Qu’est-ce que la parallélisation et comment fonctionne-t-elle ?

Points clés à retenirDans l’espace blockchain, la parallélisation est une méthode permettant de traiter plusieurs transactions en même temps.
Il existe différents types de parallélisation, notamment la parallélisation au niveau des transactions, la parallélisation au niveau des blocs et la parallélisation des smart contracts.
Parmi les avantages de la parallélisation, citons un traitement plus rapide des transactions, une évolutivité améliorée et une réduction des coûts du gas.
IntroductionUn traitement efficace des transactions est essentiel pour améliorer le débit des réseaux blockchain et résoudre le problème d’évolutivité de la blockchain. Dans cet article, nous examinerons les principes de base de la parallélisation, son fonctionnement, certains types courants et ses avantages potentiels.
Qu’est-ce que la parallélisation ?La parallélisation (exécution des transactions en parallèle) est une méthode permettant de traiter plusieurs tâches en même temps. La parallélisation est étroitement liée au parallélisme, un concept en informatique qui fait référence à l’exécution simultanée de plusieurs processus.
Fonctionnement de la parallélisationLa parallélisation organise les données réseau de manière à permettre la validation de plusieurs transactions simultanément au lieu de les traiter séquentiellement (une par une). La tâche d’exécution des transactions est répartie sur plusieurs nœuds. Chaque nœud gère différents segments de la charge de transaction, ce qui accélère les temps de traitement et réduit la congestion du réseau. 
Dans le traitement parallèle des transactions, le réseau examine simultanément de nombreux états possibles, chacun illustrant les conséquences de la validation d’un groupe spécifique de transactions. Cela permet au réseau d’évaluer les répercussions potentielles des transactions avant qu’elles ne soient officiellement enregistrées dans le registre. À la suite de cette évaluation, les nœuds s’accordent sur un état commun qui reflète le résultat collectif de ces validations parallèles.
Modèles de parallélisationIl existe deux principaux types de parallélisation blockchain : la parallélisation optimiste et la parallélisation d’accès à l’état.
1. Parallélisation optimiste. Dans le modèle d’exécution parallèle optimiste, le réseau saute la phase 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 une méthode pour revoir et corriger toutes les transactions jugées interdépendantes après l’exécution. Cela signifie que si l’on pense initialement que les transactions ne sont pas liées, mais qu’elles s’influencent mutuellement, le système les ajustera pour s’assurer que toutes les données restent exactes.
2. Parallélisation d’accès à l’état. Le modèle d’exécution parallèle d’accès à l’état commence par classer les transactions en fonction de leurs effets sur l’état du réseau, tels que les interactions avec des smart contracts ou des comptes particuliers. Cela permet d’identifier les transactions qui peuvent être traitées en parallèle sans conflit. Les transactions qui n’interagissent pas les unes avec les autres sont exécutées simultanément. Inversement, les transactions qui affectent des éléments d’état similaires sont traitées dans un ordre spécifique, avec une priorisation basée sur les frais de gas.
Les différents types de parallélisationParallélisation au niveau des transactionsLa parallélisation au niveau des transactions permet le traitement simultané de plusieurs transactions. Cela augmente le débit du réseau, ce qui permet d’augmenter le nombre de transactions par seconde (TPS). Cela réduit également le temps nécessaire aux confirmations de transaction, améliorant ainsi la réactivité générale du réseau. Ce type de parallélisation est particulièrement utile pour les blockchains à forte demande où le maintien de temps de traitement rapide est important. 
La parallélisation au niveau des transactions présente également certains défis. Par exemple, le traitement simultané de transactions peut créer des dépendances de données, où la sortie d’une transaction peut en influencer une autre, nécessitant des stratégies de gestion des données complexes pour garantir la cohérence et la fiabilité.
Parallélisation au niveau des blocsLa parallélisation au niveau des blocs implique la création et la validation simultanées de blocs, dans le but d’améliorer l’évolutivité du réseau. En traitant plusieurs blocs en même temps, cette approche permet à la blockchain de prendre en charge un plus grand nombre de transactions et d’éviter une congestion potentielle du réseau. 
Cependant, la parallélisation au niveau des blocs nécessite une mise en œuvre prudente pour éviter de compromettre la sécurité de la blockchain. De plus, la parallélisation au niveau des blocs exige davantage de ressources de calcul, ce qui augmente la configuration matérielle requise pour les nœuds du réseau. Cela pourrait potentiellement limiter la capacité de certains utilisateurs à participer au réseau, ce qui aurait une incidence négative sur sa décentralisation et son accessibilité.
Parallélisation des smart contractsLa parallélisation des smart contracts fait référence à l’exécution parallèle de plusieurs smart contracts. Cela peut améliorer les performances des applications décentralisées (DApps), en augmentant leur évolutivité et leur réactivité.
Plusieurs mécanismes facilitent l’exécution parallèle des smart contracts. Par exemple, les rollups optimistes exécutent des transactions hors de la blockchain et n’interagissent qu’avec pour les finaliser, réduisant ainsi la charge sur la blockchain principale. La solution de mise à l’échelle Validium d’Ethereum combine des preuves zero-knowledge avec un calcul hors de la blockchain, offrant à la fois évolutivité et confidentialité pour les applications de smart contract.
Avantages de la parallélisationVitesse élevée de traitement des transactionsLa répartition des tâches sur plusieurs nœuds réduit les temps d’exécution des transactions, ce qui augmente la vitesse de traitement des transactions. Les réseaux qui utilisent la parallélisation ont tendance à être plus efficaces que ceux fonctionnant sur des modèles de traitement séquentiel.
L’évolutivitéLa parallélisation résout le problème d’évolutivité de la blockchain en distribuant la validation des transactions sur les nœuds du réseau. Cela accélère le processus et prend en charge la mise à l’échelle horizontale. La mise à l’échelle horizontale permet au réseau d’ajouter ou de supprimer des nœuds en fonction des fluctuations de la demande.
Réduction des coûts de gasLa parallélisation réduit les frais en répartissant les transactions entre des sous-groupes de nœuds. Ceci est moins coûteux que le traitement séquentiel, où chaque transaction est validée par chaque nœud. En outre, des vitesses de transaction plus rapides réduisent la concurrence entre les nœuds, ce qui réduit encore davantage les frais de transaction.
ConclusionLa parallélisation est une méthode permettant de traiter plusieurs transactions simultanément. Elle offre de nombreux avantages, notamment des vitesses de traitement des transactions plus élevées, une évolutivité améliorée et des frais réduits. À l’avenir, la parallélisation pourra être combinée à d’autres solutions de mise à l’échelle, telles que la fragmentation, pour obtenir une évolutivité encore plus grande dans les réseaux blockchain.
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