Les supercalculateurs peuvent aider à résoudre le plus gros problème de la blockchain. Voici comment

Le supercalculateur MareNostrum 4 à Barcelone, Espagne. Image : BSC

Le monde des cryptomonnaies évolue très rapidement. Mais il n’est pas simple de faire évoluer la technologie tout en évitant une augmentation des émissions de gaz à effet de serre.

La production de pièces numériques n’est pas écologique, c’est le moins que l’on puisse dire. L’extraction de bitcoins – l’une des applications les plus connues de la blockchain – consomme environ 110 térawatt heures par an, soit plus que la consommation annuelle de pays comme la Suède ou l’Argentine.

Tesla, dont le PDG Elon Musk a déclaré que la consommation d’énergie de la cryptomonnaie était “insensée”, n’acceptera plus les bitcoins comme moyen de paiement en raison des préoccupations liées au changement climatique – du moins, jusqu’à ce que l’extraction de la cryptomonnaie devienne plus écologique. Et curieusement, le Salvador a récemment annoncé qu’il commencerait à utiliser l’énergie dérivée des volcans pour l’extraction de bitcoins.

Exécuter des simulations pour étudier comment la vitesse des transactions sur la blockchain

Il existe pourtant des moyens de contrer l’écueil de la consommation d’énergie de la blockchain tout en augmentant son évolutivité – c’est-à-dire en multipliant le nombre de transactions possibles par seconde sans créer de goulots d’étranglement, ni perdre en fiabilité.

Ce changement est crucial, selon Leonardo Bautista, chercheur principal au Barcelona Supercomputing Center (BSC), car “les systèmes centralisés utilisés par VISA ou Mastercard peuvent gérer 50 000 transactions par seconde, tandis qu’Ethereum est capable de gérer 15 à 20 transactions par seconde et le Bitcoin de 7 à 10.”

Bautista travaille avec la Fondation Ethereum depuis 2018 pour résoudre les défis de la blockchain, en utilisant le superordinateur Marenostrum installé au BSC.

Le projet consiste à exécuter des simulations pour étudier comment la vitesse des transactions sur la blockchain pourrait être augmentée en utilisant diverses techniques, comme le sharding.

Sharding : diviser un réseau de blockchain en partitions plus petites qui travaillent en parallèle pour augmenter le débit des transactions

Le sharding consiste à diviser un réseau de blockchain en partitions plus petites, appelées “shards”, qui travaillent en parallèle pour augmenter le débit des transactions. En d’autres termes, cela revient à répartir la charge de travail d’un réseau pour permettre le traitement d’un plus grand nombre de transactions, une technique similaire à celle utilisée dans les superordinateurs.

Dans le monde des ordinateurs à haute performance, les moyens de paralléliser le calcul sont développés depuis des décennies pour augmenter l’évolutivité. C’est sur ce point que les leçons tirées du supercalculateur sont utiles.

“Une blockchain comme Ethereum est quelque chose comme une machine à états globale, ou en termes moins techniques, un ordinateur global. Cet ordinateur global fonctionne depuis plus de cinq ans sur un seul cœur, plus précisément sur une seule chaîne”, explique Bautista à ZDNet. “Les efforts de la communauté Ethereum se concentrent sur la transformation de cet ordinateur global en un ordinateur multi-cœur, plus précisément un ordinateur multi-chaîne. L’objectif est de paralléliser efficacement le calcul en plusieurs cœurs de calcul appelés ‘shards’ – d’où le nom de cette technologie.”

La quête d’une nouvelle norme

L’équipe de Bautista a également créé le Kumo Crawler, un bot qui rôde sur le réseau P2P d’Ethereum pour détecter les problèmes et les comportements malveillants. Cela contribuera à la mise en œuvre d’Ethereum 2.0, une mise à niveau très attendue du réseau qui devrait permettre de multiplier par plus de 1 000 l’évolutivité du réseau tout en réduisant jusqu’à 500 fois sa consommation d’énergie.

Elle devrait arriver en 2022, et pourrait résoudre le principal casse-tête du réseau sans sacrifier la sécurité ou la décentralisation. “Actuellement, il y a une lutte pour une nouvelle norme de création et de validation des blocs sur la blockchain, et Ethereum semble prendre le dessus”, explique Marc Rocas, ancien président de l’association Blockchain Catalogne.

Ethereum prévoit d’utiliser le mécanisme de consensus Proof of Stake (PoS), ainsi que le sharding et la beacon chain – le mécanisme de coordination qui permet aux shards de rester synchronisés entre eux – pour rendre le réseau “plus sûr, plus évolutif et plus durable”.

PoW ou PoS pour valider les transactions ?

En effet, l’un des problèmes les plus persistants des blockchains publiques est lié aux mécanismes de consensus conçus pour confirmer la validité des transactions et garantir que personne n’essaie de modifier les blocs.

Le modèle bien établi pour ce faire est la preuve de travail (PoW – Proof of Work). Afin d’ajouter un bloc à la chaîne, les mineurs d’Ethereum ou de Bitcoin doivent résoudre une énigme complexe qui requiert une énorme puissance de traitement. Ce n’est que lorsque le problème est résolu que le réseau vérifie la légitimité de la transaction.

Toutefois, ce processus est terriblement lent. Le réseau met environ 10 minutes pour confirmer chaque transaction. En même temps, le coût de réalisation des transactions augmente avec leur nombre. Sur le réseau Ethereum, les efforts de calcul nécessaires pour effectuer les transactions sont appelés “gaz”, dont le coût est fixé par les mineurs en fonction de l’offre et de la demande du réseau.

D’autres mécanismes de consensus ont été créés pour surmonter les obstacles de la méthode PoW, l’un des plus populaires étant le modèle Proof of Stake (PoS).

Alors que la méthode PoW exige des mineurs qu’ils résolvent un problème en utilisant la puissance de traitement brute, la méthode PoS exige des mineurs qu’ils mettent en jeu une certaine quantité de crypto-monnaie sur le réseau. Un algorithme sélectionne ensuite le créateur du bloc en fonction de la mise de l’utilisateur ; plus la mise est importante, plus les chances de valider le prochain bloc et de recevoir une récompense sont élevées.

Si le réseau détecte un comportement malveillant, l’utilisateur perd sa mise et son droit de participer au réseau à l’avenir. Cela constitue une motivation financière pour ne pas faire de mauvaises manipulations.

Ethereum veut utiliser PoS car la méthode est prétendument plus verte et moins chère, pourtant elle est loin d’être parfaite. “La preuve de travail a souvent mauvaise presse car elle utilise une grande quantité d’électricité, mais elle est super fiable. En outre, où est le problème si l’énergie utilisée est propre ?”, déclare M. Rocas. “D’un autre côté, le problème que rencontrent certaines personnes lorsqu’elles discutent de la Proof of Stake est qu’elle pourrait créer davantage d’inégalités, car plus vous avez les moyens d’acheter de pièces, plus vous pouvez mettre de pièces en jeu”.

L’efficacité énergétique est un autre défi que les superordinateurs et la blockchain ont en commun. Le superordinateur Marenostrum installé au BSC utilise 1,3 MW/an. Fugaku, le superordinateur le plus rapide du monde, utilise environ 30 à 40 MW.

Les scientifiques ont tenté de résoudre ce problème en utilisant un certain nombre de techniques, comme le projet MontBlanc, soutenu par le BSC, qui a exploré le concept de construction de superordinateurs basés sur des processeurs mobiles. La communauté Ethereum s’attend à ce que, après le déploiement complet d’Ethereum 2.0, le réseau puisse potentiellement fonctionner sur des smartphones ou des machines “légères” telles que Raspberry Pi.

Pourtant, utiliser l’énergie des superordinateurs pour améliorer la consommation d’énergie de la blockchain semble être une contradiction, mais M. Bautista affirme que les paramètres ne sont pas comparables. “Une fois que les simulations avec la machine de supercalcul sont faites, les bénéfices sont garantis à long terme”, dit-il.

Source : “ZDNet.com”