Réduire le ballonnement de la blockchain: protocole Coda et nœuds Bitcoin à synchronisation instantanée

Ballon Coda Blockchain

La capacité de réduire la taille d’une blockchain en élaguant ou en compactant sa taille présente d’énormes avantages pour la décentralisation durable du réseau et la suppression de la délégation de confiance. La réduction de la charge de stockage des clients à nœud complet permet aux utilisateurs d’exécuter pratiquement des nœuds complets sans avoir à acheter du matériel haut de gamme pour prendre en charge l’exécution d’un client complet.

Les initiatives et propositions visant à réduire la taille de la blockchain sont de plus en plus courantes parmi les crypto-monnaies, y compris le Bitcoin. De même, les crypto-monnaies axées sur la confidentialité qui utilisent des constructions de transactions plus lourdes ajoutent au gonflement de la blockchain plus rapidement que les transactions cryptographiques plus courantes en raison des preuves supplémentaires ajoutées à chaque transaction..

Les crypto-monnaies comme Monero et ZCash ont récemment mis en œuvre des mises à niveau d’efficacité pour ces transactions, mais des solutions de blockchain compactes seront probablement nécessaires à long terme..

Ballon Coda Blockchain

En raison du besoin croissant de rechercher des solutions au gonflement de la blockchain et à une synchronisation plus rapide, plusieurs méthodes émergentes pour réduire la taille des blockchains sont devenues au premier plan de la conversation sur la décentralisation. En particulier, certaines solutions intrigantes tirées de preuves à connaissance nulle (ZKP) sont au stade de leur conception ou sont déjà en cours de test.

Protocole Coda est l’un de ces projets, qui utilise zk-SNARKs pour compresser la taille de la blockchain, permettant même aux clients mobiles d’exécuter des nœuds complets. De même, un proposition de concept récente par Tyler Smith détaille le potentiel d’autoriser des nœuds Bitcoin à synchronisation instantanée en utilisant des ZKP pour produire une synchronisation complète de la blockchain avec une taille constante et en temps constant.

Protocole Coda

Le protocole Coda est une crypto-monnaie codée en OCaml qui utilise la «composition récursive de zk-SNARKs» pour compresser l’ensemble de la blockchain à une fraction de la taille des grands registres blockchain traditionnels. Le protocole compresse la représentation complète de l’état de la blockchain en une preuve zk-SNARK de 1 Ko.

Le Preuve zk-SNARK représente l’authenticité de l’état de la blockchain sans que les nœuds aient besoin de stocker toute la blockchain pour valider le registre. La preuve est le seul composant qui doit être stocké – avec une petite quantité de données supplémentaires en utilisant un chemin Merkle du grand livre de l’État au compte d’un individu..

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Coda

Coda se réfère à la blockchain compressée comme une «blockchain succincte», et le protocole permet une preuve de taille constante, quelle que soit la quantité arbitraire de calculs sur le grand livre. Plutôt que des blocs contenant des transactions, ils consistent en un zk-SNARK qui vérifie l’existence de transactions spécifiques et transforme l’état du grand livre.

Selon le Coda papier blanc:

«Les nœuds peuvent participer à un protocole de blockchain succinct sans rien stocker, sauf pour la blockchain la plus puissante et un état complet ou partiel. Si un nœud possède ces éléments, ils peuvent être certains que les informations, quel que soit leur état, sont soutenues par une blockchain avec la force indiquée et que les soldes ont été mis à jour uniquement via une séquence de transactions valides contenues dans cette blockchain.

Les implications de ce sur quoi Coda travaille sont convaincantes. L’augmentation de la taille de la blockchain finira par empêcher de nombreux participants de devenir des validateurs dans le réseau en augmentant les coûts matériels requis pour exécuter des nœuds complets. De même, les clients à nœud complet – bien que fonctionnant sur les ordinateurs portables grand public moyens – ne sont pas compatibles avec les smartphones en raison de leurs capacités de stockage inférieures. La possibilité d’avoir des nœuds mobiles entièrement validés offre un potentiel de décentralisation beaucoup plus puissant en réduisant considérablement la barrière pour accéder à un nœud qui vérifie la blockchain.

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Un autre effet collatéral d’une blockchain compressée est la possibilité de se synchroniser presque instantanément, car moins de 1 Mo de données doivent être téléchargées par un nœud. Coda fournit même un explorateur d’état entièrement vérifiant sur leur site Web (de leur réseau de test Alpha) qui se met à jour en temps réel dans le navigateur. L’efficacité d’une blockchain succincte permet également au réseau d’évoluer découplé de la quantité de données sur la blockchain.

Coda a récemment annoncé son réseau de test Alpha, et le projet est un excellent exemple de tirer parti de la puissance largement inexploitée des ZKP.

Nœuds Bitcoin à synchronisation instantanée

S’inspirant de Coda et travaillant en parallèle sur un concept similaire appliqué au Bitcoin, Tyler Smith a proposé une idée pour permettre aux clients Bitcoin de synchroniser et de valider instantanément la blockchain Bitcoin avec une taille et une durée constantes similaires à celles du protocole Coda. Une telle solution éliminerait la nécessité pour les nœuds SPV de déléguer la confiance dans le réseau Bitcoin, améliorant considérablement l’efficacité de la validation de la blockchain dans le processus..

Son concept a déjà gagné du terrain sur Reddit où une discussion significative sur son développement potentiel et ses obstacles a été débattue, une occasion rare sur crypto Reddit.

L’idée des nœuds Bitcoin à synchronisation instantanée consisterait en un réseau de superposition où les participants peuvent publier des preuves avec des circuits «zk». Selon Smith:

«Au lieu de cuire une construction ZK particulière dans le protocole Bitcoin, nous pouvons créer un protocole de superposition dans lequel n’importe qui peut produire et publier des preuves en traitant des blocs extraits avec un circuit ZK qui implémente les règles de transition de Bitcoin. Ce processus ressemblerait à une synchronisation de nœud complet standard, sauf que l’état calculé serait authentifié par le circuit. »

Pour se synchroniser, les clients n’auraient besoin que de télécharger le hachage d’état le plus travaillé, représentant l’état authentique de la blockchain. Les nœuds complets traditionnels fonctionneraient comme des «producteurs de preuves», mais les nœuds SPV pourraient devenir des nœuds de validation capables de se synchroniser instantanément avec la blockchain plutôt que de s’appuyer sur des nœuds complets pour les compléter avec l’état correct.

Le PoW cumulatif peut être vérifié par des nœuds qui sont présentés avec plusieurs états valides qui comprennent l’ensemble UTXO, la hauteur de bloc, le PoW et l’état du système. L’état avec le plus de travail est la chaîne principale et la preuve d’état authentique que le nœud sélectionne sans avoir besoin de valider le PoW pour chaque bloc.

Smith note qu’un nouvel écosystème d’entités pourrait se développer là où elles sont incitées à fournir des preuves – comme les mineurs et les échanges. De plus, il fait référence au modèle de défaillance amélioré pour les nœuds SPV:

«Dans ce modèle proposé, une seule entité fournissant des preuves est suffisante et pourrait être gérée par des institutions (c’est-à-dire des organisations à but non lucratif, des universités, etc.) ou des entreprises sans confiance. Si tous les prouveurs sont compromis, la chaîne est toujours sécurisée, mais les clients qui s’appuient sur des preuves ne peuvent plus valider les mises à jour. C’est un mode de défaillance bien meilleur que SPV car les nœuds ne sont pas amenés à accepter un état invalide, ils ne peuvent tout simplement pas continuer à valider de nouveaux états tant qu’un prouveur n’est pas de nouveau en ligne. “

Bien que prometteurs, certains obstacles importants demeurent. Plus précisément, le besoin de plus de travail de développement sur la «composition récursive des zk-SNARK» connu sous le nom de «circuits zk», et le besoin d’un hard fork pour implémenter pleinement les fonctionnalités proposées, une proposition ardue pour l’approche très conservatrice du changement de la communauté Bitcoin.

Autres initiatives pour réduire le ballonnement de la blockchain

Les ZKP sont une méthode cryptographique relativement nouvelle avec un potentiel énorme, mais ce ne sont pas les seuls moyens proposés pour réduire le gonflement de la blockchain. Les lancements récents de Grin et BEAM mettent en évidence un aspect de Mimblewimble qui adopte une approche proactive pour atténuer l’augmentation de la taille de la blockchain ainsi que le potentiel d’élagage de la blockchain.

Qu'est-ce que Grin Coin & amp; Mimblewimble?

Lire: Qu’est-ce que Grin Coin?

Les nœuds Mimblewimble doivent uniquement stocker l’état actuel de l’ensemble UTXO plutôt que l’historique complet des transactions de la blockchain. Les nœuds peuvent vérifier les entrées en référençant les en-têtes de bloc et les sorties factices, de sorte que toutes les autres données de transaction sont inutiles. En conséquence, une blockchain Mimblewimble est beaucoup plus légère que celle de Bitcoin. En fait, les blockchains Mimblewimble peuvent même ne pas croître au fil du temps, selon que plus de pièces sont stockées ou non dans moins de sorties, car seules les sorties de transactions non dépensées spécifiques doivent être vérifiées..

En dehors des avantages proactifs de Mimblewimble, les données de la blockchain peuvent être élaguées car les nœuds ne nécessitent que les engagements UTXO.

Dans le Github de Grin Documentation, trois contributeurs (deux alias Harry Potter): Ignotus Peverell, Seamus Finnigan et Quentin Le Sceller décrivent plusieurs contextes d’élagage des données.

  • Un nœud complet supprime les données déjà validées.
  • Un mode SPV peut ne pas être intéressé par la réception ou la conservation de toutes les données.
  • Les nœuds complets prévus peuvent agir comme des nœuds de validation partielle (SPV) pour devenir disponibles plus rapidement, même s’ils finissent par devenir des nœuds complets.

L’élagage ne peut supprimer que les données qui ne sont pas requises pour la validation d’état, donc les protocoles Mimblewimble exigeraient toujours que les en-têtes de bloc, les noyaux, les sorties de transaction non dépensées, UTXO MMR et le MMR de preuve de plage restent intacts.

Il existe d’autres méthodes d’élagage et de blockchain compactes proposées pour diverses crypto-monnaies, et elles ne sont pas strictement limitées aux protocoles ZKP ou Mimblewimble.

Réduire la taille des chaînes de blocs ou ralentir leur croissance deviendra vital car bon nombre des chaînes de crypto-monnaie établies font progressivement boule de neige. La communauté Bitcoin, en particulier, a montré une tendance à effectuer les ajustements nécessaires au réseau en cas de besoin.Il sera donc intéressant de voir comment des innovations pour aider à atténuer la taille croissante de la blockchain de Bitcoin émergent. Les nœuds de synchronisation instantanée et les chaînes de blocs succinctes offrent un aperçu de la puissance des ZKP, et le développement et l’application futurs de la nouvelle technologie sont convaincants.

Mike Owergreen Administrator
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