Avant-propos

En tant que plus grand réseau de blockchain décentralisé prenant en charge les contrats intelligents, Ethereum peut fournir divers services et applications décentralisés. Toutefois, à mesure que le nombre d'utilisateurs augmente, Ethereum est confronté à des problèmes tels que la lenteur des transactions, les frais élevés et l'évolutivité limitée. Pour résoudre ces problèmes, de nombreux développeurs et équipes de projet ont adopté les sidechains, qui consistent à établir une ou plusieurs blockchains parallèles en dehors du réseau principal Ethereum et à interagir avec le réseau principal par le biais de certains mécanismes.

Les chaînes parallèles peuvent concevoir leurs propres algorithmes de consensus, règles de transaction, mécanismes de sécurité, etc., en fonction de différents besoins et scénarios, ce qui permet d'améliorer l'efficacité, de réduire les coûts et d'accroître la flexibilité. En s'intégrant à la machine virtuelle Ethereum (EVM), les sidechains peuvent maintenir la compatibilité et l'interopérabilité avec le réseau principal Ethereum.

Actuellement, le débit moyen du réseau principal Ethereum n'est que de 15 transactions par seconde, alors que les sociétés de paiement traditionnelles comme Visa peuvent traiter des milliers, voire des dizaines de milliers de transactions par seconde. L'utilisation des chaînes parallèles devrait permettre à Ethereum d'améliorer considérablement son débit. Dans cette leçon, nous présenterons les concepts de base, les principes et les types de sidechains, et nous analyserons le rôle et les défis des sidechains dans l'écosystème Ethereum.

Comment fonctionnent les chaînes latérales ?

• Algorithmes de consensus
  Une sidechain est une blockchain qui fonctionne en dehors du réseau principal Ethereum et qui permet l'échange d'actifs et de données avec le réseau principal. En fonction de ses besoins et objectifs spécifiques, une sidechain peut établir son propre mécanisme de consensus et ses propres règles pour améliorer l'évolutivité et l'efficacité, réduire la charge sur le réseau principal et diminuer les coûts de transaction, le tout sans affecter le réseau principal.

Actuellement, Ethereum utilise le mécanisme de consensus Proof of Stake (PoS). Toutefois, les sidechains ont la possibilité de choisir d'autres algorithmes de consensus qui répondent le mieux à leurs besoins. Les algorithmes de consensus couramment utilisés pour les sidechains comprennent la preuve d'autorité (PoA), la preuve d'enjeu déléguée (DPoS), la preuve d'enjeu (PoS), la preuve de travail (PoW) ou des modèles hybrides.

Différents mécanismes de consensus sont souvent adoptés pour améliorer la vitesse de génération des blocs et le débit des chaînes parallèles. Les paramètres des blocs des sidechains, tels que la taille des blocs, la durée des blocs, les récompenses des blocs et les ajustements de difficulté, sont souvent définis différemment de ceux du réseau principal Ethereum. Ces paramètres ont un impact significatif sur la performance et les modèles économiques de la blockchain et peuvent également affecter la compatibilité et l'équilibre entre les différents réseaux de blockchain.

• Paramètres de bloc
  Le réseau principal Ethereum a généralement des paramètres de bloc conservateurs, tels que des temps de bloc plus lents et des tailles de bloc plus petites, afin de garantir la décentralisation et la sécurité de la blockchain. En revanche, les sidechains adoptent souvent des temps de bloc plus courts et des tailles de bloc plus grandes pour atteindre un débit plus élevé, des vitesses de transaction plus rapides et des coûts de transaction plus faibles.

Toutefois, cette approche peut nuire à la décentralisation et à la sécurité de la sidechain. La rapidité et la taille des blocs peuvent rendre plus difficile l'exploitation de nœuds complets, de sorte qu'un petit nombre de "supernœuds" est chargé de sécuriser la chaîne. Dans ce cas, le risque de collusion entre les nœuds de validation ou d'attaques malveillantes contre la chaîne est accru.

• Compatibilité avec l'EVM
  Certaines sidechains sont conçues pour être compatibles avec l'EVM et peuvent exécuter des contrats intelligents déployés sur le réseau Ethereum. Ils peuvent exploiter directement l'écosystème et les outils de développement Ethereum, et prendre en charge les contrats intelligents écrits en Solidity, ainsi que d'autres langages de contrats intelligents EVM.

Pour les développeurs qui cherchent à s'étendre au-delà de l'écosystème Ethereum, les sidechains constituent une solution d'évolutivité efficace, qui peut réduire les coûts de transaction et permettre une exécution plus rapide des applications décentralisées.

Cependant, l'utilisation des sidechains comporte également certains risques. Chaque sidechain est responsable de sa sécurité et n'hérite pas des propriétés de sécurité d'Ethereum. Par conséquent, les sidechains sont plus susceptibles de faire l'objet de comportements malveillants ou d'autres attaques.

• Transfert d'actifs
  Pour devenir une sidechain d'Ethereum Mainnet, la blockchain doit pouvoir faciliter le transfert d'actifs depuis et vers Ethereum Mainnet. Pour ce faire, un pont blockchain est utilisé. Les ponts utilisent des contrats intelligents déployés sur le réseau principal Ethereum et une sidechain pour contrôler le rapprochement des fonds entre eux, ce qui leur permet de communiquer et d'échanger des données les uns avec les autres.

Lors de l'utilisation d'un pont, les actifs ne sont pas physiquement transférés d'une blockchain à une autre. Au lieu de cela, un mécanisme de frappe et de combustion des jetons est utilisé. Les actifs envoyés au contrat intelligent Bridge sont verrouillés et reçus par des relais chargés de vérifier les transactions des utilisateurs. Après avoir subi des contrôles de sécurité, un reçu appelé "Simple Payment Verification" (SPV) est généré, et la transaction inter-chaînes est transmise à la chaîne de destination. De l'autre côté du pont, des jetons équivalents sont frappés.

Cette méthode de transaction est également connue sous le nom de "two-way peg", qui permet de transférer facilement des actifs en jalonnant et en déverrouillant des actifs équivalents sur différentes chaînes par le biais de contrats intelligents.

Source de l'image : Web3 University

Avantages des chaînes latérales

• L'allègement de la congestion sur les Sidechains Ethereum
  peut alléger la charge sur le Mainnet, améliorant ainsi le débit global et l'efficacité du système de blockchain.

• Prise en charge de différents mécanismes de consensus
  Les sidechains peuvent utiliser différents mécanismes de consensus pour fournir des applications de service personnalisées.

• Offrir une meilleure protection de la vie privée
  Les sidechains peuvent utiliser une technologie de cryptage plus avancée pour protéger la vie privée et la sécurité des transactions.

• Permettre une plus grande interopérabilité et composabilité
  Les sidechains peuvent être mises à l'échelle horizontalement et verticalement, créant un écosystème multi-chaînes qui facilite une meilleure interopérabilité entre les différentes blockchains.

• Ouvrez plus d'opportunités pour l'expansion des applications
  Les sidechains compatibles avec l'EVM permettent aux dApps de s'étendre à d'autres réseaux de blockchain, favorisant ainsi une plus grande communauté d'utilisateurs.

Inconvénients des chaînes latérales

• Sécurité moindre
  La sécurité des chaînes parallèles dépend du mécanisme de consensus ainsi que du nombre et de la qualité des validateurs. Si le mécanisme de consensus est faible ou si les validateurs ne sont pas dignes de confiance, la sidechain peut être vulnérable aux attaques ou aux défaillances, entraînant la perte ou la falsification de données.

• Problèmes de compatibilité
  Les Sidechains et le Mainnet peuvent utiliser des structures de blocs, des langages de contrats intelligents, des règles de transition d'état, etc. différents. Cela peut entraîner des erreurs ou des échecs dans les transferts d'actifs ou l'exécution des contrats.

• Limites de disponibilité
  Les sidechains peuvent être affectées par des retards de réseau, des problèmes de mise hors ligne des nœuds ou des encombrements dans les ponts entre chaînes, empêchant les utilisateurs d'envoyer ou de recevoir des données de transaction en temps voulu.

• Risques de centralisation
  Les sidechains fonctionnent généralement indépendamment du réseau principal et disposent de leurs propres mécanismes de consensus et validateurs. Si la majorité des validateurs sont concentrés dans quelques institutions ou individus, la fiabilité et la sécurité de la sidechain peuvent être compromises.

• Grande complexité de développement
  Les réseaux Sidechain ont de nombreux paramètres qui diffèrent de ceux du Mainnet, ce qui nécessite de prendre en compte la compatibilité, l'équilibrage de la charge, les goulets d'étranglement des performances et les problèmes potentiels qui peuvent survenir lors de l'utilisation, ce qui nécessite une expertise technique plus élevée.

Principaux projets Sidechain

• Polygon
  La blockchain Polygon est l'une des solutions de mise à l'échelle les plus populaires d'Ethereum. Elle utilise le mécanisme de consensus PoS pour améliorer l'efficacité et l'évolutivité des réseaux de blockchain. Pour ce faire, elle crée de multiples chaînes parallèles, également appelées chaînes enfants, qui sont connectées au réseau principal Ethereum et peuvent personnaliser leurs mécanismes de sécurité, de gouvernance et de consensus.

Les principaux avantages de Polygon sont la réduction des coûts de transaction, l'amélioration de la vitesse des transactions et la prise en charge d'un large éventail de cas d'utilisation tout en maintenant la compatibilité et l'interopérabilité avec Ethereum. En outre, Polygon est une plateforme ouverte où tout développeur peut créer et déployer ses propres chaînes enfants ou chaînes parallèles.

En tant que sidechain Ethereum, Polygon fournit des transactions rapides, rentables et sécurisées sur la chaîne, et son modèle de consensus à échelle multi-chaîne permet l'interopérabilité et l'intégration des dApps à travers différentes chaînes.

Polygon a réalisé des progrès significatifs récemment, notamment avec l'introduction de Polygon zkEVM, une solution d'évolutivité pour la machine virtuelle Ethereum (EVM) utilisant des preuves à connaissance nulle (ZK). Il se caractérise par l'équivalence EVM, la sécurité et la réduction des coûts grâce au traitement par lots des transactions. En outre, il utilise la technologie Polygon Zero, qui est actuellement la plus rapide au monde à l'épreuve des ZK, offrant une meilleure finalité que d'autres solutions de la couche 2 telles que les rollups optimistes.

Polygon zkEVM est open-source et a publié le réseau de test public. La société de capital-risque Seven Seven Six a également lancé une initiative de 200 millions de dollars pour soutenir le développement de nouveaux projets avec Polygon. Actuellement, Polygon est devenue la deuxième plus grande blockchain GameFi, avec plus de 130 000 joueurs actifs quotidiennement.

• Skale
  La blockchain Skale est un projet axé sur le développement de la sidechain Ethereum. Elle utilise le mécanisme de consensus PoS et emploie une approche unique appelée Elastic Sidechains pour atteindre des performances élevées tout en maintenant la compatibilité avec la blockchain Ethereum. Skale fournit une infrastructure efficace, sécurisée et rentable pour les dApps et les contrats intelligents.

Depuis le lancement de son réseau principal en juin 2020, Skale a gagné en popularité auprès des développeurs et des utilisateurs à la recherche de solutions évolutives et efficaces pour les applications décentralisées. La principale caractéristique du réseau Skale est l'utilisation d'Elastic Sidechains, qui sont essentiellement des réseaux de blockchains indépendants connectés au réseau principal Ethereum. Les développeurs peuvent créer et personnaliser ces sidechains en fonction de leurs besoins pour prendre en charge divers dApps et contrats intelligents.

Le réseau Skale offre des fonctionnalités et des avantages supplémentaires aux développeurs et aux utilisateurs. Par exemple, il prend en charge plusieurs langages de programmation et cadres, ce qui rend pratique pour les développeurs la construction et le déploiement de leurs dApps et contrats intelligents. En outre, les frais de transaction sont peu élevés et les délais de transaction sont rapides, ce qui constitue une solution rentable et efficace pour les utilisateurs.

En ce qui concerne les jetons, le réseau Skale utilise SKL comme crypto-monnaie native, avec une offre totale de 4 milliards de jetons. Une part importante de l'offre de jetons est allouée au développement de l'écosystème et à la récompense de la communauté.

• Gnosis Chain
  Gnosis Chain, anciennement connu sous le nom de xDai Chain, est un projet de sidechain Ethereum qui vise à fournir une solution de blockchain hautement évolutive, sécurisée et interopérable pour les dApps. La chaîne Gnosis prend en charge des vitesses de transaction allant jusqu'à 1 000 TPS (transactions par seconde) et utilise le mécanisme de consensus PoS et la vérification des contrats intelligents pour la sécurité du réseau. En outre, Gnosis Chain est compatible avec le réseau Ethereum, ce qui permet l'interopérabilité avec l'écosystème Ethereum.

Récemment, Gnosis Chain a réalisé d'importantes avancées technologiques. Tout d'abord, elle a introduit une nouvelle version avec des fonctionnalités améliorées telles que des vitesses de transaction plus rapides et une sécurité renforcée. En outre, Gnosis Chain a collaboré avec Polygon, intégrant le portefeuille Gnosis Safe dans le réseau Polygon afin d'accélérer les transactions et de réduire les frais. Enfin, Gnosis Chain a conclu un partenariat avec la compagnie d'assurance DeFi Nexus Mutual pour fournir des services d'assurance pour le portefeuille Gnosis Safe.

La technologie xOmniBridge permet des transferts d'actifs entre Gnosis Chain et d'autres réseaux tels qu'Ethereum et Binance Smart Chain. Cela permet aux utilisateurs de transférer des actifs entre différents réseaux sans dépendre d'échanges centralisés. Actuellement, de nombreuses applications Ethereum telles que Chainlink et Aave ont migré vers Gnosis Chain, qui bénéficie d'un écosystème bien établi intégrant des protocoles DeFi, des jeux et des places de marché NFT.

Conclusion

Dans cette leçon, nous avons exploré l'application de la technologie sidechain dans la mise à l'échelle de la blockchain Ethereum. Les sidechains sont des blockchains indépendantes qui fonctionnent en parallèle avec le réseau principal et interagissent avec lui par le biais de mécanismes spécifiques pour l'échange de données et le transfert d'actifs, ce qui permet l'évolutivité et le support d'applications pour le réseau principal. Les chaînes parallèles ont le potentiel d'améliorer la vitesse des transactions, de réduire les coûts et de prendre en charge divers scénarios d'application, offrant ainsi de nouvelles possibilités d'innovation aux applications décentralisées. Cependant, ils sont encore confrontés à certaines limites et à certains défis en termes de sécurité et de décentralisation.

Outre Polygon, Skale et Gnosis Chain, d'autres projets, tels que Loom Network, Metis Andromeda et CrossBell, développent activement des chaînes parallèles. Cette leçon vous a permis d'acquérir une bonne compréhension des chaînes latérales. Dans la prochaine leçon, nous explorerons la très attendue technologie Rollups et approfondirons les diverses solutions d'évolutivité d'Ethereum.

Points forts

• Ethereum est confronté à des problèmes d'évolutivité et doit résoudre les problèmes de vitesse et de coût des transactions. La technologie Sidechain est une solution.
• Les Sidechains sont des blockchains indépendantes qui fonctionnent en parallèle avec le Mainnet et permettent l'échange de données et le transfert d'actifs par le biais de mécanismes spécifiques, ce qui permet d'assurer l'évolutivité et la prise en charge des applications par le Mainnet.
• Les avantages des sidechains sont notamment de réduire la congestion de la blockchain Ethereum, de prendre en charge différents mécanismes de consensus et paramètres de bloc, d'assurer une plus grande confidentialité, de favoriser l'interopérabilité et la composabilité, et d'ouvrir de nouvelles possibilités d'applications.
• Les inconvénients des sidechains sont notamment une sécurité moindre, des problèmes de compatibilité, une disponibilité limitée, des risques de centralisation et une plus grande complexité de développement.
• Polygon, Skale et Gnosis Chain sont des projets de sidechain bien connus.