Analyse complète de Celestia : une blockchain modulaire axée sur la disponibilité des données
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Analyse complète de Celestia : une blockchain modulaire axée sur la disponibilité des données
Les blockchains modulaires seront l'une des principales tendances futures du développement de l'architecture blockchain.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesCelestia est un projet de blockchain modulaire axé sur la disponibilité des données. Sur le plan architectural, il assume principalement les fonctions de couche de consensus et de couche de disponibilité des données, tout en proposant la solution Sovereign Rollup pour assurer les rôles d'exécution et de règlement. Grâce aux progrès technologiques d'Ethereum et à la mise en œuvre pratique des Rollups, l'idée de blockchain modulaire devient progressivement réalisable et représente l'une des directions importantes du développement futur des blockchains publiques. En outre, l'équipe du projet possède un excellent profil technique solide, et le projet s'apprête à lancer son réseau principal, ce qui nous amène à porter une attention particulière à Celestia.
Résumé d'investissement
Celestia est un projet de blockchain modulaire spécialisé dans la disponibilité des données. Architecturalement, il remplit principalement les fonctions de couche de consensus et de couche de disponibilité des données, tout en proposant la solution Sovereign Rollup pour gérer les couches d'exécution et de règlement.
Du point de vue de l'équipe et du financement, Celestia dispose d'un bon bagage technique et d'une capacité de développement stable. Comparé à notre première analyse (publiée initialement le 2022-03-02 sur le site officiel de First Node), Celestia a vu une augmentation significative tant en termes de financement qu'en taille d'équipe. À moyen et long terme, il devrait conserver une trajectoire de croissance solide.
Sur le plan produit et technologie, l'échantillonnage de disponibilité des données et les arbres de Merkle nommés garantissent une percée en matière de décentralisation et de sécurité pour Celestia en tant que couche de consensus et de disponibilité des données. Le concept de Sovereign Rollup assure quant à lui l'extensibilité des couches d'exécution et de règlement construites sur Celestia. Ainsi, Celestia, en tant que blockchain modulaire, peut efficacement relever le défi du triangle impossible de la blockchain, offrant des perspectives prometteuses pour son développement futur.
Concernant l'avancement du projet, Celestia se trouve actuellement en phase de testnet, avec un lancement prévu prochainement pour le réseau principal. Actuellement, les nœuds du testnet sont relativement centralisés. Toutefois, grâce à son architecture réseau et à sa solution de disponibilité des données, les exigences matérielles pour exécuter les nœuds Celestia restent faibles. Après le lancement du réseau principal, le nombre de nœuds devrait augmenter sensiblement, améliorant ainsi le débit global, la décentralisation et la sécurité du réseau. Par ailleurs, les réseaux sociaux de Celestia comptent déjà un grand nombre d'abonnés et une communauté active, ce qui soutiendra utilement le développement futur de son écosystème. Pour l'instant, l'écosystème de Celestia en est encore à un stade très précoce, dominé par des projets d'infrastructure technique. Il faudra encore beaucoup de temps avant que les utilisateurs puissent véritablement accéder à des applications concrètes au sein de cet écosystème.
En ce qui concerne l'économie des jetons, la distribution des jetons TIA est moyenne : plus de la moitié des jetons est attribuée aux investisseurs et à l'équipe, dont 33 % seront débloqués après un an. La demande pour le jeton TIA suit une logique classique de jeton de blockchain publique : TIA assumera les fonctions de consensus, de frais de transaction et de gouvernance, avec une inflation programmée. Cette conception paraît neutre pour l'instant ; le jeton ne crée pas de valeur supplémentaire par lui-même, mais dépend du développement du réseau pour alimenter un cycle économique vertueux.
Du point de vue du secteur, grâce aux succès pratiques des Rollups et aux avancées technologiques d'Ethereum, les blockchains modulaires devraient constituer une tendance majeure de l'architecture blockchain future. Dans ce contexte, Celestia jouera un rôle important. Comparé à ses concurrents, sa solution de disponibilité des données présente un seuil d'implémentation plus bas et un calendrier de développement plus rapide, bien que sa limite supérieure potentielle soit inférieure à celle des solutions basées sur les engagements polynomiaux KZG. L'évolution du projet, la mise à niveau de la fourche Cancun d'Ethereum, ainsi que le développement des secteurs adjacents, notamment les Rollups, devront continuer à être surveillés attentivement. À court terme, la persistance d'un marché baissier et l'accumulation progressive des technologies sous-jacentes limiteront encore la réalisation pleine du potentiel du projet.
En conclusion, le projet Celestia mérite une attention soutenue.
1. Aperçu général
1.1 Présentation du projet
Celestia est un projet de blockchain modulaire axé sur la disponibilité des données. Architecturalement, il assume principalement les fonctions de couche de consensus et de couche de disponibilité des données, tout en proposant la solution Sovereign Rollup pour gérer les couches d'exécution et de règlement. Le projet connaît actuellement un bon rythme de développement et s'apprête à lancer son réseau principal.
1.2 Informations générales [1]
2. Analyse approfondie du projet
2.1 Équipe
L'équipe de Celestia est basée au Royaume-Uni. Selon LinkedIn, 40 membres sont répertoriés, tandis que le site officiel en indique 46[2]. Voici les profils clés :
Mustafa Al-Bassam — Fondateur et PDG, diplômé en informatique de King's College London et titulaire d'un doctorat en informatique de University College London. À 16 ans, Al-Bassam était cofondateur et membre clé du célèbre groupe de pirates informatiques LulzSec, menant de nombreuses activités de piratage. En août 2018, il a cofondé Chainspace, un laboratoire de recherche sur l'évolutivité blockchain, racheté par Facebook en 2019. En mai 2019, Al-Bassam a publié le papier LazyLedger, puis a cofondé LazyLedger (rebaptisé ensuite Celestia) en septembre 2019, en assumant le poste de PDG depuis.
Ismail Khoffi — Fondateur et CTO, détenteur d'une maîtrise en mathématiques et informatique de l'Université de Bonn. Après ses études, il a travaillé pendant plusieurs années en développement logiciel et recherche informatique. En 2018, Ismail Khoffi a rejoint Tendermint comme développeur logiciel. En 2019, il a intégré Interchain Foundation en tant qu'ingénieur senior en développement logiciel, puis a cofondé LazyLedger (ultérieurement rebaptisé Celestia) en septembre de la même année, où il occupe le poste de CTO depuis.
John Adler — Fondateur et CRO, diplômé en génie des sciences de l'Université de Toronto, avec une maîtrise et un doctorat en génie électrique et informatique. Après ses études, il a rejoint Consensys en tant que chercheur et ingénieur de développement, spécialiste de l'évolutivité en couche 2. En 2020, John Adler a cofondé Fuel Labs en tant que scientifique en chef. La même année, il a également cofondé LazyLedger, où il occupe toujours le poste de directeur de la recherche (CRO).
Nick White — COO, diplômé en génie électrique de Stanford. Cofondateur du protocole Harmony. Il a rejoint Celestia en 2021 et occupe depuis le poste de directeur des opérations.
L'équipe centrale possède un solide bagage technique et industriel. Depuis notre premier rapport, Celestia a considérablement renforcé ses effectifs, notamment dans l'équipe de développement logiciel, qui compte désormais plus de 20 ingénieurs. Le projet bénéficie donc d'une capacité de développement robuste.
2.2 Financement
À ce jour, Celestia a levé 56,5 millions de dollars lors de deux tours de financement. Parmi les investisseurs figurent Binance Labs, Polychain Capital, Protocol Labs et Delphi Digital. Globalement, Celestia bénéficie d'un bon soutien financier, suffisant pour assurer un développement durable.
2.3 Code
Figure 2–1 Activité de soumission de code Celestia[3]
Figure 2–2 Contributeurs au code Celestia
Le code source de Celestia est ouvert sur GitHub. Son développement est actif : 25 707 soumissions au total, dont 8 410 au cours de la dernière année, avec environ cent développeurs en moyenne mensuelle. Graphiquement, le volume de soumissions et le nombre de développeurs montrent une tendance constante à la hausse. Deux pics notables ont été observés : un en mai 2022, lié au développement du testnet Mamaki, et un autre en mars 2023, associé au développement du framework modulaire Rollkit et du testnet incitatif. En résumé, l'avancement du développement logiciel est satisfaisant et régulièrement mis à jour.
2.4 Produit et technologie
Celestia est une blockchain modulaire. Le concept de modularité signifie que la blockchain ne gère plus indépendamment toutes les fonctions (exécution, règlement, consensus, disponibilité des données), mais s'optimise spécifiquement pour certaines fonctions.
Figure 2–3 Différence entre blockchain monolithique et blockchain modulaire[4]
Sur le plan de l’évolutivité, les blockchains modulaires offrent une meilleure combinabilité : plusieurs chaînes modulaires peuvent s’assembler comme des briques Lego pour reproduire toutes les fonctions d’une blockchain monolithique, permettant ainsi une collaboration inter-chaîne et multi-chaîne plus fluide.
Figure 2–4 Blockchain monolithique vs pile modulaire
Les blockchains modulaires reposent sur trois principes fondamentaux :
1) Réduire les coûts d’exécution des nœuds et de vérification du réseau pour favoriser la décentralisation.
2) Augmenter l’évolutivité sans alourdir les coûts de vérification ni compromettre la sécurité du réseau.
3) S’appuyer sur un réseau décentralisé d’utilisateurs pour assurer la sécurité globale.
Ces trois principes correspondent respectivement aux trois côtés du triangle impossible de la blockchain : décentralisation, évolutivité et sécurité.
Théoriquement, les Rollups sont eux aussi une application de la philosophie modulaire : que ce soit Optimistic-Rollup ou ZK Rollup, ils exploitent Ethereum comme couche de consensus pour assurer la sécurité, tout en optimisant spécifiquement la couche d’exécution, stimulant ainsi conjointement les réseaux de couche 1 et de couche 2. À l’avenir, avec la mise à niveau de Cancun et la mise en œuvre de EIP-4844 Proto-Danksharding, Ethereum introduira un nouveau type de transaction permettant de stocker des données dans un espace appelé « blob », plutôt que directement sur la couche 1. Cela réduira drastiquement les frais pour les réseaux de couche 2, rapprochant davantage Ethereum d’une structure de blockchain modulaire.
Conçue dès le départ selon une architecture modulaire, Celestia adopte une voie différente des blockchains publiques traditionnelles. Elle se concentre sur le consensus et la disponibilité des données, visant à devenir une couche de disponibilité des données (Data Availability Layer). Elle s'appuie sur les Rollups pour fournir les fonctionnalités d'exécution. En résumé, le réseau Celestia assume deux rôles : ordonner les transactions pour garantir leur disponibilité, et proposer une solution efficace pour prouver cette disponibilité, permettant aux nœuds légers de valider les blocs avec peu de ressources.
Figure 2–5 Architecture du réseau Celestia
En tant que couche de disponibilité des données, Celestia utilise un mécanisme de consensus PoS et est développée avec Cosmos SDK, bien qu’elle ait apporté des modifications à l’algorithme de consensus Tendermint. L’algorithme modifié, Celestia Core, intègre deux éléments clés pour résoudre la disponibilité des données : l’échantillonnage de disponibilité des données (Data Availability Sampling - DAS) et les arbres de Merkle nommés (Namespaced Merkle Trees - NMT).
2.4.1 Échantillonnage de disponibilité des données (DAS)
Dans une blockchain classique, les nœuds légers téléchargent uniquement l’en-tête du bloc contenant l’engagement des données (racine de l’arbre de Merkle), sans accéder au contenu réel des données. Ils ne peuvent donc pas vérifier la disponibilité des données.
Toutefois, grâce au schéma d’encodage Reed-Solomon en deux dimensions (2-dimensional Reed-Solomon encoding scheme), l’échantillonnage de disponibilité des données par les nœuds légers devient possible :
1) Les données de chaque bloc sont divisées en k×k fragments, organisés dans une matrice k×k. En appliquant plusieurs fois l’encodage Reed-Solomon, cette matrice est étendue à une matrice 2k×2k.
2) Celestia calcule alors 4k racines de Merkle distinctes (pour les lignes et colonnes) de la matrice 2k×2k, qui sont incluses dans l’en-tête du bloc comme preuve d’engagement des données.
3) Pour vérifier la disponibilité des données, les nœuds légers interrogent aléatoirement certains fragments dans la matrice 2k×2k. Chaque nœud sélectionne aléatoirement des coordonnées uniques et demande au nœud complet le contenu du fragment et la preuve de Merkle correspondante. Si toutes les réponses sont valides, cela prouve statistiquement que les données du bloc sont disponibles.
De plus, chaque fragment correctement vérifié est diffusé sur le réseau. Ainsi, si les nœuds légers collectent suffisamment de fragments (au moins k×k fragments uniques), les nœuds complets honnêtes peuvent reconstituer l’intégralité des données du bloc.
Figure 2–6 Schéma d’encodage Reed-Solomon en deux dimensions[5]
La mise en œuvre de l’échantillonnage de disponibilité des données garantit l’évolutivité de Celestia en tant que couche de disponibilité. Chaque nœud léger n’a besoin que d’échantillonner une petite partie des données, réduisant ainsi les coûts pour les nœuds et pour le réseau entier. Plus il y a de nœuds légers participant à l’échantillonnage, plus ils peuvent collecter et stocker de données ensemble, ce qui fait que le débit global (TPS) du réseau augmente avec le nombre de nœuds légers.
2.4.2 Arbre de Merkle nommé (NMT)
L’échantillonnage de disponibilité des données garantit la vérifiabilité, mais c’est la structure d’arbre de Merkle nommé qui permet de réduire les coûts pour les couches d’exécution et de règlement.
Celestia divise les données du bloc en plusieurs espaces nommés, chacun correspondant à une couche d’exécution ou de règlement utilisant Celestia comme couche de disponibilité. Ainsi, chaque couche n’a besoin que de télécharger les données pertinentes pour fonctionner. Autrement dit, Celestia crée un dossier séparé pour chaque utilisateur, utilisant un arbre de Merkle pour indexer ces dossiers et aider les utilisateurs à retrouver leurs fichiers.
Un tel arbre de Merkle capable de retourner toutes les données d’un espace nommé donné est appelé arbre de Merkle nommé. Ses feuilles sont triées selon l’identifiant de l’espace nommé, et la fonction de hachage est modifiée pour que chaque nœud inclue la plage des espaces nommés de tous ses descendants.
Figure 2–7 Exemple d’arbre de Merkle nommé
Dans l’exemple de la Figure 2–7, un arbre de Merkle composé de huit blocs de données est divisé en trois espaces nommés.
Lorsque les données de l’espace nommé 2 sont demandées, la couche de disponibilité (Celestia) fournit les blocs D3, D4, D5 et D6, accompagnés des preuves provenant des nœuds N2, N7 et N8, garantissant ainsi la disponibilité des données. De plus, les applications peuvent vérifier qu’elles ont bien reçu toutes les données de l’espace nommé 2, car les blocs doivent correspondre aux preuves, et elles peuvent contrôler l’intégrité des données en examinant la plage d’espaces nommés des nœuds concernés.
Une fois la disponibilité des données assurée via l’échantillonnage et les arbres de Merkle nommés, Celestia se concentre sur la couche d’exécution, introduisant le concept des Sovereign Rollups.
2.4.3 Sovereign Rollups
Les Sovereign Rollups proposés par Celestia diffèrent des Rollups classiques sur Ethereum.
Les Rollups courants sur Ethereum sont appelés Smart Contract Rollups par Celestia. Ils publient leurs blocs entiers sur la couche de règlement, qui ordonne les blocs, vérifie la disponibilité des données et valide la correction des transactions. Ces actions sont exécutées par des contrats intelligents sur la couche de règlement. Autrement dit, le bon fonctionnement de ces Smart Contract Rollups dépend entièrement des contrats intelligents du réseau de règlement.
Figure 2–8 Architecture Ethereum & Smart Contract Rollup 1
Figure 2–8 Architecture Ethereum & Smart Contract Rollup 2
Cette architecture rend presque impossible pour les nœuds de la couche 1 de valider individuellement chaque transaction. Que ce soit pour les preuves d’un Optimistic Rollup ou d’un ZK Rollup, on ne peut vérifier que la validité du bloc, pas chaque transaction. Pour examiner les transactions individuelles, un pont natif minimisant la confiance serait nécessaire, forçant ainsi la couche 1 à dépendre de l’honnêteté d’un petit groupe d’acteurs pour assurer la sécurité.
Pour résoudre ce problème, contrairement aux Smart Contract Rollups, les Sovereign Rollups intègrent la couche de règlement directement dans le Rollup.[6]
Figure 2–9 Architecture Sovereign Rollup 1
Figure 2–10 Architecture Sovereign Rollup 2
Dans l’architecture Sovereign Rollup, le rollup gère l’exécution et le règlement, tandis que la couche de disponibilité des données (Celestia) prend en charge le consensus et la disponibilité. Celestia ne vérifie plus la validité des transactions du Sovereign Rollup ; ce pouvoir est transféré aux validateurs du rollup, qui examinent la validité des transactions et décident de les accepter ou non. Ainsi, aucun pont natif minimisant la confiance n’est requis entre le Sovereign Rollup et sa couche de disponibilité.
En résumé, la différence principale entre Sovereign Rollup et Smart Contract Rollup réside dans qui vérifie la validité des transactions : dans le cas des Smart Contract Rollups, ce sont les contrats intelligents de la couche de règlement ; dans les Sovereign Rollups, ce sont les propres validateurs du rollup.
Par conséquent, les Sovereign Rollups bénéficient d'une plus grande liberté. Par exemple, la mise à jour d'un Smart Contract Rollup nécessite une modification du contrat intelligent, donc elle dépend du consensus de la couche de règlement. En revanche, les Sovereign Rollups n'ont pas cette contrainte : ils peuvent effectuer des mises à jour par bifurcation, comme une blockchain de couche 1, accordant ainsi plus d'autonomie aux nœuds.
Résumé
Du point de vue de l’équipe et du financement, Celestia dispose d’un solide bagage technique et d’une capacité de développement stable. Depuis notre premier rapport, le projet a nettement accru ses effectifs et ses fonds levés, ce qui lui permettra probablement de maintenir une bonne dynamique à moyen et long terme.
Sur le plan produit et technologie, l’échantillonnage de disponibilité des données et les arbres de Merkle nommés représentent une avancée notable en matière de décentralisation et de sécurité pour Celestia en tant que couche de consensus et de disponibilité. Les Sovereign Rollups assurent quant à eux l’évolutivité des couches d’exécution et de règlement construites dessus. Celestia, en tant que blockchain modulaire, peut ainsi bien répondre au dilemme du triangle impossible de la blockchain, offrant des perspectives prometteuses pour son développement futur.
3. Développement
3.1 Historique
Tableau 3–1 Principaux événements de Celestia
3.2 Situation actuelle
3.2.1 Données d’exploitation
Figure 3–1 Statut du testnet Celestia 1[7]
Figure 3–2 Statut du testnet Celestia 2
Celestia est actuellement en phase de testnet, avec un lancement prévu prochainement pour le réseau principal. Le testnet fonctionne de manière stable, avec 261 495 blocs produits, environ 389 580 000 TIA mis en jeu, et 100 nœuds validateurs initiaux. Les 9 premiers nœuds détiennent 60,57 % du réseau, ce qui indique un haut niveau de centralisation.
Figure 3–3 Classement des nœuds du testnet Celestia
Grâce à son architecture, les exigences matérielles pour exécuter un nœud léger Celestia sont faibles : seulement 2 Go de RAM, un processeur monocœur, 25 Go de SSD et une bande passante de 56 Kbps en upload/download. Outre les nœuds légers, les exigences pour les nœuds pont, nœuds complets, validateurs et nœuds de consensus restent raisonnables par rapport à d'autres blockchains. Ainsi, après le lancement du réseau principal, on s’attend à une forte augmentation du nombre de nœuds de toutes catégories, renforçant la décentralisation du réseau.
Figure 3–4 Exigences matérielles pour les nœuds Celestia[8]
Actuellement, 50[9] projets ont annoncé leur intention de se déployer sur Celestia : 5 projets de Rollups as a Service (RaaS), 3 réseaux de séquenceurs, 5 réseaux de règlement, 5 frameworks de Rollup (incluant Cosmos SDK, OP Stack, Rollkit développé par Celestia, Sovereign et Stackr), 3 machines virtuelles, 6 projets inter-chaînes, 3 portefeuilles, 5 projets DeFi, 5 jeux et 10 projets d’infrastructure.
On observe que les projets sur Celestia sont majoritairement des infrastructures techniques, avec peu d'applications (dapps) destinées directement aux utilisateurs.
3.2.2 Taille des réseaux sociaux
Tableau 3–2 Données sociales de Celestia
Au 12 octobre 2023, les réseaux sociaux de Celestia comptent un grand nombre d’abonnés, une interaction active, et une communauté officielle animée, centrée sur le développement technique et les airdrops de jetons.
3.3 Perspectives futures
Celestia n’a pas publié de feuille de route officielle, mais selon les informations disponibles, l’airdrop de jetons TIA se terminera le 17 octobre à 12h UTC, suivi prochainement par le lancement du réseau principal. Le plan d’airdrop de 60 millions de TIA est le suivant :
(Instantané pris au 1er janvier 2023, incluant 576 653 adresses sur Ethereum, les rollups, Cosmos Hub et Osmosis)
Tableau 3–2 Plan d’airdrop des jetons TIA de Celestia
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