Ethereum a des problèmes, ses développeurs ont les solutions

Plusieurs défauts sont fréquemment reprochés à Ethereum, le plus récurrent est que son nombre de transactions par seconde est limité, et plus récemment, on reproche à Ethereum de se présenter comme une blockchain décentralisée, alors que la production de ses blocs ne l'est pas.

Heureusement, plusieurs centaines de développeurs d'Ethereum travaillent à plein temps pour proposer des solutions à ces problèmes.

Parmi toutes les solutions qui sont proposées, deux d'entre elles seront incluses dans la prochaine mise à jour majeure d'Ethereum.

Dans cette newsletter, nous allons faire le point sur les problèmes d'Ethereum que les développeurs cherchent à résoudre en priorité, et comment ils comptent les résoudre.

Les problèmes actuels

Aujourd’hui, la blockchain Ethereum connaît plusieurs problèmes considérés comme prioritaires, qui mobilisent le plus de Core Developers dans le but de les résoudre.

La scalabilité

Le premier est incontestablement la capacité de transaction du réseau Ethereum. Actuellement, le réseau Ethereum oscille entre 20 et 30 transactions par seconde, ce qui est déjà une amélioration par rapport aux dernières années, mais les développeurs d’Ethereum veulent viser beaucoup plus haut.

Une solution à ce problème serait d’augmenter la performance des validateurs avec du matériel plus puissant ou une meilleure connexion, mais ce serait trahir la volonté d’Ethereum qui est de permettre à n’importe quel individu de pouvoir faire tourner un validateur chez lui, avec du matériel domestique.

Pour que le réseau puisse traiter plus de transactions sans avoir recours à des configurations plus puissantes, il faut revoir la façon dont les blocs sont créés sur Ethereum.

Centralisation

Un autre problème considéré comme prioritaire par les développeurs est qu’il y a trop d’intermédiation dans le réseau.

Pour comprendre le problème, voici comment l’immense majorité des blocs sont créés sur Ethereum :

1. Quand un utilisateur signe une transaction, elle est envoyée vers une réserve (dite “mempool”) qui regroupe les transactions en attente
2. Des acteurs appelés “Searchers” repèrent les transactions les plus intéressantes à intégrer dans le prochain bloc et créent un groupe de transactions qu’ils envoient aux constructeurs de blocs
3. Les constructeurs de blocs dits “Builders” agrègent les transactions et construisent le bloc le plus rentable (en intégrant les transactions qui dépensent le plus de frais), puis les envoient à un relais
4. Les relais reçoivent les blocs complets, les valident et n’affichent que les en-têtes des blocs accompagnés des enchères au “Proposer”, c’est-à-dire le validateur choisi par le réseau pour valider le prochain bloc.
5. Le Proposer choisit l’enchère gagnante et signe l’en-tête du bloc pour que le relais lui envoie l’intégralité du bloc à valider.
6. Le Proposer diffuse le bloc au réseau, qui est attesté par les autres validateurs pour ensuite être validé.

98% des validateurs créent leurs blocs via ce procédé, mais on réalise que les relais constituent un problème dans la validation des blocs.

Les relais agissent comme tiers de confiance entre les Builders et les Proposers, donc ils peuvent abuser de leur position, comme censurer des transactions ou ajuster des enchères. On estime que 5% des blocs subissent un ajustement d’enchère à cause des relais.

De plus, si les relais tombent, le Proposer peut rater le bloc ou doit construire son propre bloc, qui a une valeur moindre par rapport à celui du relais.

Tout ceci fait que les relais sont devenus problématiques pour le réseau Ethereum.

Exécution lente des transactions

Un validateur ne peut pas savoir quelles transactions entrent en conflit sans les exécuter. Donc pour vérifier un bloc de transactions, un validateur d’Ethereum exécute les transactions strictement dans l'ordre, l'une après l'autre.

L’exécution des transactions est constamment interrompue car le validateur doit lire l’état de la blockchain à chaque fois, un peu comme si un chef cuisinier faisait un aller-retour pour chaque ingrédient dans son garde-manger, ce qui prend plus de temps que d’aller chercher tous les ingrédients d’un coup.

Ce n’est pas la machine virtuelle d’Ethereum qui est lente, c’est le temps perdu à attendre que les validateurs lisent et écrivent les données.

Première solution : l'ePBS

L’ePBS (enshrined Proposer-Builder Separation) est la solution qui a été proposée par les développeurs d’Ethereum pour résoudre le problème de centralisation dans la production des blocs.

Les changements apportés par l'ePBS

Aujourd'hui, quand un bloc Ethereum est envoyé sur le réseau, il contient un seul gros fichier qui contient tout en même temps, un peu comme un camion qui roule lentement sur une autoroute.

L’ePBS décide de couper ce bloc en deux objets distincts qui voyagent séparément :

• Le bloc consensus, qu’on peut imaginer comme une voiture de course envoyée pour annoncer l’arrivée du bloc
• Le payload, qu’on peut imaginer comme la livraison avec les transactions dedans, qui arrive juste après.

En plus de cette séparation, l’ePBS ajoute un comité de 512 validateurs choisis au hasard à chaque bloc pour vérifier si le Builder a donné le contenu du bloc à temps. Cela empêche les Builders de tricher en révélant leurs blocs au tout dernier moment pour manipuler le réseau.

Enfin, les builders doivent désormais déposer une caution sur la blockchain. Si le Builder est en retard ou si son bloc plante, sa caution est automatiquement amputée pour payer le Proposer, qui sera donc payé quoi qu’il arrive, sans avoir besoin du relais.

Les bénéfices attendus

Le bénéfice le plus important de l’ePBS est que nous n’aurions plus besoin du relais pour produire les blocs.

Cela fait un intermédiaire technique en moins dans la chaîne de production des blocs, et si jamais un bloc est invalidé ou censuré, il devient beaucoup plus facile d’identifier quel acteur est à l’origine de la défaillance.

Un autre bénéfice est que ça laisse plus de temps pour recueillir les transactions. On estime que le payload actuel est d’une à deux secondes pour regrouper les transactions, et on passerait à 6 secondes avec l’ePBS, soit trois fois plus de temps.

Deuxième solution : les BALs

Les Block-Level Access Lists (BALs) ont été créés pour accélérer l’exécution des transactions et, par la même occasion, augmenter la scalabilité d’Ethereum.

Les changements apportés par les BALs

Concrètement, les BALs sont des fiches de déclaration à l’avance. En plus du bloc, le validateur qui le crée va envoyer une liste qui dit textuellement quelles sont les adresses et les valeurs à modifier.

Pour reprendre la métaphore du chef cuisinier citée plus haut, il voit tous les ingrédients nécessaires pour tout le bloc et va tous les chercher dans le garde-manger d'un coup en un seul aller-retour.

Puisque la BAL indique précisément qui touche à quoi, le validateur sait immédiatement quelles transactions n'ont aucun rapport entre elles, et toutes les transactions qui ne partagent pas les mêmes données peuvent être exécutées en simultané.

Les bénéfices attendus

Le plus gros bénéfice de cette amélioration est d’augmenter la capacité de transactions d’Ethereum.

On accélère considérablement la vérification des transactions et on permet aux validateurs d’exécuter des transactions en parallèle. Les développeurs estiment que cela permet de multiplier la capacité de transactions par 3 ou 4.

Autre avantage apporté par les BALs : on ouvre la voie à des validateurs de plus en plus légers. Comme la BAL dit exactement de quelles données le bloc a besoin, un validateur n'a plus besoin de stocker l'intégralité de l'historique d'Ethereum chez lui, donc il a besoin de stocker beaucoup moins de données pour fonctionner et se synchroniser avec les autres validateurs.

Ces solutions arrivent prochainement

Les solutions qui ont été présentées ici seront toutes les deux présentes dans la prochaine mise à jour majeure d’Ethereum qui sera nommée “Glamsterdam”, qui est prévue pour le troisième trimestre de l’année 2026.

Avec ces améliorations, le nombre de transactions par seconde réalisé sur Ethereum est très susceptible d’augmenter puisque les BALs permettent d’accélérer le traitement des transactions, et l’ePBS laisse plus de temps aux validateurs pour les vérifier, le tout sans avoir besoin de changer le matériel des validateurs. De plus, on rend la production de blocs plus sûre en retirant un intermédiaire technique (à savoir les relais) qui représente un risque.

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