Qu'est-ce que la congestion du réseau de la blockchain ?

La congestion d'un réseau de blockchain se produit lorsque le nombre de transactions soumises à un réseau de blockchain dépasse sa capacité de traitement. Cet encombrement entraîne des retards dans la confirmation des transactions et des frais de transaction plus élevés. Elle affecte l'expérience de l'utilisateur et peut entraver l'utilisation et l'adoption des réseaux de blockchain. Des crypto-monnaies populaires comme le bitcoin et l'ethereum ont connu des phénomènes de congestion par le passé, entraînant des retards importants et une augmentation des frais.

Comment se produit la congestion du réseau de la blockchain ?

La congestion d'un réseau de blockchain se produit lorsque le nombre de transactions dépasse la capacité du réseau. Les transactions entrent dans un mempool, une zone d'attente, avant d'être confirmées. Des facteurs tels que l'augmentation de la demande, la petite taille des blocs et la lenteur des blocs contribuent à la congestion. Cela entraîne des retards dans les confirmations, des frais plus élevés et une évolutivité réduite. Les solutions comprennent l'augmentation de la taille des blocs, la réduction de la durée des blocs, la mise en œuvre de solutions de couche 2 et l'exploration du partage. Des efforts sont actuellement déployés pour remédier à la congestion et améliorer l'efficacité du réseau de la blockchain.

Mempool

Le mempool, abréviation de "memory pool", est un composant essentiel d'un réseau blockchain où les transactions en attente sont temporairement stockées avant d'être confirmées et ajoutées à un bloc. Il sert de zone d'attente où les transactions attendent d'être incluses dans le prochain bloc disponible pour être traitées et finalement incluses dans la blockchain.

Lorsqu'un utilisateur initie une transaction sur une blockchain, celle-ci est d'abord diffusée sur le réseau et entre dans le mempool. Les mineurs (dans les blockchains à preuve de travail) ou les validateurs (dans les blockchains à preuve d'enjeu) sélectionnent des transactions dans le pool de mémoire pour les inclure dans le prochain bloc qu'ils essaient d'ajouter à la blockchain. Le processus de sélection consiste souvent à donner la priorité aux transactions dont les frais sont les plus élevés afin d'inciter les mineurs ou les validateurs. Les transactions restent dans le pool de mémoire jusqu'à ce qu'elles soient incluses dans un bloc ou supprimées si elles expirent ou sont considérées comme non valides.

La taille du mempool et son niveau de congestion peuvent varier en fonction du volume des transactions, de la capacité du réseau et de la disponibilité de l'espace des blocs. Pendant les périodes de forte demande ou lorsque les ressources du réseau sont limitées, le mempool peut être encombré, ce qui entraîne des délais de confirmation plus longs et des frais de transaction potentiellement plus élevés. Les mineurs et les validateurs classent les transactions par ordre de priorité en fonction de divers facteurs, notamment les frais de transaction, afin d'optimiser leurs revenus et de maximiser l'efficacité du réseau.

Blocs de candidats

Les blocs candidats, également appelés blocs proposés, sont des blocs que les mineurs (dans les blockchains à preuve de travail) ou les validateurs (dans les blockchains à preuve d'enjeu) proposent d'ajouter à la blockchain. Ces blocs contiennent une collection de transactions non confirmées qui ont été diffusées sur le réseau mais qui n'ont pas encore été incluses dans la blockchain.

Lorsqu'un bloc candidat est proposé, il est soumis à un processus de validation conformément au mécanisme de consensus de la blockchain. Dans les systèmes à preuve de travail comme le bitcoin, les mineurs s'affrontent pour résoudre une énigme mathématique complexe, et le premier mineur qui réussit à la résoudre peut ajouter son bloc candidat à la chaîne de blocs. Dans les systèmes de preuve d'enjeu comme Ethereum 2.0, les validateurs sont choisis au hasard pour proposer des blocs candidats, qui sont ensuite attestés par d'autres validateurs.

Les blocs candidats contiennent des transactions non confirmées et servent d'état temporaire avant de devenir des blocs confirmés. Lorsqu'un bloc candidat reçoit une validation suffisante et est ajouté à la blockchain, les transactions incluses dans ce bloc sont considérées comme confirmées. Toutefois, il est important de noter que dans les réseaux de blockchain ayant un délai de confirmation plus long, des blocs concurrents peuvent toujours être extraits pendant cette période, ce qui peut entraîner des fourches temporaires ou des blocs orphelins.

Finalité

La finalité dans la blockchain fait référence à l'état dans lequel une transaction ou une opération devient irrévocable et ne peut être modifiée ou annulée. Une fois qu'une transaction est finalisée, elle est enregistrée de manière permanente sur la blockchain et devient une partie immuable de l'historique de la transaction.

Le concept de finalité varie légèrement d'un réseau de blockchain à l'autre. Dans la blockchain Bitcoin, par exemple, les transactions sont diffusées sur le réseau et ajoutées à la réserve de mémoire. Les mineurs sélectionnent les transactions dans le pool de mémoire et les incluent dans les blocs ajoutés à la chaîne de blocs. Pendant que ces transactions sont confirmées, des blocs concurrents peuvent être extraits, ce qui provoque des fourches temporaires. Pour obtenir un niveau de confiance plus élevé dans la finalité, il est recommandé d'attendre que des blocs supplémentaires soient ajoutés au bloc contenant la transaction. En règle générale, six blocs supplémentaires suffisent pour qu'une transaction en bitcoins soit considérée comme "finale".

Sur Ethereum et certaines autres blockchains avec des temps de bloc plus courts, un plus grand nombre de confirmations peut être recommandé pour atteindre un niveau de confiance similaire dans la finalité. Ethereum est passé à un mécanisme de consensus par preuve d'enjeu, où les validateurs attestent de la validité des blocs. Lorsqu'un bloc reçoit suffisamment d'attestations, il passe du statut de bloc candidat à celui de bloc confirmé, ce qui lui confère un niveau de finalité plus élevé.

La finalité est un aspect essentiel de la technologie blockchain, qui garantit l'intégrité et l'immuabilité des transactions et des données enregistrées sur la blockchain. Il donne aux utilisateurs l'assurance qu'une fois qu'une transaction est confirmée et finalisée, elle ne peut être annulée ou falsifiée.

Principe de la chaîne la plus longue

Le principe de la chaîne la plus longue est un concept fondamental de la technologie blockchain. Il s'agit de la règle selon laquelle la version valide de la blockchain est celle qui présente la chaîne de blocs la plus longue, représentant le travail de calcul le plus important.

Dans un réseau de blockchain décentralisé, plusieurs mineurs ou validateurs peuvent créer simultanément de nouveaux blocs valides. Cela peut conduire à des fourches temporaires, où différentes branches de la blockchain existent. Toutefois, le réseau finit par converger vers une seule chaîne de blocs valide, selon le principe de la chaîne la plus longue.

Selon ce principe, les nœuds du réseau choisissent toujours la chaîne qui a accumulé le plus de travail de calcul comme chaîne valide. Les mineurs ou les validateurs consacrent de la puissance de calcul à l'extension de la chaîne, ce qui la rend plus longue. Par conséquent, les branches les plus courtes, souvent appelées blocs orphelins ou périmés, sont éliminées et leurs transactions sont renvoyées au pool de mémoire pour être incluses dans la chaîne valide.

Le principe de la chaîne la plus longue garantit le consensus et la sécurité dans le réseau de la blockchain. Elle contribue à maintenir l'intégrité de la blockchain en sélectionnant la version la plus validée sur le plan informatique comme chaîne faisant autorité, en fournissant un historique clair et convenu des transactions et en empêchant les attaques ou les manipulations potentielles.

Quelles sont les causes des congestions du réseau de la blockchain ?

La congestion du réseau Blockchain se produit lorsque le nombre de transactions soumises au réseau dépasse sa capacité de traitement. Plusieurs facteurs contribuent à la congestion, dont certains sont énumérés ci-dessous. Ces facteurs mettent collectivement à rude épreuve les réseaux de blockchain, entraînant des retards dans les confirmations et une réduction de l'efficacité. Pour remédier à la congestion, il faut mettre en œuvre des solutions qui améliorent l'évolutivité du réseau, optimisent la taille des blocs et améliorent le débit des transactions.

Augmentation de la demande

L'augmentation du nombre de transactions soumises submerge le réseau, ce qui entraîne une accumulation de transactions non confirmées dans le pool de mémoire. La volatilité des prix et les cycles d'adoption massive peuvent déclencher des pics dans les activités de transaction.

Petite taille de bloc

Chaque blockchain a une taille de bloc maximale, ce qui limite le nombre de transactions qui peuvent être incluses. Par exemple, la taille initiale des blocs de Bitcoin était de 1 mégaoctet, mais des améliorations telles que Segregated Witness (SegWit) l'ont portée à environ 4 Mo. Si les transactions dépassent cette limite, il y a congestion.

Des temps de blocage lents

Le temps de bloc fait référence à l'intervalle entre l'ajout de nouveaux blocs à la blockchain. Par exemple, Bitcoin ajoute un bloc toutes les 10 minutes. Lorsque la création de transactions dépasse l'ajout de blocs, un arriéré de transactions se forme, contribuant à la congestion.

Histoire des congestions du réseau Blockchain : Quelques exemples

Congestion du réseau Bitcoin (2017)

Lors du pic de popularité du bitcoin, fin 2017 et début 2018, le réseau a connu une congestion importante. L'augmentation des activités de transaction a entraîné un grand nombre de transactions non confirmées et une montée en flèche des frais de transaction. À un moment donné, les frais de transaction moyens ont atteint plus de 50 dollars, ce qui met en évidence les problèmes d'évolutivité et de capacité du réseau.

Congestion du réseau Ethereum (2017)

En 2017, le réseau Ethereum a été confronté à une congestion en raison du succès viral du projet "CryptoKitties". La popularité de l'élevage et de l'échange de chats numériques sur la blockchain Ethereum a provoqué une augmentation significative des transactions, entraînant des temps de confirmation plus lents et des frais plus élevés.

BRC-20 Tokens Congestion sur Bitcoin (2023)

Au printemps 2023, le réseau Bitcoin a été congestionné en raison de l'augmentation du nombre de transactions liées aux jetons BRC-20. L'afflux de transactions a provoqué un goulot d'étranglement dans le pool de mémoire, ce qui a fait grimper en flèche les transactions en attente et les frais. À un moment donné, près de 400 000 transactions non confirmées ont été enregistrées, ce qui a entraîné des retards importants et une augmentation substantielle des frais de transaction.

Solutions aux congestions du réseau de la blockchain

Pour atténuer la congestion du réseau de la blockchain, plusieurs solutions peuvent être envisagées, chacune ayant ses avantages et ses inconvénients :

Augmentation de la taille des blocs

L'augmentation de la taille des blocs permet d'inclure un plus grand nombre de transactions, ce qui accroît le débit du réseau. Cependant, les blocs plus importants prennent plus de temps à se propager et nécessitent un stockage plus important, ce qui peut entraîner des risques de centralisation.

Diminution du temps de blocage

La réduction de l'intervalle entre les ajouts de blocs accélère le traitement des transactions. Cependant, des durées de bloc plus courtes peuvent augmenter le nombre de blocs orphelins et compromettre la sécurité.

Solutions de couche 2

Les protocoles hors chaîne, comme le Lightning Network de Bitcoin et le Plasma d'Ethereum, permettent d'accélérer les transactions en les traitant en dehors de la blockchain principale. Ces solutions améliorent l'évolutivité mais introduisent de la complexité et des considérations de sécurité.

La mise en commun

La division de la blockchain en petits morceaux capables de traiter les transactions de manière indépendante permet d'augmenter considérablement la capacité du réseau. Cependant, le sharding ajoute de la complexité et des problèmes de sécurité.

Conclusion

La congestion du réseau blockchain est un problème critique qui survient lorsque le nombre de transactions dépasse la capacité de traitement d'un réseau blockchain. Cet encombrement peut entraîner des retards dans la confirmation des transactions, des frais de transaction plus élevés et une dégradation de l'expérience des utilisateurs, ce qui risque d'entraver l'adoption et l'utilisation des réseaux de blockchain.

Diverses solutions sont étudiées et mises en œuvre pour remédier à cette congestion. Il s'agit notamment d'augmenter la taille des blocs, de réduire la durée des blocs, de mettre en œuvre des solutions de niveau 2 et d'explorer le sharding. Chacune de ces solutions a ses avantages et ses inconvénients, et le choix de la solution dépend des exigences et des contraintes spécifiques du réseau blockchain.

Si l'encombrement du réseau de la blockchain pose des défis importants, il stimule également l'innovation dans l'espace de la blockchain. À mesure que la technologie mûrit et que des solutions plus efficaces sont développées, nous nous attendons à ce que les réseaux de blockchain deviennent plus évolutifs et plus efficaces, ce qui renforcera encore leur potentiel de révolutionner divers secteurs de notre économie.