Ethereum 80% de données redondantes écrasent les nœuds, la fondation dévoile trois principales solutions d'atténuation

Les chercheurs de la Fondation Ethereum mettent en garde contre la « croissance de l’état » qui menace la décentralisation du réseau, avec une explosion des coûts de stockage des nœuds, proposant trois solutions principales pour faire face à la crise : expiration de l’état, archivage de l’état, et mode partiel sans état.

Ethereum face à la crise de croissance de l’état, les coûts d’exploitation des nœuds s’envolent

(Source : Fondation Ethereum)

L’équipe de consensus sans état de la Fondation Ethereum a récemment publié une alerte importante, soulignant que l’augmentation constante des enregistrements de comptes, du stockage des contrats et du bytecode rend de plus en plus difficile pour les opérateurs de nœuds de stocker, de servir et de synchroniser, ce qui, appelé « croissance de l’état », menace la durabilité à long terme d’Ethereum.

L’« état » d’Ethereum couvre tout ce que le réseau connaît actuellement, y compris les soldes des comptes, le stockage des contrats et le code qui fait fonctionner les applications. La fondation indique que ce système est devenu un composant clé de l’infrastructure mondiale, capable de « régler des milliards de dollars de valeur » et de coordonner des milliers d’applications.

Mais les chercheurs soulignent que l’importance d’Ethereum pose un problème sérieux : cet état ne fait que croître, sans jamais diminuer. Avec l’augmentation des données, faire fonctionner un nœud complet devient plus coûteux et plus fragile. La fondation déclare dans un article de blog : « Si l’état devient trop volumineux, trop centralisé ou difficile à maintenir, tous ces niveaux deviennent plus vulnérables, plus coûteux, et plus difficiles à décentraliser. »

Cet avertissement n’est pas alarmiste. Selon les données fournies par la fondation, au cours de la dernière année, le réseau Ethereum a continuellement ajouté de nouvelles données d’état chaque semaine, et la vitesse de croissance ne ralentit pas. Des améliorations d’expansion telles que Layer 2, EIP-4844 (proto-danksharding) et l’augmentation des limites de gas, bien qu’elles rendent plus d’activités possibles, accélèrent également la croissance de l’état.

Décentralisation menacée, coûts élevés pouvant exclure les petits nœuds

Les chercheurs avertissent que si seuls quelques opérateurs techniques de haut niveau peuvent supporter les coûts de stockage et de maintenance de l’état complet, la résistance à la censure, la neutralité et la résilience d’Ethereum pourraient s’affaiblir.

Cette préoccupation touche au cœur même des valeurs fondamentales de la blockchain. La confiance en Ethereum repose sur le fait que quiconque peut faire fonctionner un nœud pour vérifier l’état du réseau. Mais lorsque le coût d’exploitation devient trop élevé, seuls les grands acteurs et opérateurs professionnels peuvent le supporter, ce qui pourrait conduire à une centralisation du réseau.

La fondation indique qu’elle mène activement des tests de stress pour déterminer trois points critiques : quand la croissance de l’état deviendra un goulot d’étranglement pour l’expansion ? à quel moment la taille de l’état rendra difficile pour les nœuds de suivre la chaîne ? quand les implémentations client commenceront-elles à échouer dans des états extrêmes ?

Des données plus précises montrent qu’environ 80 % des données d’état n’ont pas été mises à jour depuis plus d’un an, mais tous les nœuds doivent encore stocker ces données aujourd’hui. Cela signifie que les opérateurs de nœuds supportent le coût de stockage de « données froides » peu consultées, ce qui est manifestement une perte de ressources.

Validation sans état : nouveaux défis, la spécialisation pouvant conduire à la centralisation

La feuille de route à long terme d’Ethereum inclut le « sans état », qui permet aux validateurs de vérifier les blocs sans détenir l’état complet. Bien que cela allège la charge des validateurs et augmente le débit, cela transfère aussi la responsabilité de stocker l’état historique à un groupe plus restreint et plus spécialisé.

Les chercheurs écrivent que dans une conception sans état, « la majorité de l’état pourrait être stockée uniquement par : les constructeurs de blocs, les fournisseurs RPC, et d’autres opérateurs spécialisés, comme les chercheurs MEV et les explorateurs de blocs. »

Cela soulève une question fondamentale : lorsque la validation devient plus légère mais le stockage plus spécialisé, Ethereum devient-il plus décentralisé ou simplement déplace-t-il le risque de centralisation d’un niveau à un autre ?

L’équipe admet que cette centralisation pose des défis en termes de synchronisation, de résistance à la censure et de résilience face aux interruptions ou pressions externes. Si seuls quelques opérateurs détiennent l’état complet, ces entités pourraient devenir des cibles pour la régulation ou des attaques techniques.

Trois solutions principales : expiration, archivage, mode partiel sans état

L’équipe de consensus sans état propose trois approches potentielles pour rendre le stockage et la fourniture de l’état plus gérables, chacune avec ses compromis uniques.

La première est l’expiration de l’état, qui supprime les données inactives du focus actif tout en permettant aux utilisateurs de récupérer ces données via des preuves. Étant donné qu’environ 80 % des données d’état n’ont pas été mises à jour depuis plus d’un an, cette méthode a une utilité immédiate. Deux variantes sont envisagées : « marquage, expiration, récupération » qui marque et supprime les entrées peu utilisées ; et « expiration multi-ères » qui déplace les données vers différents ères et fige les ères plus anciennes.

L’avantage de cette méthode est de réduire considérablement la quantité de données que les nœuds doivent continuer à stocker, mais le défi réside dans la conception d’un mécanisme de récupération fiable pour que les utilisateurs puissent accéder aux données expirées quand ils en ont besoin.

La deuxième voie est l’archivage de l’état, qui sépare l’état chaud de l’état froid. Les données chaudes restent limitées et facilement accessibles, tandis que les données froides sont conservées pour l’historique et la vérification. Même si l’état total continue de croître, cela permet aux performances des nœuds de rester « globalement stables avec le temps, plutôt que de diminuer avec l’âge de la chaîne ».

Cette approche est similaire à la stratégie classique de séparation des données chaudes et froides dans une base de données, étant techniquement mature, mais nécessitant une conception claire des critères de classification et des mécanismes d’accès.

Enfin, la troisième solution est le mode partiel sans état, qui permet aux nœuds de ne stocker qu’une partie de l’état, tandis que les portefeuilles et clients légers mettent en cache les données dont ils dépendent. Cela peut réduire les coûts de stockage et diminuer la dépendance aux principaux fournisseurs RPC, élargissant ainsi la participation.

Les trois approches ont pour objectif commun de « réduire la croissance de l’état comme goulot d’étranglement, diminuer le coût de détention de l’état, et faciliter son service ». Mais chacune implique des compromis en termes de complexité technique et de risques de centralisation.

La Fondation invite la communauté à participer, soulignant qu’il ne s’agit pas d’une décision finale

La Fondation Ethereum indique qu’elle privilégie les mesures qui apportent des bénéfices immédiats tout en préparant le terrain pour des changements plus ambitieux à l’avenir. Ces mesures incluent le développement de l’archivage, l’amélioration de l’infrastructure RPC, et la simplification du fonctionnement de certains nœuds sans état. La team insiste sur le fait que ces choix sont faits parce qu’« ils ont une utilité immédiate et une compatibilité ascendante ».

Il est important de noter que, en haut du message, la fondation souligne que ce travail n’est qu’une proposition, et non une position unifiée de l’organisation. « Le contenu ne représente pas nécessairement un consensus, la fondation étant une organisation large comprenant des membres issus du protocole et d’autres domaines, » écrivent-ils.

Cette prudence reflète la nature décisionnelle de l’écosystème Ethereum : les changements techniques majeurs nécessitent une discussion communautaire large et un consensus, plutôt qu’une impulsion d’une seule organisation.

La fondation a invité développeurs, opérateurs de nœuds et équipes d’infrastructure à participer à la discussion. Les chercheurs écrivent : « Au fur et à mesure de nos itérations, nous continuerons à partager nos progrès et les problèmes non résolus. Mais nous ne pouvons pas résoudre ce problème isolément. Si vous êtes développeur client, opérateur de nœud, professionnel de l’infrastructure, développeur de Layer 2, ou simplement intéressé par le développement à long terme d’Ethereum, nous vous invitons à participer : partagez vos retours sur nos propositions, rejoignez les forums et conférences téléphoniques, et aidez-nous à tester de nouvelles approches en pratique. »

Cette mise à jour intervient alors qu’Ethereum renforce sa communication sur le développement à long terme du protocole. Le mois dernier, l’organisation a détaillé un nouveau travail sur la « couche d’interopérabilité » visant à faire en sorte que l’écosystème Layer 2 « ressemble à une chaîne ». Elle a également connu des changements de leadership, une réorganisation R&D, et des ajustements financiers, lançant avec la sortie de Fusaka un nouveau plan de hard forks semestriels.

Le problème de croissance de l’état met en lumière le défi fondamental de l’expansion de la blockchain : comment augmenter la performance tout en maintenant la décentralisation ? Les trois solutions proposées par la Fondation Ethereum ont chacune leurs avantages et inconvénients, et le choix final, ou leur combinaison, dépendra des discussions communautaires et de la validation technique. Pour les investisseurs et développeurs soucieux de l’avenir à long terme d’Ethereum, cette discussion mérite une attention particulière.