a16z : La « qualité de la chaîne renforcée » garantit à chaque validateur un espace dédié dans le bloc
TechFlow SélectionTechFlow Sélection
a16z : La « qualité de la chaîne renforcée » garantit à chaque validateur un espace dédié dans le bloc
De la qualité de la chaîne à la qualité renforcée de la chaîne : À l’ère du débit élevé, comment concrétiser réellement le principe « Mes transactions, c’est moi qui décide » ?
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : @ittaia, @PGarimidi et @jneu_net
Traduction : AididiaoJP, Foresight News
La « qualité de chaîne » (Chain Quality, CQ) est une propriété fondamentale des blockchains. En termes simples, elle signifie ceci :
Si vous détenez 3 % des actifs mis en jeu (staking), alors, en moyenne sur une période donnée, vous contrôlez 3 % de l’espace bloc.
Pour les blockchains anciennes, dont le débit est faible, la qualité de chaîne est déjà suffisante. Or les blockchains modernes offrent une bande passante bien plus élevée, permettant à un seul bloc d’intégrer un très grand nombre de transactions.
Cela conduit à introduire une notion plus forte et plus fine, qui ne se contente pas de considérer la proportion moyenne d’espace bloc sur le temps, mais examine précisément la répartition de cet espace à l’intérieur de chaque bloc. Nous l’appelons « qualité de chaîne forte » (Strong Chain Quality, SCQ) :
Si vous détenez 3 % des actifs mis en jeu, alors vous contrôlez 3 % de l’espace bloc dans chaque bloc.
En substance, cette propriété permet aux parties prenantes de disposer, au sein d’une blockchain à haut débit, d’une « voie virtuelle », garantissant ainsi l’inclusion de leurs transactions.
La « qualité de chaîne » dans les blockchains
L’une des innovations clés du protocole Bitcoin — désormais présente dans presque toutes les blockchains — consiste à intégrer, directement au sein du protocole, un mécanisme de récompense destiné aux proposants de blocs : toute entité parvenant à ajouter un bloc avec succès à la machine à états reçoit des jetons nouvellement émis ainsi que les frais de transaction. Ces récompenses sont définies par la fonction de transition d’état et se reflètent finalement dans l’état du système.
Dans les modèles classiques de calcul distribué, les participants sont catégorisés en entités honnêtes et malveillantes. Il n’est pas nécessaire d’inciter les entités honnêtes, car leur comportement honnête constitue justement l’hypothèse par défaut du modèle.
Dans les modèles cryptoeconomiques, en revanche, les participants sont considérés comme des agents rationnels dont la fonction d’utilité peut être inconnue. L’objectif consiste à concevoir des incitations telles que, dans leur quête de maximisation de profit, ces agents agissent naturellement de façon cohérente avec le bon fonctionnement du protocole. En combinant ce mécanisme de récompense interne au protocole, on obtient la définition idéalisée suivante de la qualité de chaîne :
Qualité de chaîne (CQ) : Une coalition détenant X % du total des actifs mis en jeu a, après le temps global de stabilité (GST), une probabilité de X % de devenir le proposant de chaque bloc ajouté à la chaîne.
Si une chaîne s’écarte de cette exigence de qualité de chaîne, certaines coalitions peuvent obtenir une part disproportionnée des récompenses, affaiblissant ainsi la motivation à adopter un comportement honnête et menaçant la sécurité du protocole.
De nombreuses blockchains satisfont ou cherchent à satisfaire cette propriété via un « mécanisme aléatoire de rotation des leaders fondé sur le poids du staking ». Les défis typiques rencontrés actuellement comprennent notamment le problème du « minage égoïste » sur Bitcoin, la résistance aux fourches secondaires chez Monad, ou encore les difficultés liées au protocole LMD GHOST d’Ethereum.
L’origine de la « qualité de chaîne forte »
Lorsque l’espace bloc est suffisamment abondant, il n’est pas nécessaire de confier l’intégralité du contenu d’un bloc à un seul proposant. À la place, l’espace bloc d’un même bloc peut être partagé entre plusieurs participants. La définition cryptoeconomique de la qualité de chaîne forte exprime précisément cette idée :
Qualité de chaîne forte (SCQ) : Une coalition détenant X % du total des actifs mis en jeu peut contrôler X % de l’espace bloc dans chaque bloc, après le temps global de stabilité (GST).
Cette propriété idéalisée implique implicitement l’abstraction d’une « voie virtuelle » : concrètement, la coalition contrôle effectivement, dans chaque bloc, une portion dédiée et proportionnelle de l’espace bloc.
Du point de vue économique, posséder une telle voie virtuelle équivaut à détenir un actif productif générant des revenus, provenant soit des frais de transaction, soit de la valeur maximale extractible (MEV). Des entités externes, afin d’obtenir et de conserver ces voies, entreront en compétition pour accumuler des actifs mis en jeu, créant ainsi une demande soutenue pour le jeton natif de la couche 1 (L1). Plus la valeur économique générée par une voie est élevée, plus la concurrence pour accumuler des actifs mis en jeu sera intense, et plus la valeur accumulée par les droits d’accès à cet espace bloc — matérialisés par le staking L1 — sera grande. Grâce à cette abstraction, une résistance accrue à la censure peut être traduite en une propriété effective de SCQ au sein du protocole.
Qualité de chaîne forte et résistance à la censure
Des travaux récents montrent que les protocoles résistants à la censure sont d’une importance capitale. Ces protocoles doivent non seulement garantir qu’en fin de compte les entrées des entités honnêtes seront incluses, mais aussi qu’elles le seront immédiatement. La qualité de chaîne forte (SCQ) peut être vue comme une extension de cette propriété au cas où la capacité des blocs est limitée.
Dans la pratique, si le volume de transactions à inclure dépasse l’espace bloc disponible, aucun protocole ne peut satisfaire la résistance à la censure dans sa forme idéale. La SCQ répond à cette limitation de manière plus pragmatique : elle ne requiert pas que toutes les transactions honnêtes soient toujours incluses, mais alloue à chaque nœud mis en jeu un « budget », garantissant que ses transactions seront incluses dans les limites de ce budget.
Le protocole MCP a été proposé comme composant additionnel superposé aux protocoles existants de consensus de type tolérance aux pannes byzantines pratiques (PBFT), afin de doter ces derniers de résistance à la censure. Ce protocole satisfait également la condition de SCQ — il alloue à chaque proposant une portion d’espace bloc proportionnelle à son poids de staking. De leur côté, les protocoles BFT existants fondés sur des graphes acycliques orientés (DAG) offrent une façon de réaliser un mempool multi-écrivain, présentant également un certain degré de résistance à la censure.
Les implémentations standards de ces protocoles ne satisfont généralement pas strictement la SCQ, car elles autorisent le leader à retarder sélectivement certains sous-ensembles de transactions. Toutefois, de légères modifications permettraient de rétablir la SCQ. Un axe connexe de recherche porte sur la « mise en œuvre forcée de l’inclusion des transactions », visant à réduire les comportements censoriels.
Le protocole MCP démontre également comment mettre en œuvre une propriété cachée encore plus forte. Grâce à celle-ci, les parties prenantes peuvent créer des voies virtuelles privées, dont le contenu n’est révélé qu’au moment où le bloc complet est rendu public. Nous approfondirons ce point dans un article ultérieur.
Comment réaliser la qualité de chaîne forte
Pour obtenir la qualité de chaîne forte après le temps global de stabilité (GST), il est essentiel de garantir que le proposant ne puisse pas librement censurer les entrées des parties prenantes. Cela peut être réalisé grâce à un protocole en deux tours. À partir de presque tous les protocoles BFT basés sur des « vues », deux petites modifications suffisent :
- Premier tour : chaque participant envoie à tous les autres participants ses entrées authentifiées.
- Deuxième tour : chaque participant, dès lors qu’il a reçu une entrée authentifiée de la part du participant i, ajoute i à sa propre liste d’inclusion. Il transmet ensuite cette liste au leader. Cette action équivaut à un engagement selon lequel il n’acceptera que les blocs contenant toutes les entrées figurant dans sa liste.
- Proposition BFT : une fois ces messages reçus, le leader intègre dans le bloc l’union de toutes les listes d’inclusion reçues.
- Vote BFT : un participant ne vote « pour » un bloc que si celui-ci contient bien toutes les entrées figurant dans sa propre liste d’inclusion.
Il est facile de voir que, à partir de ce canevas protocole, on peut construire un protocole complet. Celui-ci satisfait la qualité de chaîne forte après le temps global de stabilité (GST), assure la résistance à la censure, et conserve l’activité tant que le leader est honnête. Pour obtenir également la SCQ avant le GST, il faut, à chaque tour, attendre un nombre suffisant (quorum) de valeurs ou de listes. Nous détaillerons ce protocole et ses extensions dans un article ultérieur.
Des recherches récentes montrent que la réalisation de la qualité de chaîne forte et de la résistance à la censure nécessite l’ajout de deux tours supplémentaires au-dessus des tours de vote usuels des protocoles BFT (comme illustré dans le canevas ci-dessus). Nous expliciterons également ce résultat dans un article ultérieur.
Bien que la qualité de chaîne forte (SCQ) spécifie la proportion d’espace bloc contrôlée par une coalition, elle ne détermine pas entièrement l’ordre dans lequel les transactions sont placées à l’intérieur du bloc. La SCQ peut être comprise comme la réservation d’un espace pour chaque nœud mis en jeu, sans toutefois imposer aucune contrainte sur l’ordre des transactions au sein de cet espace.
Cela ouvre un large champ de recherche sur la conception des mécanismes de tri des transactions. Un bon mécanisme de tri pourrait améliorer significativement l’équité et l’efficacité au sein de l’écosystème blockchain. Une piste prometteuse consiste à ordonner les transactions en fonction des frais de priorité.
Bienvenue dans la communauté officielle TechFlow
Groupe Telegram :https://t.me/TechFlowDaily
Compte Twitter officiel :https://x.com/TechFlowPost
Compte Twitter anglais :https://x.com/BlockFlow_News
a16z
