentera la capacité du réseau à plus de 100 000 transactions par seconde (TPS) sur Layer 1 et Layer 2. Cet article explique tout ce que vous devez savoir sur la prochaine étape d’Ethereum pour devenir la blockchain la plus évolutive et efficace.

 

The Surge fait référence à l’évolution d’Ethereum vers l’évolutivité, principalement via des solutions Layer 2 (L2) et des rollups. Le fondateur d’Ethereum, Vitalik Buterin, a introduit ce concept dans le cadre de la feuille de route d’Ethereum pour rendre le réseau plus rapide et plus efficace. L’objectif principal est de gérer davantage de transactions tout en maintenant la décentralisation, la sécurité et l’interopérabilité.

 

Actuellement, Ethereum traite environ 15 à 30 TPS sur sa couche de base. Bien que cela fonctionne pour de nombreuses applications, cela provoque des congestions lors des périodes de pointe, entraînant des frais de gaz plus élevés. The Surge vise à résoudre ces goulets d’étranglement, améliorant ainsi la capacité d’Ethereum à prendre en charge des applications à l’échelle mondiale.

 

Caractéristiques clés de The Surge

Feuille de route de The Surge | Source : Vitalik Buterin 

 

1. 100 000+ TPS sur les réseaux L1 et L2 : Avec les rollups Layer 2, Ethereum peut traiter plus de 100 000 transactions par seconde. Les rollups regroupent de nombreuses transactions et les soumettent à la blockchain Ethereum, améliorant ainsi le débit et réduisant les frais de gaz.

2. Décentralisation et sécurité : The Surge garantit qu’Ethereum reste décentralisé en permettant aux utilisateurs de gérer des nœuds avec des ressources minimales. Des preuves cryptographiques avancées, telles que les SNARKs, renforceront la nature sans confiance d’Ethereum.

3. Amélioration de la disponibilité des données grâce au DAS (échantillonnage de disponibilité des données) : Le DAS permet aux nœuds de vérifier les données sans tout télécharger. Cela améliore l’efficacité et soutient la croissance des solutions L2.

La voie d’Ethereum vers les 100 000 TPS

La capacité actuelle d’Ethereum est d’environ 15 à 30 TPS sur la couche 1. Cependant, avec les rollups et le DAS, le réseau vise à dépasser les 100 000 TPS. Vitalik Buterin souligne qu’Ethereum devrait se ressentir comme un écosystème unique, et non comme une collection de blockchains fragmentées.

 

Cela implique une meilleure interopérabilité inter-chaînes entre les couches 2 (L2) et une expérience utilisateur fluide. La feuille de route d’Ethereum se concentre sur la création d’un réseau où le transfert d’actifs entre les couches est aussi simple que l’envoi d’ETH entre des wallets.

 

The Surge d’Ethereum comprend plusieurs étapes, avec un accent sur des mises à jour continues à travers la couche 1 et la couche 2. Voici le calendrier prévu basé sur les mises à jour récentes et la feuille de route :

 

1. T1 2024 – Mise à niveau Dencun (Lancement du Proto-Danksharding)

• Introduction du Proto-Danksharding (EIP-4844) pour améliorer la disponibilité des données grâce aux « blobs » de données.

• Pose les bases pour une mise à l'échelle accrue des rollups.

• Les solutions Ethereum Layer 2 commencent à exploiter une meilleure disponibilité des données pour des transactions plus rapides et moins coûteuses.

2. 2024–2025 – Expansion des rollups et maturation des systèmes de preuve

• Les rollups comme Arbitrum, Optimism, et zkSync mettront en œuvre des mises à jour pour améliorer l'évolutivité.

• De nouvelles preuves cryptographiques (par exemple, SNARKs) amélioreront la décentralisation des rollups.

• Les systèmes de Data Availability Sampling (DAS) tels que PeerDAS et 2D DAS s'étendront pour supporter un débit de transactions plus élevé.

3. Fin 2025 – Optimisation des frais de gas et améliorations de la couche 1

• Introduction de l'EOF (Ethereum Object Format) pour une exécution plus efficace des contrats intelligents.

• Adoption potentielle d'une tarification multidimensionnelle du gas pour séparer les frais liés au calcul, à la donnée et au stockage.

• Possibilité d'intégration native des solutions de rollup directement dans le protocole Ethereum.

4. 2026 et au-delà – Déploiement complet du Danksharding

• Transition du Proto-Danksharding au Danksharding complet, divisant Ethereum en plusieurs shards pour augmenter encore plus l'évolutivité.

• Ethereum vise à atteindre plus de 100 000 transactions par seconde à travers les écosystèmes des couches 1 et 2.

5. Après 2026 – Surveillance continue et mises à jour

• Introduction de mécanismes de consensus avancés, y compris la cryptographie post-quantique, pour sécuriser le réseau.

• Ethereum continue d’optimiser et d’intégrer l'interopérabilité entre les couches 2 pour une expérience utilisateur fluide.

Cette chronologie reflète l'approche par étapes d'Ethereum, garantissant la stabilité et une adoption fluide tout au long de la transition. Chaque étape de "The Surge" s’appuie sur la précédente, visant finalement une blockchain capable de prendre en charge des applications à l'échelle mondiale tout en maintenant la décentralisation et la sécurité.

 

Voici les principaux éléments qui seront affectés lors de la mise à niveau "The Surge" dans le feuille de route d'Ethereum 2.0 : 

 

Proposition de « division du travail » entre L1 et L2 | Source : Vitalik Buterin 

 

Les rollups de couche 2 : L’épine dorsale de The Surge

Les rollups de couche 2 sont des outils essentiels pour rendre Ethereum plus rapide et plus abordable. Ils regroupent plusieurs transactions ensemble hors chaîne (en dehors du réseau principal d'Ethereum) et publient un résumé de ces transactions sur la blockchain Ethereum. Ce processus réduit la charge sur le réseau principal, rendant les transactions plus rapides et moins coûteuses.

 

Il existe deux principaux types de rollups :

 

• Optimistic Rollups : Ils supposent que toutes les transactions sont valides, à moins qu'une erreur ne soit signalée dans un délai spécifique. Cette approche permet de maintenir une grande rapidité, car elle ne nécessite pas la vérification immédiate de chaque transaction.

• ZK-Rollups : Ils utilisent des mathématiques avancées appelées preuves à divulgation nulle de connaissance pour confirmer instantanément que les transactions sont valides. Cette méthode offre une vérification rapide et sécurisée.

Les rollups ont déjà un impact significatif. Selon L2Beat, la valeur totale verrouillée (TVL) sur les réseaux de Layer 2 d’Ethereum a augmenté de 216 % au cours de l'année dernière, dépassant les 38 milliards de dollars. Avec l'adoption croissante des rollups par les utilisateurs et les projets, Ethereum devient plus évolutif et accessible, préparant ainsi le terrain pour The Surge.

 

TVL des Layers 2 d'Ethereum | Source : L2Beat 

 

Échantillonnage de disponibilité des données (DAS)

L’échantillonnage de disponibilité des données (DAS) est une méthode qui aide Ethereum à gérer efficacement de grandes quantités de données. Dans un réseau décentralisé comme Ethereum, chaque nœud doit confirmer que toutes les données des transactions sont disponibles. Cependant, il n’est pas pratique pour chaque nœud de stocker toutes ces données. Le DAS résout ce problème en permettant aux nœuds de vérifier les données sans avoir besoin de tout télécharger et stocker.

 

Il existe deux types principaux de DAS :

 

• PeerDAS : Ce système utilise des réseaux peer-to-peer pour répartir la charge de travail. Chaque nœud du réseau ne vérifie qu'une petite portion des données, et tous les nœuds travaillent ensemble pour confirmer l'ensemble du jeu de données. Cette méthode garantit une vérification efficace des données sans nécessiter un stockage lourd.

• 2D DAS : C'est une version améliorée de PeerDAS qui va encore plus loin dans le processus de vérification. Ce système rend Ethereum encore plus évolutif en vérifiant non seulement des morceaux individuels de données, mais également la manière dont ces morceaux s'agencent. Cela garantit une sécurité renforcée tout en maintenant la décentralisation du réseau.

Avec le DAS en place, les rollups peuvent traiter davantage de transactions sans surcharger le réseau Ethereum. Cela permet au système de rester rapide, abordable et décentralisé, soutenant ainsi l'objectif d'Ethereum de s'adapter à grande échelle sans compromettre la sécurité.

 

Plasma et solutions de compression de données

Une des façons (parmi d'autres) de créer une chaîne plasma compatible avec l’EVM : utiliser un ZK-SNARK pour construire un arbre UTXO parallèle qui reflète les changements de solde effectués par l’EVM, et définit un mappage unique de ce qui est "la même pièce" à différents moments dans l’histoire. Une construction Plasma peut ensuite être bâtie sur cet arbre. 

Source : Vitalik Buterin

 

En complément des rollups, les techniques Plasma et de compression de données aident également Ethereum à évoluer efficacement. Découvrons ces solutions pour mieux comprendre leur fonctionnement :

• Plasma : Plasma traite les transactions hors chaîne, c'est-à-dire qu'elles se déroulent en dehors de la blockchain principale d'Ethereum. Au lieu de soumettre chaque transaction individuelle à la blockchain, Plasma n'envoie qu'un résumé de ces transactions. Cela réduit la quantité de données à stocker sur la chaîne principale, améliorant ainsi la vitesse et réduisant les coûts. Pensez-y comme regrouper de nombreuses petites tâches en un seul rapport—gagnant du temps et des ressources.

• Compression des données : La compression rend les transactions plus petites en réduisant la quantité de données qu'elles utilisent. Par exemple, Ethereum peut passer des signatures standard aux signatures BLS, qui permettent de combiner plusieurs signatures en une seule. Cela économise de l'espace sur la blockchain et rend les transactions plus efficaces, en particulier pour les systèmes traitant un grand nombre de transactions, comme les réseaux de niveau 2.

Comment Plasma fonctionne avec les Rollups

Une méthode pour créer un système Plasma est d'utiliser les ZK-SNARKs—une forme de cryptographie—pour suivre le mouvement des coins. Ce système crée un « registre parallèle » qui retrace le parcours de chaque coin au fil du temps. En résumant uniquement les informations nécessaires pour la chaîne principale, Plasma garantit l'efficacité sans compromettre la précision ni la sécurité.

 

Ensemble, Plasma et les techniques de compression des données renforcent davantage l'efficacité des rollups. Ces solutions aident Ethereum à réduire les frais de gaz, à traiter davantage de transactions et à supporter des applications à grande échelle, tout en maintenant la décentralisation.

 

Alors que les rollups gèrent de nombreuses transactions hors chaîne, la blockchain principale d'Ethereum (couche 1) a encore besoin de mises à jour pour suivre l'écosystème en pleine croissance. Ces améliorations garantiront que la couche de base d'Ethereum reste évolutive, efficace et accessible. Examinons les principales améliorations à venir pour la couche 1 :

 

1. Augmentation des limites de gaz : Les limites de gaz déterminent la quantité de données pouvant être traitées dans un seul bloc. Augmenter la limite de gaz signifie qu'Ethereum peut gérer davantage de transactions par bloc, réduisant ainsi les temps d'attente et atténuant la congestion du réseau. Cependant, une augmentation excessive des limites de gaz comporte des risques. Si la limite est trop élevée, cela pourrait rendre le fonctionnement d'un nœud plus coûteux, ce qui pourrait réduire la décentralisation en limitant le nombre de participants capables de sécuriser le réseau. Ethereum vise un équilibre : traiter plus de transactions tout en maintenant le réseau ouvert et décentralisé.

2. Améliorations du bytecode de l’EVM : L'Ethereum Virtual Machine (EVM) est l'environnement où s'exécutent les contrats intelligents. Ethereum introduit un nouveau format de bytecode appelé EOF (Ethereum Object Format), qui rendra l'exécution des contrats intelligents plus efficace. Cette mise à jour réduira les frais de gaz, rendant les transactions et les interactions avec les contrats moins coûteuses pour les développeurs et les utilisateurs.

3. Tarification multidimensionnelle du gaz : Ethereum mettra également en œuvre une tarification multidimensionnelle du gaz, qui sépare les frais de gaz en différentes catégories selon le type de ressource utilisée : calcul, données ou stockage. Cette approche garantit que les utilisateurs paient des frais justes en fonction des ressources réellement nécessaires pour leurs transactions, optimisant ainsi la structure des coûts et améliorant l'expérience utilisateur.

4. Rollups natifs sur Ethereum : Les rollups natifs sont des rollups qui fonctionneront directement au sein du protocole d'Ethereum. Cela signifie qu'Ethereum prendra en charge plusieurs versions parallèles de l'Ethereum Virtual Machine (EVM) fonctionnant simultanément. Ces rollups natifs augmenteront la capacité d'Ethereum à traiter des transactions sans surcharger le réseau. Imaginez plusieurs voies dans une gare, chaque voie gérant des trains de manière indépendante : cela rend l'ensemble du système plus rapide et plus efficace.

Ces améliorations de la couche 1 garantissent qu'Ethereum reste évolutif et efficace, même si les rollups prennent en charge la majorité de la charge des transactions. Ensemble, elles aideront Ethereum à continuer de croître en tant que plateforme sécurisée et décentralisée, capable de prendre en charge des applications complexes et des millions d'utilisateurs.

 

La mise à niveau The Surge d’Ethereum promet de rendre le réseau plus efficace et abordable, au bénéfice des utilisateurs quotidiens et des développeurs. Bien que certains détails techniques puissent être complexes, voici une explication simple de l’impact de ces changements :

 

• Réduction des frais de gas : Une des améliorations les plus visibles sera la diminution des frais de gas, en particulier sur les réseaux de couche 2 comme Arbitrum et Optimism. Ces réseaux offrent déjà des transactions moins coûteuses, les transferts ETH coûtant actuellement entre 0,24 $ et 0,78 $. Après The Surge, les frais de transaction pourraient baisser encore davantage, rendant l’envoi d’ETH ou l’interaction avec des applications décentralisées (dApps) encore plus abordables. Des frais de gas réduits signifient que les utilisateurs peuvent effectuer des transactions fréquentes sans craindre des coûts élevés en cas de congestion du réseau.

• Performance améliorée des dApps : Les développeurs bénéficieront de vitesses de transaction plus rapides, leur permettant de créer des dApps plus complexes et riches en fonctionnalités. Que vous développiez une plateforme DeFi, un jeu blockchain ou une marketplace NFT, la scalabilité améliorée grâce à The Surge signifie des opérations plus fluides. Des transactions plus rapides réduiront également les délais et amélioreront la satisfaction des utilisateurs, encourageant l’innovation dans divers secteurs comme la finance décentralisée (DeFi) et le gaming.

• Interopérabilité accrue : L’interopérabilité — la capacité des différents réseaux à fonctionner ensemble — sera également améliorée. Déplacer des tokens et des actifs entre les réseaux de couche 2 et le réseau principal Ethereum deviendra fluide. Les utilisateurs n’auront plus besoin de recourir à des ponts compliqués pour transférer des actifs entre les réseaux. Au lieu de cela, Ethereum se ressentira comme un écosystème unifié, où interagir avec des dApps et déplacer des fonds à travers différentes couches sera aussi simple que d’utiliser un seul réseau.

Ces améliorations rendent Ethereum plus convivial tant pour les utilisateurs que pour les développeurs, favorisant un écosystème où les utilisateurs occasionnels et les créateurs peuvent prospérer. Que vous transfériez des fonds, développiez des applications ou exploriez de nouveaux projets, The Surge apportera des services blockchain plus rapides, moins coûteux et plus accessibles à la communauté Ethereum.

 

La mise à l’échelle du réseau Ethereum augmente la complexité du maintien de la sécurité. À mesure que les rollups deviennent plus largement utilisés, garantir leur confiance et leur robustesse est essentiel. Les rollups reposent sur des preuves cryptographiques pour confirmer les transactions, qui doivent rester sécurisées contre d'éventuelles vulnérabilités.

 

Vitalik Buterin a également souligné le risque à long terme posé par l’informatique quantique. Les développeurs d’Ethereum explorent déjà la cryptographie résistante aux ordinateurs quantiques pour protéger l’avenir du réseau.

 

Après The Surge, Ethereum poursuivra sa feuille de route vers le Danksharding. Cette phase introduira un sharding complet des données, augmentant encore davantage l’évolutivité. Parmi les autres mises à jour à venir, on retrouve :

 

• The Splurge : Se concentre sur diverses améliorations telles qu’une meilleure tarification des frais de gaz et des formats de transaction optimisés.

• The Verge : Améliore l’efficacité du mécanisme de consensus d’Ethereum en mettant en œuvre des clients sans état (« stateless clients »).

• The Purge : Optimise le réseau en réduisant les données inutiles et en améliorant la performance des nœuds.

La vision à long terme d’Ethereum vise à créer une blockchain capable de prendre en charge des millions d’utilisateurs à travers le monde sans compromettre la sécurité ni la décentralisation.

 

En savoir plus sur la mise à niveau Danksharding - le sharding complet d’Ethereum. 

 

Le Surge d’Ethereum marque une étape importante dans son parcours pour devenir une plateforme décentralisée mondiale. En se concentrant sur les rollups, la disponibilité des données et les améliorations de la couche 1, Ethereum vise à gérer plus de 100 000 TPS tout en maintenant ses principes fondamentaux de décentralisation et de sécurité.

 

Avec le déploiement de ces mises à niveau, les utilisateurs bénéficieront de transactions plus rapides et de frais réduits, tandis que les développeurs pourront créer des dApps plus innovantes. Cependant, une évolutivité rapide introduit également des risques. Les défis potentiels incluent des vulnérabilités dans les solutions de la couche 2, des perturbations temporaires du réseau et des fluctuations des frais de gaz durant la transition. Les développeurs et les utilisateurs devront rester informés et s'adapter à l'évolution d'Ethereum.

 

Avec le Surge, Ethereum prépare le terrain pour un avenir blockchain évolutif, efficace et sécurisé. Mais, comme pour toute mise à niveau majeure, une surveillance attentive et des ajustements continus seront essentiels pour garantir un succès à long terme. Ce n'est que le début du chemin ambitieux d’Ethereum.

 

• Mise à niveau Ethereum 2.0

• Qu’est-ce que le Danksharding ? Tout savoir sur le Sharding d’Ethereum 2.0

• Qu’est-ce que la mise à niveau Dencun d’Ethereum (Proto-Danksharding) prévue pour T1 2024 ?

• Qu’est-ce que la mise à niveau Shanghai d’Ethereum ? Tout ce que vous devez savoir

• Tout ce que vous devez savoir sur la fusion d’Ethereum