Je visite souvent le Starbucks dans la région de Fort à Mumbai. En chemin, je passe par la célèbre bibliothèque de la Société asiatique, qui a été présentée dans des films et d'innombrables bobines, ce qui me rappelle sa présence durable. J'ai envisagé d'utiliser une autre analogie pour expliquer la disponibilité des données, mais quand quelque chose fonctionne si bien, pourquoi le changer?

Source- Wikipedia

Imaginez que nous sommes au XIXe siècle et que la bibliothèque de la Société asiatique est l'une des très rares, voire la seule, bibliothèques de la ville. Cette bibliothèque n'est pas seulement un dépôt de livres. C'est le centre névralgique où chaque information nécessaire au bon fonctionnement de la ville est stockée. La bibliothèque détient des documents essentiels tels que les actes de naissance et les titres de propriété. Elle contient également des ressources précieuses telles que du matériel éducatif et des artefacts culturels. La ville ne pourrait pas se permettre de perdre l'accès à ces documents à un moment donné. Que se passerait-il si la bibliothèque était fermée ou disparaissait ? Cela provoquerait le chaos dans tous les services municipaux qui dépendent de ses informations.

La solution de disponibilité des données (DA) remplit un objectif similaire dans la crypto. Elle garantit que les informations nécessaires pour valider et traiter les transactions sur une blockchain sont accessibles à tous les participants. Sans une disponibilité robuste des données, l'intégrité et la fonctionnalité des réseaux de blockchain, en particulier des solutions de mise à l'échelle telles que les rollups, pourraient être gravement compromises.

Des premières entreprises Web aux blockchains modulaires

Aux premiers jours du web, chaque entreprise en ligne devait tout gérer elle-même. Comme Shlok l'a exploré dans notre Article AVS, chaque entreprise en ligne avait besoin de serveurs physiques, d'équipements de réseau, de stockage de données, de licences logicielles pour les bases de données et les systèmes d'exploitation, d'une installation sécurisée pour héberger le matériel, d'une équipe d'administrateurs système et d'ingénieurs réseau, ainsi que de solutions robustes de reprise après sinistre et de sauvegarde. Tout cela coûtait au moins 250 000 $ et prenait plusieurs mois à un an pour être mis en place.

Cependant, nous avons bientôt réalisé que déléguer ces tâches était bénéfique pour tout le monde. Cette vision est conforme au principe économique de avantage comparatif. Il indique que les entités n'ont pas besoin de produire tout elles-mêmes. Au lieu de cela, elles peuvent se spécialiser dans les domaines où elles ont un coût d'opportunité plus faible et faire du commerce avec d'autres.

En essence, essayer de produire tout implique un coût d'opportunité - les ressources et le temps consacrés à la production d'un bien pourraient être alloués à la production d'un autre. Certaines entités peuvent produire certains biens de manière plus efficace que d'autres. Un exemple classique de l'avantage comparatif est le commerce entre les États-Unis et la Chine. Les États-Unis ont un avantage comparatif dans la production de biens de haute technologie, tels que les logiciels et les machines avancées, en raison de leur main-d'œuvre qualifiée et de leurs capacités d'innovation. Pendant ce temps, la Chine a un avantage comparatif dans la fabrication de biens de consommation, comme l'électronique et l'habillement, en raison de ses coûts de main-d'œuvre plus bas. En se concentrant sur la production de ce dans quoi chaque pays est relativement plus efficace, les deux pays bénéficient du commerce en obtenant des biens à un coût inférieur à celui s'ils essayaient de les produire domestiquement. En se concentrant sur leurs forces et en échangeant, toutes les parties peuvent obtenir une plus grande efficacité et des avantages mutuels sans le fardeau d'exceller dans tous les domaines de manière indépendante.

Ce principe s'étend au-delà des nations et des entreprises jusqu'aux architectures de blockchain également. Tout comme les pays se spécialisent dans des industries ou des produits particuliers, différentes composantes d'un système de blockchain peuvent se concentrer sur des fonctions spécifiques. Cette spécialisation conduit à une amélioration globale des performances et de l'efficacité au sein de l'écosystème.

Pourquoi la disponibilité des données?

Similar to early internet businesses, blockchains initially handled everything: executing transactions, reaching consensus, storing data, and settling transactions. This approach posed problems for chains like Ethereum, which is relatively highly decentralised at the base level. Gradually, the idea of modularity gained traction. Modularity in blockchains refers to breaking down the blockchain’s functions (like consensus, data availability, and execution) into separate, specialised layers or modules. This allows for greater flexibility, scalability, and efficiency by letting each layer focus on a specific task.

Ethereum a décidé que la séparation de l'exécution du consensus et du règlement était la meilleure façon de mettre à l'échelle, mettant la feuille de route centrée sur Rollup en évidence.

Plusieurs solutions de couche 2 (L2) ont inondé le paysage de la machine virtuelle Ethereum (EVM), surchargeant Ethereum en publiant des données de transaction sur celle-ci. Cette concurrence pour l'espace de bloc Ethereum rendait l'utilisation de la couche 1 coûteuse. Stocker et accéder aux données sur Ethereum était coûteux - en mars 2024, les L2 ont entraîné plus de 11 000 ETH de frais. À 3 400 $ par ETH, cela représentait 37,4 millions de dollars !

Ethereum a résolu le problème avec EIP-4844, introduction d'un espace séparé appelé blobs pour que les L2 puissent stocker leurs données. Par conséquent, le coût est passé à 1,7k ETH le mois suivant, puis à un peu plus de 100 ETH en août, soit une réduction de 99 %. Donc, est-ce que le problème de coût pour les rollups est résolu ? J'aimerais que ce soit aussi simple.

Défis au-delà du coût

Malgré la réduction des frais de stockage des données dans les blobs, deux défis critiques demeurent:

1. Prévisibilité des frais : les frais restent imprévisibles en raison de la congestion d'Ethereum.
2. Capacité du Blob: Chaque blob peut contenir 128ko de données, et chaque bloc peut inclure jusqu'à 6 blobs, totalisant 768ko par bloc. En tenant compte d'autres transactions, un bloc Ethereum peut être d'environ 1.77 MB. Cela porte la taille maximale d'un bloc Ethereum à environ 2,5 Mo. Avec un temps de bloc de 12 secondes, la bande passante d'Ethereum est d'environ 0,2 Mo/s, ce qui est insuffisant pour l'augmentation anticipée des utilisateurs d'applications décentralisées.

Ces limitations soulignent la nécessité de services DA dédiés, un peu comme les rollups déchargent l'exécution d'Ethereum.

Avec ce contexte, plusieurs solutions DA comme Celestia, Avail et Near ont émergé. Ces services dédiés se concentrent exclusivement sur garantir que les données soient à la fois accessibles et sécurisées, en fournissant l'infrastructure nécessaire pour soutenir des réseaux blockchain évolutifs et fiables. En se concentrant sur la disponibilité des données, ces solutions peuvent optimiser les performances et relever les défis spécifiques auxquels les blockchains à usage général ont du mal à gérer efficacement.

EigenDA - Extension de stockage de données d'Ethereum

EigenDA est un service de validation active (AVS) d'EigenLayer sur Ethereum. Cela signifie qu'EigenDA ne fonctionne pas indépendamment d'Ethereum. Si un développeur souhaite utiliser un service DA sans Ethereum, EigenDA n'est pas la réponse. Il se distingue par plusieurs caractéristiques clés qui le distinguent des autres services DA.

1. Haut débit

À 15 Mo/s, EigenDA a la plus grande bande passante parmi les services DA « hors protocole ». Hors protocole signifie que le service DA fonctionne séparément de la blockchain principale. Il atteint un débit élevé en séparant le consensus de DA, le codage d'effacement et la communication directe au lieu de pair à pair.

Séparer le consensus de DA. La plupart des systèmes DA actuels combinent la vérification de l'accessibilité des données avec l'organisation de l'ordre de ces données dans un système unique et complexe. Alors que la vérification des données peut être effectuée en parallèle, parvenir à un consensus ou à l'ordonnancement des données ralentit tout. Cette approche combinée peut améliorer la sécurité des systèmes qui gèrent eux-mêmes l'ordonnancement des données. Mais cela est inutile pour les systèmes DA comme EigenDA qui fonctionnent aux côtés d'Ethereum, qui gère déjà l'ordonnancement des données ou le consensus. En supprimant l'étape supplémentaire de l'ordonnancement, EigenDA devient beaucoup plus rapide et plus efficace.

Voici comment EigenDA fonctionne avec Ethereum, avec un exemple d'un rollup:

1. Le séquenceur de rollup (qui organise les transactions) envoie un lot de transactions au système EigenDA.
2. Le système EigenDA divise le lot en de plus petites parties, crée une preuve que les données sont complètes et envoie ces parties à différents opérateurs de stockage, obtenant la confirmation qu'ils ont stocké les données.
3. Après avoir obtenu ces confirmations, EigenDA envoie un message à la blockchain (Ethereum) indiquant que les données sont stockées en toute sécurité et comprennent des détails et des preuves.
4. Le contrat EigenDA sur Ethereum vérifie la preuve et stocke le résultat sur la chaîne.
5. Une fois que les données sont stockées hors chaîne et enregistrées (preuve que les données sont stockées hors chaîne) sur la blockchain, le séquenceur de Rollup envoie un ID de référence pour les données à son propre système.
6. Avant d'accepter l'identifiant de données, le système rollup vérifie auprès d'EigenDA pour s'assurer que les données sont entièrement disponibles. Si la vérification confirme que les données sont stockées, l'identifiant est accepté. Sinon, l'identifiant est rejeté.
   En essence, EigenDA aide à stocker et vérifier les données de transaction en dehors de la blockchain principale, garantissant sa sécurité et sa disponibilité.

Vous pouvez comprendre le mécanisme en profondeur dans EigenDA docs.

Le codage d'effacement est comme la création d'un puzzle astucieux à partir de vos données, où vous n'avez besoin que de certaines pièces pour le résoudre. Cette méthode garantit que vos données restent sûres, accessibles et efficaces à stocker, même si certaines parties sont perdues ou que certains emplacements de stockage échouent. EigenDA utilise cette technique lorsque les rollups envoient des données, les encodant en fragments. De cette façon, chaque nœud n'a besoin de télécharger qu'une petite partie des données au lieu de l'ensemble, ce qui rend le processus beaucoup plus efficace. Et la meilleure partie est que, à mesure que la taille des données augmente, la partie que les nœuds doivent télécharger n'augmente pas de manière linéaire mais quasilinéaire.

Au lieu d'utiliser des preuves de fraude pour attraper les erreurs, EigenDA utilise des preuves cryptographiques spéciales appelées engagements KZG. Ces preuves aident les nœuds à s'assurer que les données sont correctement traitées et stockées, améliorant à la fois la vitesse et la sécurité.

Communication directe au lieu de P2P. La plupart des systèmes actuels de disponibilité des données (DA) utilisent des réseaux peer-to-peer (P2P), où chaque opérateur partage des données avec ses voisins, ce qui ralentit l'ensemble du processus. En revanche, EigenDA utilise un dispositif de dispersion central qui envoie les données directement à tous les opérateurs en utilisant une communication unicast. Unicast signifie que les données sont envoyées directement à un opérateur au lieu d'être diffusées dans le réseau. Bien que cela puisse sembler créer plus de centralisation dans le système, ce n'est pas le cas. Car le dispositif de dispersion n'est pas directement responsable de la DA. Il ne fait que déplacer les données. Le stockage réel des données se fait sur plusieurs nœuds à travers le réseau. De plus, le dispositif de dispersion centralisé fait partie de l'architecture actuelle, mais l'équipe EigenDA suggère qu'elle évoluera vers une dispersion décentralisée à l'avenir.

Cette approche directe évite les retards et les inefficacités du partage P2P, permettant à EigenDA de vérifier la disponibilité des données beaucoup plus rapidement et plus efficacement. EigenDA garantit une confirmation plus rapide des données et améliore les performances globales en éliminant les protocoles de commérages chronophages.

Ces trois facteurs permettent à EigenDA de s'échelonner horizontalement, ce qui signifie que plus de nœuds rejoignent le réseau, plus il devient évolutif. Actuellement, la limite est de 200 opérateurs.

2. Modèle de confiance solide

La plupart des solutions de disponibilité des données (DA), telles que Celestia et Avail, exigent que les opérateurs de nœuds jalonnent leurs jetons natifs pour améliorer l’utilité du jeton. En revanche, EigenDA adopte une approche unique en mettant en œuvre le double jalonnement avec les jetons ETH et EIGEN. Pour rejoindre les quorums ETH et EIGEN respectifs, un opérateur doit refaire au moins 32 ETH et 1 EIGEN.

Mais pourquoi obliger les opérateurs à miser EIGEN en plus d'ETH? Ce mécanisme de double mise en jeu permet à EigenDA de pénaliser les opérateurs malveillants en procédant à un fork de jetons plutôt que de s'appuyer uniquement sur Ethereum pour l'application des sanctions. Ce processus, connu sous le nom deforking intersubjectif, permet de punir de manière plus efficiente et plus efficace les mauvais acteurs. Voyons comment cela fonctionne.

L'un des aspects les plus critiques de maintenir l'intégrité du réseau d'un service DA est de combattre attaques de rétention de données. Ce type d'attaque se produit lorsque le producteur de blocs propose un nouveau bloc mais retient les données de transaction nécessaires pour le valider. En général, les blockchains garantissent la disponibilité des blocs en exigeant des validateurs de télécharger et de valider l'intégralité du bloc. Cependant, si la majorité des validateurs agissent de manière malveillante et approuvent un bloc avec des données manquantes, le bloc pourrait quand même être ajouté à la chaîne, bien que les nœuds complets le rejettent finalement.

Alors que les nœuds complets peuvent détecter des blocs invalides en les téléchargeant entièrement, les clients légers ne disposent pas de cette capacité. Des techniques comme Échantillonnage de disponibilité des données (DAS)aider les clients légers à vérifier la disponibilité des données sans télécharger l'ensemble du bloc, ce qui permet de maintenir leurs besoins en ressources bas.

Dans DAS, les nœuds n'ont pas besoin de télécharger l'intégralité des blocs de données pour vérifier leur disponibilité. Au lieu de cela, ils échantillonnent de manière aléatoire de petites portions des fragments de données stockés sur différents nœuds. Cette approche d'échantillonnage réduit considérablement la quantité de données que chaque nœud doit traiter, ce qui permet une vérification plus rapide et une consommation de ressources plus faible.

Mais que se passe-t-il si certains nœuds refusent de stocker ou de fournir les données requises? Traditionnellement, la réponse serait de signaler ces nœuds malveillants à Ethereum, qui réduirait ensuite leurs enjeux. Cependant, contraindre un service DA à forcer un nœud potentiellement malveillant à publier toutes ses données sur Ethereum pour prouver son innocence n'est pas réalisable pour les raisons suivantes :

1. Coûts élevés : Le dépôt de grandes quantités de données sur Ethereum est prohibitif. L'espace de blocs d'Ethereum est déjà très demandé, et l'ajout de charges de données importantes entraînerait des frais exorbitants et une congestion accrue du réseau. Prenons un exemple pour illustrer notre propos. Le stockage des premiers 32 octets sur Ethereum coûte 20 000 gaz, et chaque tranche de 32 octets suivante coûte 5 000 gaz. Le stockage d'1 Go (1 073 741 824 octets) de données coûterait 20 000 + (1 073 741 824/32 - 1) * 5 000 = 167 772 175 000 gaz. Si le gaz se négocie à 30 Gwei, le coût total est de 5 033 165 250 000 Gwei, soit environ 5033 ETH. Cela représente environ 13 millions de dollars si l'ETH se négocie à 2600 $.
2. Problèmes de mise à l'échelle : Les limites actuelles de débit et de taille de bloc d'Ethereum signifient que le traitement de grandes publications de données provenant de plusieurs services DA solliciterait le réseau, entraînant des retards et des inefficacités.
3. Latence de transaction : Le temps nécessaire pour traiter et confirmer les téléchargements de grandes quantités de données sur Ethereum ralentirait le processus punitif, permettant aux acteurs malveillants de poursuivre potentiellement leurs activités nuisibles plus longtemps que prévu.
4. Mise en œuvre inefficace : S'appuyer sur les mécanismes propres à Ethereum pour les réductions impliquerait une coordination complexe entre les validateurs. Cela entraînera une latence plus élevée, ce qui en fait une solution peu pratique pour les actions de mise en œuvre fréquemment nécessaires par les services DA.

Face à ces défis, EigenDA utilise la bifurcation intersubjective comme méthode plus efficace et rentable pour imposer des pénalités aux opérateurs malveillants. Voici comment cela fonctionne :

Tous les observateurs raisonnables et honnêtes au sein du réseau EigenDA peuvent vérifier indépendamment qu'un opérateur ne fournit pas les données lorsque cela est demandé. Après vérification, EigenDA peut initier une bifurcation du jeton EIGEN, réduisant ainsi la participation de l'opérateur malveillant. Ce processus contourne la nécessité de faire intervenir directement Ethereum, ce qui réduit les coûts et accélère le processus punitif.

Le fork intersubjectif exploite l'accord collectif de plusieurs observateurs pour faire respecter les règles du réseau, garantissant que les opérateurs malveillants sont rapidement et efficacement pénalisés sans les frais généralement associés aux méthodes traditionnelles. Ce modèle de confiance robuste renforce la sécurité et la fiabilité d'EigenDA, en faisant un meilleur choix parmi les solutions DA.

3. Personnalisation

L'attestation est nécessaire pour garantir la validité et la disponibilité des données au sein d'un système de blockchain. Elle agit comme un processus de vérification où les participants, tels que les validateurs ou les détenteurs d'enjeux, confirment que les données dans un bloc sont correctes et accessibles à tous. Sans attestation, il n'y aurait aucune garantie que les données proposées sont légitimes ou qu'elles n'ont pas été retenues ou altérées, ce qui pourrait entraîner une rupture de confiance et des vulnérabilités potentielles en matière de sécurité. L'attestation garantit la transparence et empêche les actions malveillantes, telles que la rétention de données ou la proposition de blocs non valides.

Quorum personnalisé

EigenDA dispose d'une fonctionnalité appelée Custom Quorum, où deux groupes distincts doivent vérifier la disponibilité des données. Un groupe est composé de restakers ETH (le quorum ETH), et l'autre pourrait être des stakers du jeton natif de rollup. Les deux groupes travaillent de manière indépendante, et EigenDA échoue uniquement si les deux sont compromis. Ainsi, les projets qui ne veulent pas s'appuyer sur l'attestation d'EigenDA peuvent utiliser le quorum personnalisé. Cela est utile pour les développeurs car cela introduit l'optionnalité de contourner les vérifications d'EigenDA.

Flexibilité de tarification et bande passante réservée

Les Rollups assument actuellement l'incertitude du prix du gaz et le risque de taux de change lorsqu'ils facturent des frais dans leur jeton natif et qu'ils payent Ethereum en ETH pour le règlement. EigenDA propose des Rollups et d'autres applications pour payer DA avec leurs jetons natifs et réserver une bande passante dédiée qui ne entre pas en conflit avec autre chose.

EigenDA s'est taillé une position distinctive dans le paysage de la disponibilité des données avec sa haute capacité de traitement et son mécanisme innovant de double quorum. Son système de bifurcation intersubjective et son offre DAS des solutions robustes aux défis critiques tels que les attaques de rétention de données, améliorant la sécurité du réseau sans trop s'appuyer sur Ethereum.

Cependant, EigenDA se heurte à deux obstacles importants. Tout d’abord, le plafond actuel de 200 opérateurs constitue un goulot d’étranglement potentiel pour l’évolutivité et la décentralisation à mesure que la demande augmente. Cette limitation pourrait devenir de plus en plus problématique à mesure que de plus en plus de cumuls et d’applications recherchent des solutions fiables de disponibilité des données.

Deuxièmement, et peut-être plus pressant, EigenDA doit faire face au défi de la génération de revenus durables. Le graphique suivant montre comment les revenus des services DA ont considérablement diminué pour Celestia et Ethereum.

Avec la baisse des frais de disponibilité des données dans l'industrie, le modèle économique de EigenDA devra évoluer. Le projet doit trouver de nouvelles façons de monétiser ses services sans compromettre l'accessibilité ou les performances.

Le succès d'EigenDA dépendra largement de la manière dont il relèvera ces défis. Pourra-t-il étendre son réseau d'opérateurs sans sacrifier la sécurité ou l'efficacité? Découvrira-t-il de nouvelles sources de revenus ou optimisera-t-il sa structure de coûts pour rester compétitif sur un marché où les frais diminuent? Alors que l'écosystème de la blockchain continue de mûrir, les réponses d'EigenDA à ces questions joueront un rôle crucial non seulement dans la définition de sa trajectoire, mais aussi dans le paysage plus large des solutions de scalabilité de la blockchain.

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