Le concept et les principes de la parallélisation

Un traitement efficace des transactions est la clé pour améliorer le débit du réseau blockchain et résoudre les problèmes d'évolutivité de la blockchain. Cet article explique les bases, les principes, les types courants et les avantages potentiels de la parallélisation.

Qu'est-ce que la parallélisation ?

La parallélisation (exécution de transactions parallèles) est une méthode permettant de gérer plusieurs tâches simultanément. La parallélisation est étroitement liée au concept de calcul parallèle en informatique. L'informatique parallèle fait référence à l'exécution simultanée de plusieurs processus.

Comment fonctionne la parallélisation ?

Les données du réseau sont organisées par parallélisation, ce qui permet de vérifier plusieurs transactions simultanément plutôt que de les traiter une par une en séquence. La tâche d'exécution des transactions est répartie sur plusieurs nœuds. Chaque nœud gère séparément différentes parties du volume de transactions, ce qui permet d'accélérer les temps de traitement et de réduire la congestion du réseau.

Dans le traitement parallèle des transactions, le réseau peut vérifier simultanément différents états potentiels, chaque état représentant le résultat de la validation d'un ensemble spécifique de transactions. Cela permet au réseau d'évaluer l'impact potentiel des transactions avant qu'elles ne soient officiellement enregistrées dans le grand livre. Après l'évaluation, les nœuds s'accordent sur un état commun, affichant les résultats unifiés de la vérification parallèle.

Modèle de parallélisation

La parallélisation de la blockchain est divisée en deux grands types, à savoir la parallélisation optimiste et la parallélisation d'accès à l'état.

1.Parallélisation optimiste. Dans le modèle d'exécution parallèle optimiste, le réseau saute l'étape de tri initiale et traite directement les transactions simultanément. Cette approche suppose que la plupart des transactions dans la file d'attente sont indépendantes et utilise la même approche pour revérifier et corriger toutes les transactions liées après l'exécution de la transaction. Autrement dit, si les transactions sont initialement déterminées comme étant sans rapport, mais s'avèrent par la suite qu'elles s'influencent mutuellement, le système ajustera ces transactions pour garantir que les données restent exactes.

2.Parallélisation des accès à l'État. Dans le modèle d'exécution parallèle d'accès à l'état, le réseau classe initialement les transactions en fonction de leur impact sur l'état du réseau. Divers impacts incluent les interactions avec des contrats ou des comptes intelligents spécifiques, qui aident à déterminer quelles transactions peuvent être traitées en parallèle sans conflit. Les transactions qui n'interagissent pas peuvent être exécutées simultanément. En revanche, les transactions qui affectent des facteurs d’état similaires doivent être traitées dans un ordre spécifique, la priorité de commande étant déterminée par les frais de gaz.

Divers types de parallélisation

Parallélisation au niveau des transactions

La parallélisation au niveau des transactions signifie que plusieurs transactions peuvent être traitées simultanément. Cela augmente le débit du réseau et augmente les transactions par seconde (TPS). De plus, la parallélisation au niveau des transactions réduit le temps requis pour la confirmation des transactions et améliore la réactivité globale du réseau. Ce type de parallélisation est idéal pour les blockchains très demandées où des temps de traitement rapides doivent être maintenus.

Cependant, la parallélisation au niveau des transactions présente également des difficultés. Par exemple, le traitement simultané de transactions dépend fortement des données. Le résultat d’une transaction peut affecter une autre transaction, ce qui nécessite des stratégies de gestion de données complexes pour garantir la cohérence et la fiabilité des données.

Parallélisation au niveau des blocs

La parallélisation au niveau des blocs signifie que la création et la vérification des blocs sont effectuées simultanément, dans le but d'améliorer l'évolutivité du réseau. En traitant plusieurs blocs simultanément, cette approche aide la blockchain à accueillir davantage de transactions et évite une congestion potentielle du réseau.

Cependant, le parallélisme au niveau des blocs doit être mis en œuvre avec soin pour éviter d'affecter la sécurité de la blockchain. De plus, la parallélisation au niveau des blocs nécessite davantage de ressources informatiques, augmentant ainsi les exigences matérielles pour les nœuds du réseau. Cela peut limiter la participation de certains utilisateurs au réseau, ce qui aura un impact négatif sur sa décentralisation et son accessibilité.

Parallélisation des contrats intelligents

La parallélisation des contrats intelligents fait référence à l'exécution parallèle de plusieurs contrats intelligents. Cela peut améliorer les performances des applications décentralisées (DApps), améliorant ainsi leur évolutivité et leur réactivité.

Il existe plusieurs mécanismes pour faciliter l'exécution parallèle des contrats intelligents. Par exemple, l’agrégation optimiste exécute les transactions hors chaîne et n’interagit avec la blockchain que lorsque les transactions sont confirmées, réduisant ainsi la charge sur la chaîne principale. Les solutions de mise à l'échelle Validium pour Ethereum combinent des preuves sans connaissance et des calculs hors chaîne pour assurer l'évolutivité et la confidentialité des applications de contrats intelligents.

Avantages de la parallélisation

Augmenter la vitesse de traitement des transactions

La distribution des tâches sur plusieurs nœuds peut réduire le temps d'exécution des transactions et augmenter la vitesse de traitement des transactions. Les réseaux qui mettent en œuvre la parallélisation ont tendance à être plus efficaces que les réseaux qui fonctionnent sur un modèle de traitement séquentiel.

Évolutivité

La parallélisation distribue la vérification des transactions à plusieurs nœuds pour résoudre le problème d'évolutivité de la blockchain. Cela accélère le processus et prend également en charge la mise à l’échelle horizontale. L'expansion horizontale signifie que le réseau ajoute ou supprime des nœuds à mesure que la demande évolue.

Réduire le coût du gaz

La parallélisation distribue les transactions aux sous-groupes de nœuds, réduisant ainsi les frais de traitement. Ceci est moins coûteux que le traitement séquentiel des transactions, où chaque transaction est vérifiée par chaque nœud. De plus, l’augmentation de la vitesse des transactions peut réduire la concurrence entre les nœuds et réduire davantage les frais de transaction.

Conclusion

La parallélisation est un moyen de traiter plusieurs transactions en même temps. Ses nombreux avantages incluent l'augmentation de la vitesse de traitement des transactions, l'amélioration de l'évolutivité et la réduction des frais de traitement. À l’avenir, la parallélisation pourra être combinée avec d’autres solutions de mise à l’échelle telles que le partitionnement pour étendre davantage l’évolutivité des réseaux blockchain.

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