Le parallélisme dans les réseaux blockchain : comment les réseaux traitent-ils plusieurs transactions en même temps ?

Le besoin urgent d'un traitement plus rapide

Les réseaux blockchain font face à un défi fondamental : comment gérer des milliers de transactions par seconde sans s'arrêter ou connaître des engorgements ? C'est là qu'intervient le parallélisme comme solution technique révolutionnaire. Au lieu de traiter chaque transaction de manière séquentielle ( une par une ), le parallélisme permet au réseau d'examiner et de valider plusieurs transactions en même temps.

Cette approche change radicalement la façon dont la blockchain fonctionne. Au lieu d'attendre que la deuxième transaction soit terminée avant de commencer la première, le réseau peut les traiter ensemble, ce qui double l'efficacité et réduit la congestion.

Comment le parallélisme fonctionne-t-il au niveau pratique ?

Lorsque plusieurs transactions parviennent au réseau, les nœuds de la blockchain organisent ces données de manière intelligente, permettant une vérification simultanée. La tâche de traitement est répartie sur plusieurs nœuds, chaque nœud prenant en charge une partie de la charge de travail au lieu qu'un seul nœud prenne tout en charge.

Lors du traitement parallèle, le réseau examine plusieurs scénarios simultanément, chaque scénario représentant un résultat différent pour un ensemble donné de transactions. Cette évaluation simultanée permet au système d'anticiper l'impact potentiel des transactions avant de les enregistrer définitivement dans le registre public du réseau. Ensuite, tous les nœuds s'accordent sur un état uniforme qui reflète le résultat global de ces opérations parallèles.

Deux modèles principaux d'exécution parallèle

Le modèle optimiste : traitement rapide sans examen préalable

Dans ce modèle, le réseau saute l'étape du tri initial et traite les transactions directement en même temps. L'idée principale ici est de supposer que la plupart des transactions en attente sont indépendantes les unes des autres, c'est-à-dire qu'elles n'influencent pas les autres.

Le système utilise une stratégie de réexamen et de correction : si l'on découvre plus tard que certaines transactions ont des dépendances ( qui dépendent les unes des autres ), le système les ajuste et les réorganise. Cela garantit que les données restent correctes et précises même en cas de collision ou de conflit.

Modèle de classification des cas : tri intelligent avant exécution

Ce modèle commence par une étape supplémentaire : la classification des transactions en fonction de leur impact sur l'état du réseau. Par exemple, le système détermine quelles transactions interagissent avec des contrats intelligents spécifiques et lesquelles affectent certains comptes.

Sur la base de cette classification, les transactions qui ne présentent pas de conflit sont exécutées en parallèle immédiatement. Celles qui affectent les mêmes éléments dans le réseau sont traitées dans un ordre spécifique, généralement selon les priorités des frais de transaction.

Trois niveaux d'application du parallélisme

le parallélisme au niveau des transactions individuelles

Ce niveau permet de traiter plusieurs transactions en même temps, ce qui augmente considérablement le taux de productivité du réseau. Le réseau peut exécuter un plus grand nombre de transactions par seconde (, ce qui est défini par le chiffre TPS), et surtout, il réduit le temps nécessaire pour confirmer chaque transaction.

Cependant, ce modèle présente de véritables défis techniques. Le traitement des transactions simultanées peut créer des dépendances complexes, où le résultat d'une transaction peut affecter le résultat d'une autre. Gérer ces dépendances et garantir la cohérence nécessite des stratégies de programmation avancées.

le parallélisme au niveau des blocs

Au lieu de traiter une transaction à la fois, ce modèle permet de créer et de valider plusieurs blocs simultanément. Le résultat est un réseau plus tolérant et capable de prévenir les goulets d'étranglement.

Cependant, cette approche nécessite des calculs plus complexes et des ressources informatiques plus importantes. Chaque nœud du réseau nécessite une puissance de traitement plus élevée, ce qui pourrait limiter le nombre de personnes capables d'exécuter des nœuds de manière sécurisée et efficace.

le parallélisme dans l'exécution des contrats intelligents

Les applications décentralisées de la blockchain (DApps) bénéficient directement de l'exécution simultanée de plusieurs contrats intelligents. Cela améliore de manière significative la performance et la vitesse.

Certaines solutions techniques facilitent ce modèle. Par exemple, les agrégats qui utilisent le modèle optimiste traitent les transactions en dehors de la chaîne principale, puis ne consignent que les résultats finaux, réduisant ainsi la charge importante. Il existe également des solutions qui intègrent des technologies de cryptage avancées avec le traitement hors chaîne, offrant une plus grande évolutivité tout en préservant la confidentialité.

Les avantages tangibles du parallélisme

une vitesse de traitement que nous n'avons jamais vue auparavant

La distribution des tâches sur plusieurs nœuds signifie des temps d'exécution beaucoup plus courts. Les réseaux qui appliquent le parallélisme sont généralement plus rapides et plus efficaces par rapport à ceux qui suivent les anciens modèles séquentiels.

évolutivité réelle et non théorique

Le parallélisme résout le problème de la scalabilité en répartissant le processus de vérification des transactions sur différents nœuds. Cela accélère le processus et supporte ce qu'on appelle la scalabilité horizontale, où le réseau peut ajouter ou retirer des nœuds selon les fluctuations de la demande.

réduction réelle des frais de transaction

Le traitement des transactions sur des nœuds secondaires coûte moins cher que le traitement en série qui nécessite de vérifier chaque nœud pour chaque transaction. De plus, l'augmentation de la vitesse des transactions réduit la concurrence entre les utilisateurs sur les frais, ce qui entraîne une baisse supplémentaire des coûts.

Défis actuels et enquête vers l'avenir

Malgré les grands avantages, le parallélisme pose des défis techniques complexes. Garantir l'absence de conflit dans les résultats, maintenir la sécurité du réseau lors du traitement simultané et gérer les ressources informatiques - tout cela nécessite des solutions avancées et réfléchies.

L'avenir porte des perspectives prometteuses. L'intégration du parallélisme avec d'autres solutions d'expansion comme le sharding pourrait ouvrir de tout nouveaux horizons pour les réseaux blockchain, les rendant capables de traiter un nombre énorme de transactions avec une efficacité élevée.