L'éther : les avantages et inconvénients de l'augmentation du plafond de gaz pour les blocs, les validateurs et les revenus liés à la MEV
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L'éther : les avantages et inconvénients de l'augmentation du plafond de gaz pour les blocs, les validateurs et les revenus liés à la MEV
Augmenter fondamentalement la limite de gaz vise à améliorer l'évolutivité d'Ethereum.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : Seongwan Park
Traduction : Glendon, Techub News
La communauté Ethereum s'intéresse récemment à un sujet brûlant : l'augmentation de la limite de gaz. L'idée d'élever cette limite semble raisonnable, car elle répond à la demande des utilisateurs en matière de débit transactionnel plus élevé et reflète la croissance naturelle de la capacité du réseau au fil du temps. De nombreux chercheurs et membres de la communauté y sont fermement favorables, jugeant qu'Ethereum est pleinement prêt pour ce changement et considérant cette mesure comme une étape opportune pour renforcer directement la scalabilité d'Ethereum.
Cette proposition a suscité un vif intérêt dans la communauté. Des sites web créés par celle-ci, comme pumpthegas.org, ont pour objectif de vulgariser les bases de l'augmentation de la limite de gaz ainsi que la manière dont les validateurs peuvent modifier les paramètres de leurs nœuds. Un autre site, Gaslimit.pics, suit activement l'évolution du soutien des validateurs à une limite de gaz plus élevée —— selon les données, au 21 décembre 2024, 25 % des validateurs Ethereum avaient déjà ajusté la configuration de leur client pour y adhérer. Dès que plus de 50 % des validateurs auront accepté d'augmenter la limite de gaz et modifié la configuration de leur client, la limite de gaz d'Ethereum commencera à augmenter progressivement jusqu'à se stabiliser à une nouvelle valeur cible.
Il convient de noter que cette proposition diffère de la feuille de route centrée sur les rollups d'Ethereum. Contrairement aux améliorations récentes de la scalabilité telles que l'EIP-4844 et l'EIP-7691, qui mettent l'accent sur l'extension via les rollups et les transactions blob, l'augmentation de la limite de gaz constitue une méthode d'extension au niveau L1 (Techub News précise que la limite de gaz d'un bloc Ethereum représente le nombre maximal d'opérations pouvant être incluses dans un bloc, mesuré en unités de gaz).
Bien que ce débat enthousiasme une partie de la communauté, il soulève également des inquiétudes chez certains chercheurs quant aux risques potentiels pour des valeurs fondamentales d'Ethereum telles que la décentralisation et la sécurité. Les critiques mettent en garde contre le fait qu'une taille de bloc accrue pourrait, dans le pire des cas, mettre sous pression la couche de consensus et accroître les exigences matérielles des validateurs, compromettant ainsi la stabilité du réseau.
Ces préoccupations sont-elles infondées ? Cet article examine l'historique succinct de la proposition d'augmentation de la limite de gaz d'Ethereum, ses impacts potentiels, ainsi que les aspects techniques et les considérations en jeu dans le débat en cours.
Brève histoire de la proposition d'augmentation de la limite de gaz d'Ethereum
En réalité, l'idée d'augmenter la limite de gaz d'Ethereum a déjà été discutée depuis un certain temps. Lors d'une session AMA d'Ethereum en janvier 2024, Vitalik Buterin, cofondateur d'Ethereum, a suggéré d'augmenter la limite de gaz à 40 millions (actuellement fixée à 30 millions), conformément à la loi de Moore et reflétant l'amélioration progressive des performances matérielles.
À noter qu’Ethereum n’a pas ajusté sa limite de gaz depuis avril 2021, bien que les progrès matériels aient été significatifs durant cette période. Nombreux sont donc désormais les membres de la communauté à penser qu’il est temps de tenir compte de ces évolutions.
Récemment, une proposition encore plus « ambitieuse » a été avancée : doubler la limite de gaz à 60 millions. Toutefois, 60 millions est principalement perçu comme un objectif à long terme plutôt qu’un objectif immédiat. En décembre 2024, Toni Wahrstätter a recommandé une approche plus prudente, plaidant pour une augmentation initiale à 36 millions (soit +20 %) comme première étape plus sûre.
Ainsi, l’augmentation de la limite de gaz à 36 millions est actuellement considérée comme une première étape clé, toute hausse ultérieure devant suivre une méthode progressive et étalée dans le temps.
Comment la limite de gaz d’un bloc peut-elle être ajustée ?
La limite de gaz d’un bloc peut être augmentée progressivement sans fork ni modification des règles du réseau. En effet, les validateurs peuvent réaliser cet ajustement de manière rétrocompatible en modifiant leurs options de configuration, selon un consensus communautaire régulier et flexible.
Contrairement à une idée reçue, la limite de gaz d’un bloc Ethereum n’est pas figée à 30 millions. Les proposants de blocs peuvent l’ajuster légèrement dans une certaine marge. Plus précisément, la limite de gaz d’un bloc peut varier d’au plus 1/1024 par rapport à celle du bloc précédent. Par exemple, si la limite actuelle est de 30 millions, elle peut passer au bloc suivant à « 30 000 000 + 30 000 000 × (1 / 1024) = 30 029 296 ».
Le code ci-dessous illustre le comportement par défaut d’un nœud Ethereum dans le client geth : si la limite de gaz d’un nouveau bloc reste dans la plage acceptable par rapport à son bloc parent (bloc parent), il sera considéré comme valide.
Si les proposants de blocs successifs approuvent une hausse, la limite de gaz peut continuer à croître. Par exemple, dans un scénario idéal (si les validateurs parviennent à un consensus), atteindre le premier jalon de 36 millions (+20 %) nécessiterait environ « log(1,2) / log(1025/1024) = 187 blocs », soit 38 minutes. Une fois que plus de 50 % des validateurs auront donné leur accord, l’augmentation pourra être mise en œuvre rapidement.
Quelles conséquences aura l’augmentation de la limite de gaz ?
Examinons d’abord quelques effets relativement prévisibles de l’augmentation de la limite de gaz. Une capacité de bloc accrue facilitera le traitement de la demande actuelle du réseau, entraînant une baisse des frais de gaz.
À court terme, selon le mécanisme EIP-1559, cette réduction des frais de gaz pourrait diminuer la quantité d’ETH brûlée, augmentant temporairement l’émission nette d’Ethereum. Une tendance similaire a été observée après l’EIP-4844, lorsque les frais de disponibilité des données (DA) pour les rollups ont fortement baissé, réduisant ainsi la destruction d’ETH. L’augmentation de la limite de gaz pourrait avoir un effet comparable, accentuant temporairement l’inflation.
Cependant, à long terme, la baisse des frais pourrait stimuler davantage d’activités sur le réseau, puisque plus d’utilisateurs pourront se permettre les coûts de transaction. Cette hausse d’activité pourrait renforcer les effets de réseau d’Ethereum, attirer davantage de DApps et encourager une adoption plus large. À mesure qu’Ethereum deviendra un élément central des systèmes DApp et DeFi, l’utilisation de l’ETH comme monnaie pourrait s’intensifier. Cette utilisation accrue d’ETH pourrait à son tour alimenter une croissance supplémentaire des activités du réseau, créant ainsi un cercle vertueux pour l’écosystème Ethereum.
L’augmentation de la limite de gaz rendra possibles de nouvelles DApps
Au-delà de la réduction des frais et de l’amélioration du flux transactionnel, l’augmentation de la limite de gaz par bloc pourrait ouvrir de nouvelles opportunités. Bien qu’une hausse modeste à 36 millions n’entraîne pas nécessairement de changements marquants, un bond plus important vers 60 millions pourrait rendre possible de nouveaux types de DApps et de transactions auparavant limités par le plafond actuel de 30 millions de gaz. En effet, certaines opérations occupant presque ou dépassant actuellement la limite de 30 millions de gaz pourraient, après modification, être exécutées plus efficacement, voire devenir réalisables pour la première fois.
Par exemple, les transactions consommant beaucoup de gaz (frappe groupée de NFT, largages massifs de jetons ou activités de DAO) frôlent souvent ou dépassent la limite actuelle de 30 millions de gaz. Ces transactions sont généralement réparties sur plusieurs blocs, entraînant inefficacité, retards et vulnérabilités potentielles. L’image ci-dessous montre un exemple concret de transaction de frappe groupée de NFT consommant plus de 28 millions de gaz.
Hachage de la transaction : 0xf99bdd89f7e3186e63d71a4a3ffb53cb5cd1c3190ce3771c966f2a82b3346bee
Avec une limite de gaz portée à 60 millions, de telles opérations pourraient être effectuées entièrement dans un seul bloc, garantissant une exécution atomique. Cela assure que l’opération entière réussisse ou échoue, évitant tout résultat partiel, assurant l’équité entre les participants et réduisant les risques de manipulation.
Au-delà de l’optimisation des cas d’usage existants, une limite de gaz plus élevée pourrait aussi ouvrir la voie à des DApps innovantes nécessitant des opérations intensives en calcul. Par exemple, avec une limite accrue, des applications d’IA en chaîne (comme l’entraînement ou l’inférence de petits modèles) pourraient devenir envisageables. De même, des contrats intelligents plus complexes (jeux entièrement en chaîne ou mécanismes de gouvernance sophistiqués) pourraient prospérer dans un environnement à plus forte capacité. Toutes ces avancées pourraient étendre les fonctionnalités et l’attractivité d’Ethereum, rendant l’écosystème plus diversifié.
Dans de nombreux cas, doubler la limite de gaz pourrait donc apporter davantage d’avantages, notamment en réduisant la fragmentation et en débloquant de nouvelles possibilités.
Que signifie l’augmentation de la limite de gaz pour le dilemme du « triangle impossible » de la blockchain ?
Augmenter la limite de gaz vise fondamentalement à améliorer la scalabilité d’Ethereum. Dans le contexte du « triangle impossible » de la blockchain, une meilleure scalabilité s’obtient souvent au détriment de la décentralisation ou de la sécurité. C’est pourquoi la proposition d’augmenter la limite de gaz suscite des interrogations : on craint qu’elle n’accroisse les exigences matérielles des validateurs, menant à une centralisation, ou ne fragilise la sécurité en affectant la stabilité de la couche de consensus.
Toutefois, les partisans affirment que cela ne consiste pas à sacrifier la décentralisation ou la sécurité pour gagner en scalabilité. Ils y voient plutôt une exploitation des progrès matériels décrits par la loi de Moore afin d’élargir la capacité totale de la blockchain. Selon cette vision, le « triangle » du dilemme pourrait s’agrandir, car le matériel moderne permettrait une capacité accrue sans altérer les propriétés fondamentales d’Ethereum.
Pour évaluer la validité de cette affirmation, il faut examiner attentivement les risques potentiels liés à l’augmentation de la limite de gaz. Les questions de décentralisation incluent notamment l’augmentation des exigences matérielles des validateurs et la complexité des stratégies MEV. Sur le plan de la sécurité, il convient d’examiner l’impact sur la taille maximale des blocs, le temps d’exécution des transactions, et leurs effets sur les taux de fork ou de slots manqués.
Limite de gaz et taille des blocs
L’augmentation de la limite de gaz par bloc permet d’inclure davantage de données de calldata, influençant ainsi la taille maximale possible d’un bloc. Actuellement, la taille maximale d’un bloc rempli de calldata inutile est d’environ 1,8 Mo. Avec six blobs, la taille totale des données transmises dans un slot unique peut atteindre 2,58 Mo. Une limite de gaz plus élevée augmenterait cette taille maximale, pouvant poser problème à la couche P2P (pair-à-pair) utilisée par les nœuds du réseau pour la communication.
Cette situation pourrait exercer une pression sur les clients de consensus au niveau P2P. Lorsque la limite de gaz dépassera 40 millions, la taille maximale d’un bloc pourrait excéder les limites intégrées par défaut dans le comportement des clients, empêchant certains d’entre eux de proposer ou propager correctement les blocs. Il est donc crucial de résoudre ces limitations avant toute hausse importante de la limite de gaz.
L’EIP-7623, qui propose d’ajuster le prix du calldata dans les transactions de disponibilité des données, pourrait fournir une solution en réduisant la taille maximale d’un bloc de 2,58 Mo à environ 1,2 Mo. Nous estimons donc qu’adopter l’EIP-7623 sera essentiel pour garantir la stabilité du consensus face à toute future augmentation de la limite de gaz.
De même, la taille réelle des blocs (généralement remplis de données transactionnelles) est corrélée à la probabilité de restructuration (reorg) ou de slot manqué. L’analyse des données de slots (#9526972 à #10351782) indique que, pour les petits blocs, la différence de distribution de taille entre les slots inclus et ceux ayant subi une restructuration ou omission est minime. Cependant, à mesure que la taille des blocs augmente (par exemple, au-delà de 0,25 Mo), la probabilité de restructuration ou de slot manqué augmente.
Cette corrélation pourrait découler de facteurs tels que l’allongement du temps d’exécution ou le comportement P2P par défaut, et non uniquement de la taille du bloc. Bien que cette relation mette en lumière des risques potentiels, elle n’établit pas de lien de causalité.
En somme, bien que l’augmentation de la taille des blocs influence la stabilité des slots, la taille maximale d’un bloc est particulièrement cruciale pour assurer la robustesse de la couche P2P. Toute future hausse de la limite de gaz devra être accompagnée de modifications telles que celles proposées dans l’EIP-7623 afin d’atténuer efficacement ces risques.
Limite de gaz et temps d’exécution
Une limite de gaz plus élevée permettant d’inclure davantage de transactions dans un bloc, le temps d’exécution des transactions augmente également. L’importance de cet allongement dépend du taux de fork ou de slots manqués, indicateur de la stabilité globale du consensus.
Le graphique ci-dessous montre que, plus la quantité de gaz utilisée dans un bloc augmente, plus le temps d’exécution tend à s’allonger. Une hausse de 20 % de la limite de gaz devrait légèrement prolonger ce temps, bien que l’ampleur exacte soit difficile à prédire. Le temps d’exécution n’est pas toujours strictement proportionnel à la limite maximale de gaz ou à sa consommation. Toutefois, en supposant une proportion conservatrice basée sur le graphique, un allongement de 400 à 500 millisecondes semble raisonnable.
Examinons maintenant la relation entre le temps d’exécution et les forks ou slots manqués.
Les cadres rouges sur les graphiques soulignent qu’un temps d’exécution dépassant 4000 ms est associé à une probabilité nettement plus élevée de restructuration ou de slot manqué comparé aux slots à temps d’exécution plus courts. Bien que la majorité des restructurations ou omissions surviennent entre 1000 et 3000 ms (indiquant une corrélation faible dans cette plage), les blocs dans les cadres rouges montrent une probabilité de restructuration sensiblement plus élevée au-delà de 4000 ms. Un autre graphique confirme davantage cet impact, montrant que le taux de restructuration ou d’omission pour les slots excédant 4000 ms est plus de trois fois supérieur à celui des slots inférieurs à ce seuil, illustrant clairement l’effet délétère d’un temps d’exécution excessif sur la stabilité.
L’augmentation de la limite de gaz affectera-t-elle les exigences matérielles des validateurs ?
Lors de l’augmentation de la limite de gaz, la principale préoccupation des validateurs porte sur la taille de stockage requise pour exécuter un nœud validateur. En décembre 2024, un nœud validateur nécessite environ 1,5 à 1,6 To de stockage pour maintenir toutes les données historiques et d’état. Une hausse de la limite de gaz accélérerait la croissance de ces données.
Entre 2020 et 2021, exécuter un nœud validateur nécessitait un disque SSD de 2 To. Toutefois, lorsque les données historiques et d’état ont atteint 1,8 To, les validateurs utilisant un SSD de 2 To ont dû passer à un SSD de 4 To. Bien que le prix actuel d’un SSD de 4 To soit similaire à celui d’un SSD de 2 To il y a trois ans (environ 250 dollars), ce remplacement implique des coûts de maintenance et une complexité technique accrue.
Une limite de gaz de 36 millions ne poserait probablement pas de problème majeur. Mais si elle atteint 60 millions ou plus, les validateurs devront remplacer leur matériel plus fréquemment, accumulant des coûts de maintenance et menaçant ainsi la décentralisation.
L’adoption de l’EIP-4444 (dont l’objectif est une sortie des clients avant mai 2025) pourrait stopper la croissance des données historiques, offrant ainsi plus de marge pour augmenter la limite de gaz. En l’absence de cet EIP, la croissance des données historiques deviendrait le prochain goulot d’étranglement.
L’analyse de Storm Slivkoff sur la croissance de l’état indique que celle-ci constitue également un goulet potentiel, mais le taux actuel (environ 2,62 Gio par mois) reste gérable, supporté par le matériel moderne pendant environ dix ans. La demande en mémoire vive (RAM) augmente avec la taille de l’état ; porter la limite de gaz à 60 millions accélérerait ce processus, nécessitant chaque année 2 à 4,7 Gio supplémentaires de RAM. Bien qu’une configuration actuelle de 64 Gio offre une bonne marge, une croissance continue pourrait imposer des mises à niveau plus fréquentes.
Des améliorations attendues comme les arbres de Verkle et l’expiration des états devraient alléger ce fardeau, mais une surveillance attentive reste indispensable.
Que signifie l’augmentation de la limite de gaz pour le MEV ?
Un autre facteur pouvant affecter la décentralisation est l’impact de l’augmentation de la limite de gaz sur les revenus MEV (Maximum Extractable Value) des validateurs. Alors que le MEV prend de l’importance, on redoute un écart croissant entre les validateurs sophistiqués utilisant des stratégies avancées et les petits validateurs individuels. Cet écart de revenus pourrait accentuer la pression centralisatrice, les validateurs disposant de plus de ressources et d’expertise prenant l’avantage. Pour y remédier, la communauté Ethereum discute activement de mécanismes comme la séparation proposant-construisant (PBS) ou la destruction du MEV, visant à équilibrer les revenus des validateurs.
Théoriquement, une limite de gaz plus élevée permet d’inclure davantage de transactions par bloc, ce qui pourrait aggraver l’écart de revenus lié au MEV. Bien que MEV Boost ait partiellement atténué ce problème en permettant aux petits validateurs de capturer une partie des récompenses MEV, les données sur les écarts de revenus restent incertaines, notamment en raison des difficultés à définir les transactions MEV et à suivre précisément les gains, surtout dans des scénarios complexes comme les stratégies MEV combinant bourses centralisées (CEX) et décentralisées (DEX). Toutefois, ces cas restent rares, la majorité du MEV provenant des stratégies en haut des blocs.
D’un autre côté, une limite de gaz plus élevée pourrait aussi rendre possibles des stratégies MEV plus complexes et gourmandes en ressources. Bien qu’exceptionnelles, certaines transactions MEV consomment près de toute la limite de gaz disponible. Par exemple, une transaction robot ayant utilisé plus de 18 millions de gaz a effectué plusieurs échanges et opérations de liquidité dans un seul bloc. À mesure que la limite de gaz augmentera, de telles stratégies pourraient devenir plus courantes, creusant potentiellement l’écart entre validateurs expérimentés et petits acteurs.
Conclusion
Le débat autour de l’augmentation de la limite de gaz d’Ethereum ouvre des perspectives passionnantes : améliorer la scalabilité, réduire les frais de transaction, et créer de nouvelles possibilités pour les DApps aujourd’hui limitées. Pourtant, ce sujet suscite aussi de profondes inquiétudes concernant la décentralisation, les exigences pour les validateurs et la stabilité du réseau. La croissance des données d’état et historiques, l’allongement du temps d’exécution, ou encore les écarts MEV soulignent la nécessité d’une analyse rigoureuse et d’une surveillance attentive des données empiriques.
En fin de compte, la réussite de cette augmentation dépendra de la capacité d’Ethereum à équilibrer habilement ces facteurs complexes. Des solutions comme l’EIP-7623, la séparation proposant-construisant (PBS) ou la destruction du MEV montrent que le réseau adopte une attitude proactive face aux risques potentiels. Grâce à une planification minutieuse et à une exécution soigneuse, une limite de gaz plus élevée pourrait bien débloquer la prochaine phase de croissance d’Ethereum.
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