Le trilemme de la blockchain

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Nous avons pu parler avant des limites de la Blockchain, comme le fait qu’une blockchain ne peut gérer qu’un nombre limité de transaction à la seconde, dans le cas d’une implantation plus vaste de la blockchain comme dans le secteur bancaire par exemple, il faudrait que la blockchain soit capable de gérer plus de données et à une meilleure vitesse pour que le réseau ne soit pas congestionné et qu’il puisse être utilisé convenablement.
Cependant, la conception de la blockchain est telle qu’un renforcement dans le domaine de la scalabilité affaiblit le domaine de la sécurité, c’est ce qu’on appelle, le trilemme de la blockchain.

Ce terme a été mis en avant par Vitalik Buterin, un des fondateurs d’Ethereum. Pour comprendre, il faut être conscient des 3 points qui sont considérés comme vitaux dans une blockchain :

La scalabilité
La décentralisation
La sécurité

Ce trilemme donc comme vous l’aurez compris dans la phrase d’introduction, met en lumière le fait qu’il est difficile d’atteindre des niveaux hauts dans ces trois catégories, si on décide de mettre en priorité un point en particulier, il faut s’attendre à voir une baisse d’un autre côté. Par exemple, augmenter la sécurité fortement sera au détriment de la décentralisation.

Regardons ensemble en détail ces trois éléments pour comprendre leur lien et comprendre pourquoi ce trilemme existe, on regardera également les solutions mises en place pour optimiser cette solution.

La scalabilité :

La scalabilité est pour une blockchain, le fait d’être capable de gérer un grand nombre de transactions par seconde. C’est un terme très en vogue à l’heure où la question d’une implantation très vaste, étendue donc à des centaines de millions voire milliards d’utilisateurs de la blockchain se pose, car c’est là que la plupart des blockchains font face à des difficultés.
En effet pour une blockchain la sécurité ainsi que la décentralisation essentielles c’est pourquoi en règle générale elles sont les deux priorités. Pour la décentralisation, il s’agit du cœur du projet de la blockchain car elle constitue tous les objectifs et l’âme de la blockchain, pour la sécurité il s’agit d’une notion essentielle pour garantir une solution sûre et fonctionnelle.

Mais comme on l’a vu plus haut, privilégier ces deux aspects rend la scalabilité complexe, le nombre de transactions que la blockchain pourra traiter sera limitée.

Pour comparer prenons un exemple : Bitcoin est incapable de gérer plus de 7 transactions par seconde et Ethereum (respectivement 1ère et 2nd réseau les plus populaires) est limité à une quinzaine. Un système de paiement qui est lui centralisé (VISA par exemple) peut lui gérer 24 000 transactions chaque seconde, on peut expliquer cette différence par le fait que le réseau est centralisé, donc fermé et qu’il est donc exempt de facteurs externes comme les nœuds publics, les consensus, etc.

La vitesse des transactions sur un réseau dépend de la manière dont les transactions sont gérées au sein du réseau par tous les composants du réseau, si demain beaucoup de personnes utilisent une blockchain type Bitcoin, les réseaux seront congestionnés et lents.

La décentralisation :

La décentralisation est au cœur du projet de la blockchain, Ethereum, Bitcoin et plein d’autres sont décentralisées par conception, c’est-à-dire que la structure est construite de telle manière qu’aucune entité peut en prendre le contrôle.
Le contrôle est entièrement distribué et non détenu par une personne/organisation, le réseau est ouvert à tous ceux qui veulent. Également tout le monde à accès aux mêmes données, pas de discrimination et si quelqu’un essayait d’erroner le système, la structure fait en sorte que le reste des participants rejette les données malveillantes ou erronées.

Alors comment un système peut exister sans tiers de confiance, prenons un exemple :

Dans le système traditionnel les banques jouent le rôle de régulateurs, elles assurent la confiance entre deux personnes et font en sorte que les transactions soient effectuées correctement ainsi que garder une trace de l’historique de ces dernières. Dans une blockchain type Bitcoin nous n’avons pas besoin de cet organe de contrôle car la blockchain partage en temps réel avec les membres du réseau, qui vérifie, confirme et finalement l’ajoute à la base de données.

A cause du fonctionnement de ces systèmes (beaucoup de moyens pour valider les données) les temps d’attente pour une transaction peuvent être longs car l’information est largement partagée et traitée. Pour pallier ce problème, la gestion des données doit être plus rapide, pour que les transactions le soient aussi, c’est la scalabilité (point juste au-dessus).

Cette décentralisation est à l’origine de ce qu’on appelle le web3, une évolution du web 2 (L’internet actuel) où la blockchain permettra aux utilisateurs de contrôler leurs données et les applications contrairement au Web2 qui est plein de sites et d’applications appartenant à des entreprises bien que le contenu soit créé en grande partie par les utilisateurs.

L’objectif de décentralisation d’une blockchain ne peut exister que si celle-ci est sécurisée, des failles de sécurité impliquent le fait qu’une entité peut prendre le contrôle du système et donc manipuler les données en sa faveur, cela nous mène vers notre dernier point.

La sécurité :

La décentralisation n’a aucune valeur si la sécurité ne suit pas, le réseau doit pouvoir supporter des attaques venant d’entités externes. Dans un système centralisé ce n’est pas aussi compliqué, le réseau est fermé donc le garant du contrôle peut garantir la validité des données. C’est différent sur un réseau où tout le monde peut participer.

Pour garantir sa sécurité, une blockchain utilise une combinaison de cryptographie, mais également un mécanisme de consensus (cf. Article n°2). Pour la cryptographie, chaque bloc à une signature numérique et est connecté d’une façon qui ne peut être altérée.
En effet, une modification changerait le hachage du bloc en question et serait de ce fait repéré rapidement par le réseau.

Pour le consensus nous avons vu dans un article précédent comment cela marchait mais pour le remettre dans le contexte de la sécurité, on a vu avec un PoW que cela demandait beaucoup de calculs, donc de temps, on se retrouve avec certes un blockchain sécurisée mais peu scalable car elle prend en charge peu de transaction à la seconde.

Il faut également savoir que plus y a de nœuds dans un réseau, donc de participants, mieux il est sécurisé et plus c’est compliqué pour quelqu’un d’en prendre le contrôle. Ce phénomène à un nom, l’attaque à 51%, pour résumer, si une seule personne peut contrôler plus de 50% du taux de hachage total d’une chaîne, elle peut passer à travers le consensus et modifier les données à son avantage.

Vous l’aurez compris à travers ces explications, on est face à un trilemme où chaque amélioration d’un domaine affaiblit les autres. Ce problème est important et même s’il n’y a pas de solution magique, il y a certaines solutions qui ont été mises en place pour résoudre cela ; on peut changer de consensus, on l’a vu dans l’article précédent mais un PoS est plus intéressant qu’un PoW.
Il y a d’autres solutions comme le sharding (Division de blockchain en petites entités qui gèrent des segments prédéfinis) ou des solutions de Layer 2 (blockchain à part entière connectée à la chain principale).