Qu'est-ce que le danksharding ? La prochaine étape de scalabilité d'Ethereum

Pourquoi Ethereum a d’abord besoin d’une nouvelle couche de données

L’espace de bloc d’Ethereum est volontairement limité. Chaque nœud complet du réseau doit télécharger, stocker et vérifier chaque transaction, et le protocole est réglé de façon à ce qu’un ordinateur portable grand public équipé d’un disque SSD puisse suivre le rythme. Ce choix est ce qui rend Ethereum crédiblement neutre : n’importe qui, n’importe où, peut exécuter un nœud, vérifier la chaîne par lui-même et refuser de suivre un historique censuré ou invalide.

Le problème, c’est le débit. Avec environ 15 millions de gas par bloc et un slot de 12 secondes, le L1 lui-même ne peut accueillir qu’une faible quantité d’activité. Depuis des années, le pari de la communauté est que la plupart des transactions des utilisateurs vivront sur des rollups Layer 2, qui regroupent les transactions des utilisateurs et publient un résumé compressé sur Ethereum, en utilisant le L1 comme couche de règlement et de disponibilité des données.

Ce pari ne fonctionne que si la publication de données sur le L1 est peu coûteuse. En 2023, avant EIP-4844, les frais des rollups étaient dominés par les coûts de calldata, et un simple swap sur un L2 populaire pouvait coûter plusieurs dollars pendant les périodes de forte activité. Pour parvenir à une économie où chaque swap coûte quelques centimes, la couche de données elle-même doit croître d’environ deux ordres de grandeur. Y parvenir sans compromettre la propriété selon laquelle "un nœud peut fonctionner sur un ordinateur portable" est précisément le problème que le danksharding est conçu pour résoudre.

En quoi le danksharding diffère de l’ancienne idée des "shard chains"

Pendant la majeure partie de l’histoire d’Ethereum, le consensus était que la mise à l’échelle signifiait construire 64 shard chains distinctes, chacune traitant ses propres transactions en parallèle, puis les relier au moyen d’une communication inter-shards. Ce plan posait de sérieux problèmes : il était complexe à mettre en œuvre, difficile à appréhender pour les développeurs d’applications, et il laissait de toute façon l’essentiel de la sécurité et de la composabilité sur une seule chaîne.

Le danksharding, nommé d’après le chercheur Dankrad Feist, écarte l’essentiel de cette approche. Au lieu de 64 chaînes d’exécution, Ethereum conserve une seule couche d’exécution et transforme la couche de consensus en couche de données à haut débit. Il n’y a pas de shards au sens original du terme. À la place, le système attache à chaque bloc de grands objets binaires appelés blobs, et un mécanisme distinct appelé échantillonnage de disponibilité des données permet aux clients légers de confirmer que les données ont bien été publiées sans tout télécharger.

Autrement dit, le "sharding" dans l’univers du danksharding ne consiste pas à diviser l’exécution. Il consiste à répartir entre de nombreux nœuds la tâche de stocker et de vérifier les données blob, tout en conservant la chaîne elle-même comme un objet unique et unifié. Cela peut sembler être un simple changement de nom, mais les conséquences techniques sont importantes. L’ensemble des validateurs n’a à vérifier qu’une seule chaîne, la communication entre rollups reste simple, et la couche de données peut être augmentée ou réduite avec le même mécanisme.

Le data availability sampling, expliqué sans les maths

L’astuce centrale derrière le danksharding est le data availability sampling (DAS). L’intuition vient du codage d’effacement, le même type de mathématiques qui permet à une vidéo en streaming de se rétablir après une perte de paquets.

Voici la version simplifiée. Un producteur de bloc prend les données de blob d’un slot et les étend avec des fragments mathématiques redondants, de sorte que n’importe quelle moitié des fragments suffit à reconstruire l’ensemble. Ces données étendues sont ensuite réparties sur un large ensemble de nœuds. Chaque client léger, au lieu de télécharger le blob complet, demande aléatoirement quelques petits fragments à des pairs choisis au hasard. Si chaque requête renvoie un fragment valide, le client acquiert une très forte confiance statistique dans le fait que les données complètes ont bien été publiées. Si un producteur de bloc malveillant essayait de cacher ne serait-ce qu’une petite partie des données, l’échantillonnage aléatoire détecterait presque certainement le manque.

C’est cette partie qui permet à Ethereum de faire évoluer la capacité de données sans augmenter ce que chaque nœud doit stocker. Un nœud léger avec une bande passante limitée peut confirmer la disponibilité d’un grand blob en demandant, par exemple, 16 échantillons, tandis que le réseau dans son ensemble détient les données complètes sur de nombreuses machines. À mesure que les données par bloc augmentent, on ne demande pas à chaque nœud de stocker davantage, on demande au réseau de répartir les données plus largement et de laisser l’échantillonnage faire la vérification.

Le problème est que le DAS ne fonctionne que si un réseau pair à pair peut réellement récupérer, relayer et servir tous ces échantillons de manière fiable, et si la cryptographie qui sous-tend le codage d’effacement est correctement mise en œuvre. PeerDAS, une conception intermédiaire étudiée par l’Ethereum Foundation, assouplit l’hypothèse : il échantillonne auprès de pairs plutôt qu’à partir d’un ensemble de données entièrement distribué, ce qui est plus facile à déployer mais offre des garanties légèrement plus faibles. Le DAS de niveau danksharding complet est l’étape ultérieure, plus difficile.

De quelques blobs à des millions : l’histoire du débit

Les chiffres aident à ancrer le sujet. Après EIP-4844, la conception du proto-danksharding est déployée avec un objectif d’environ 3 blobs par bloc, chaque blob représentant environ 125 kilo-octets. Cela équivaut à quelques centaines de kilo-octets de données de blob par slot, ce qui constitue déjà une hausse significative par rapport à l’ancien régime reposant uniquement sur calldata et explique en grande partie pourquoi les frais de swap sur L2 ont fortement baissé en 2024.

Le danksharding complet envisage un objectif beaucoup plus ambitieux. La feuille de route pointe actuellement vers 16 mégaoctets de données de blob par slot, avec 32 blobs d’environ 500 kilo-octets chacun comme point de conception fréquemment cité. Rapporté à la cadence des slots d’Ethereum, cela représente de l’ordre d’un million de blobs par jour, contre quelques dizaines de milliers aujourd’hui. En théorie, les rollups Layer 2 disposeraient de tellement d’espace de données bon marché que leurs frais chuteraient jusqu’à se rapprocher du coût réel d’exécution et de preuve des transactions elles-mêmes.

Ces chiffres ne sont pas des promesses. Ce sont des objectifs de conception au sein d’un programme de recherche. L’équipe a explicitement indiqué que l’objectif du danksharding complet est une « étoile polaire », et que des étapes intermédiaires, surtout PeerDAS, seront déployées d’abord et permettront d’évaluer si les chiffres finaux sont réalistes. La formulation honnête est que le débit des blobs devrait augmenter par paliers, les plus fortes hausses ne venant qu’après des années de tests.

Ce que cela signifie pour les frais Layer 2 et l’économie des rollups

Tout l’intérêt du danksharding est de réduire les frais L2, il vaut donc la peine d’être concret sur le mécanisme. Un rollup comme Arbitrum, Optimism, Base ou zkSync publie sur Ethereum un lot compressé de transactions utilisateur accompagné d’une preuve. Avant 4844, ce lot se trouvait dans calldata, qui était en concurrence avec toutes les autres transactions L1 pour l’espace. Après 4844, il se trouve dans des blobs, qui ont un marché de frais séparé et ont été conçus pour être bon marché.

Jusqu’à présent, les économies sont réelles mais inégales. Lorsque le réseau est calme, un swap sur L2 peut déjà coûter quelques centimes. En période de forte demande, les frais augmentent encore fortement parce que le marché des blobs a un objectif de 3 blobs par bloc et un maximum de 6, et que la demande peut dépasser cette petite offre. Le danksharding complet accroît cette offre de plusieurs ordres de grandeur, ce qui devrait comprimer les pics de frais dans les pires cas et permettre aux rollups de répercuter l’essentiel des économies sous forme de frais utilisateur plus bas ou de marges plus élevées.

Deux réserves sont importantes ici. Premièrement, les frais des rollups dépendent du prix des données sur L1, des coûts propres d’exécution et de preuve du rollup, ainsi que du modèle de frais du rollup. Un rollup peut choisir de maintenir des frais rigides et de capter les économies sur les données comme profit. Deuxièmement, les systèmes de preuve des zk-rollups restent coûteux à exploiter, et tant que ces coûts ne baissent pas, le plancher des frais L2 est fixé par la preuve, pas par la disponibilité des données. Le danksharding déplace le coût dominant, mais il n’élimine pas tous les coûts.

Risques : matériel, centralisation et dérapage de la feuille de route

Faire évoluer la couche de données n’est pas gratuit, et les coûts apparaissent à trois endroits inconfortables.

Le premier est le matériel des validateurs. Pour participer au danksharding complet, un validateur doit gérer des blocs plus volumineux, davantage de trafic réseau et, dans certaines conceptions, stocker une part non négligeable des données de blob. La communauté Ethereum indique clairement qu’il s’agit d’un compromis délibéré : les nœuds complets peuvent rester légers grâce à l’échantillonnage, mais les validateurs de consensus sont appelés à monter en capacité. Le risque est que le seuil passe de « confortable sur un serveur milieu de gamme » à « il vaut vraiment mieux avoir une machine dédiée », ce qui évince progressivement les stakers amateurs.

Le deuxième est la centralisation. La manière la plus efficace d’exploiter du stockage de blobs et de l’échantillonnage à grande échelle est de gérer une activité professionnelle de staking et de services de données, ce qui incline l’ensemble des validateurs vers un petit nombre de grands opérateurs comme Lido, Coinbase, Binance et quelques pools de staking bien capitalisés. Si une majorité du stake finit entre les mains de quelques entités, les propriétés de résistance à la censure et de neutralité crédible qui motivaient le plan de mise à l’échelle au départ s’affaiblissent. Le danksharding ne provoque pas cette centralisation à lui seul, mais il amplifie les pressions de centralisation déjà existantes.

Le troisième est le plus simple : la feuille de route pourrait glisser ou être redéfinie. The 2022 Merge, la mise à niveau Dencun de 2024 qui a déployé EIP-4844 et le passage au proof-of-stake ont chacun pris du retard par rapport aux calendriers initiaux. Le danksharding complet est, selon la propre description de l’Ethereum Foundation, un effort de recherche et d’ingénierie pluriannuel sans date de lancement ferme. PeerDAS est l’étape à court terme la plus concrète, et même elle est organisée en phases. Toute personne qui construit un produit ou une thèse d’investissement sur l’hypothèse que « le danksharding complet sera en ligne dans 18 mois » fait un pari.

Calendrier, étapes clés et points à surveiller

La séquence actuelle, d’après les discussions les plus récentes sur le devnet et la feuille de route du protocole, ressemble à ceci. La première étape de proto-danksharding, EIP-4844 avec un petit marché des blobs, est déjà active sur le mainnet. La prochaine étape clé est une augmentation du débit des blobs, parfois appelée "réglage des paramètres des blobs", qui accroît le nombre cible et le nombre maximal de blobs par bloc sans modifier la cryptographie sous-jacente. Ensuite, l’équipe travaille à PeerDAS, une conception d’échantillonnage partiel de la disponibilité des données qui permet aux validateurs de ne stocker qu’une fraction des données de blobs et de reconstruire le reste à partir de leurs pairs.

Le DAS de niveau danksharding complet, avec des blobs de 16 mégaoctets, le réseau d’échantillonnage complet et la refonte peer-to-peer associée, se situe plus loin dans le temps. Les estimations réalistes des chercheurs principaux le placent sur un horizon de plusieurs années, avec la possibilité que les étapes intermédiaires constituent le plafond pratique pendant un certain temps.

Pour quiconque suit cet espace, les signaux importants ne sont pas les mouvements de prix, mais le mélange habituel de documents de spécification sur ethereum.org et les forums de recherche Ethereum, l’inclusion de nouveaux EIP dans les devnets, le nombre de blobs et le comportement des frais observés sur le mainnet, ainsi que le rythme des hard forks. Si les frais de blobs commencent à grimper fréquemment au niveau cible actuel, c’est le signe que l’augmentation de l’offre se fait attendre. Si PeerDAS arrive sur un testnet public, c’est le signe que la couche d’échantillonnage devient concrète.

Comment suivre intelligemment la feuille de route du danksharding

Le danksharding arrivera par étapes, pas sous la forme d’un seul basculement, et l’erreur la plus courante consiste à traiter chaque étape comme si elle représentait l’ensemble. Le bon modèle mental est que le proto-danksharding est la mise à niveau de la couche de données que vous avez déjà payée, PeerDAS est la mise à niveau de la couche de données que vous êtes probablement sur le point d’obtenir, et le danksharding complet est un objectif de recherche dont la forme finale peut différer des schémas qui circulent aujourd’hui. Zippfeed suit l’actualité de la mise à l’échelle d’Ethereum avec une notation du sentiment (bullish, neutral ou bearish) et une note d’importance, afin que vous puissiez distinguer les véritables progrès du protocole de la spéculation et du battage médiatique à mesure que la feuille de route se déploie.