Qu'est-ce que la disponibilité des données ?

Qu'est-ce que la disponibilité des données dans le secteur des cryptomonnaies ?

La disponibilité des données (DA) garantit que les données d'un réseau cryptographique sont accessibles pour validation sans nécessiter de stockage permanent. Plutôt que de stocker les données indéfiniment, la DA consiste à prouver que les données sont disponibles et récupérables par toute personne qui en a besoin.

Cette approche permet de réduire les coûts de stockage, car les données n'ont besoin d'être accessibles que pendant une durée limitée. Par exemple, la mise à jour 4844 d'Ethereum a introduit les "blobs" et utilise une technique appelée Data Availability Sampling (DAS), qui améliore considérablement l'évolutivité.

Cela permet à Ethereum et à d'autres couches 1 de mettre à disposition beaucoup plus de données tout en maintenant une garantie élevée que l'on peut y accéder en cas de besoin. En fin de compte, le DA permet de maximiser le traitement des données d'Ethereum en réduisant les coûts de stockage et en améliorant la capacité des transactions futures.

Un autre élément clé de la DA est la modularité, qui sépare les rôles du consensus, de l'exécution et de la disponibilité des données, ce qui permet aux systèmes de couche 2 de gérer l'exécution hors chaîne tout en utilisant l'infrastructure d'Ethereum pour vérifier les données sans avoir besoin de les stocker directement sur la chaîne principale.

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Comment fonctionne la disponibilité des données ?

Les mécanismes de disponibilité des données garantissent que les données de transaction sont propagées et vérifiables dans le réseau de la blockchain, ce qui permet de relever les défis de l'évolutivité et de la fiabilité.

• Réplication et redondance: Les données sont répliquées sur plusieurs nœuds, stockant des enregistrements complets ou partiels. Des techniques telles que 2D Reed-Solomon garantissent la récupération des données même si des parties sont manquantes.
• Consensus et disponibilité des données: Les mécanismes de consensus garantissent que tous les nœuds sont d'accord sur la disponibilité des données, empêchant ainsi les attaques par rétention de données et maintenant la cohérence des données.
• Incitations crypto-économiques: Les nœuds sont récompensés par des frais de transaction ou des récompenses inflationnistes pour maintenir la disponibilité des données, ce qui favorise la décentralisation et la sécurité du réseau.
• Propagation des nœuds: Les nœuds complets distribuent les données à travers le réseau, garantissant leur disponibilité pour la validation. Cela permet à tout participant d'accéder aux données et de les vérifier en cas de besoin.
• Couches DA spécialisées: Les couches DA telles que Celestia gèrent la disponibilité des données tout en mettant en œuvre des techniques telles que les preuves de merkle et l'échantillonnage de nœuds légers pour améliorer la vérification des données.

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Qu'est-ce qu'une couche de disponibilité des données (DAL) ?

La couche de disponibilité des données (DAL) est une blockchain spécialisée qui fournit cette fonctionnalité DA, permettant une vérification décentralisée grâce à des méthodes telles que l'échantillonnage de la disponibilité des données (DAS), garantissant que tout le monde peut vérifier efficacement les données sans dépendre de tiers de confiance.

Il existe deux types principaux de DAL : l'échantillonnage de la disponibilité des données (DAS) et les comités de disponibilité des données (DAC). Les DAS utilisent des méthodes statistiques décentralisées pour valider la disponibilité des données, tandis que les DAC s'appuient sur un groupe d'entités de confiance pour garantir l'intégrité des données.

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Échantillonnage de la disponibilité des données (DAS)

Le DAS adopte l'échantillonnage statistique pour valider la disponibilité des données sans exiger des nœuds qu'ils téléchargent et stockent des ensembles entiers de données. Cette approche est particulièrement adaptée aux réseaux décentralisés ayant des exigences en matière d'évolutivité.

• Échantillonnage aléatoire: Les nœuds légers demandent au hasard de petites portions de données, ce qui garantit l'intégrité et la disponibilité de l'ensemble des données. En n'échantillonnant qu'un sous-ensemble, les nœuds ont une forte probabilité de détecter les données manquantes ou retenues.
• Évolutivité: Le DAS minimise les charges de transmission et de stockage des données sur les nœuds individuels, ce qui permet au réseau de s'étendre tout en maintenant la décentralisation.
• Décentralisation: En éliminant la dépendance à l'égard d'intermédiaires de confiance, le DAS garantit un fonctionnement sans confiance et s'aligne sur les principes fondamentaux de la blockchain.
• Mécanismes avancés: Des techniques telles que le codage par effacement 2D Reed-Solomon améliorent la DAS en permettant aux nœuds légers de récupérer des ensembles de données entiers à partir de fragments échantillonnés.
• Limites: Le DAS peut être vulnérable aux attaques par rétention de données si les adversaires prédisent et manipulent les modèles d'échantillonnage. En outre, l'efficacité du DAS dépend de la présence d'un nombre suffisant de nœuds honnêtes effectuant l'échantillonnage.

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Comités de disponibilité des données (DAC)

Les DAC impliquent un groupe désigné d'entités de confiance chargées de valider et de garantir la disponibilité des données de transaction. Cette approche centralisée sacrifie une partie de la décentralisation à l'efficacité.

• Efficacité: Les CED réduisent les exigences en matière de calcul et de bande passante sur le réseau, ce qui permet d'accélérer la vérification et le traitement des données.
• Modèle de confiance: Les participants doivent faire confiance au comité pour agir honnêtement et maintenir l'intégrité des données. Cela introduit un niveau de centralisation qui peut ne pas correspondre à tous les principes de la blockchain.
• Risques de centralisation: La concentration des responsabilités au sein d'un petit groupe augmente le risque de collusion ou de points de défaillance uniques. Si le CED est compromis, la sécurité et l'intégrité du réseau sont menacées.
• Cas d'utilisation: Les DAC sont souvent utilisés dans des réseaux autorisés ou semi-centralisés, où les hypothèses de confiance sont acceptables, comme les applications d'entreprise ou les projets de blockchain en phase de démarrage.
• Approches hybrides: Certains projets combinent les DAC avec des garanties cryptographiques pour atténuer les risques et améliorer la confiance sans décentraliser complètement.

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Disponibilité des données dans les rollups ZK

La disponibilité des données est un élément essentiel des Rollups Zero Knowledge (ZK), garantissant que les transactions hors chaîne peuvent être validées efficacement. Les ZK Rollups compressent les données des transactions et les postent sur la blockchain de couche 1 avec des preuves cryptographiques pour garantir l'intégrité et la validité des données.

Malgré l'utilisation de preuves à connaissance nulle (ZKP), la DA est essentielle pour confirmer que les données de transaction sous-jacentes restent accessibles pour la vérification. Cela garantit que tous les participants peuvent valider indépendamment les transitions d'état du rollup.

Les rollups ZK diffèrent des rollups optimistes en ce qui concerne les exigences en matière de DA, car ils s'appuient sur des garanties cryptographiques plutôt que sur des preuves de fraude. Les stratégies de DA dans les ZK Rollups comprennent des mécanismes de stockage hors chaîne et des engagements sur la chaîne.

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Principaux projets DA

La polyvalence de la disponibilité des données est évidente dans les diverses approches que les meilleurs projets de DA adoptent pour relever les défis de la blockchain :

• Celestia: Un réseau DA modulaire qui découple le consensus et la disponibilité des données, permettant une vérification des données évolutive et efficace.
• Protocole NEAR: Emploie le partage pour distribuer les données sur plusieurs nœuds, améliorant ainsi le débit et garantissant la disponibilité des données.
• EigenDA: Un service décentralisé de disponibilité des données construit sur Ethereum, utilisant l'ETH restaké pour fournir des possibilités de DA pour les rollups.
• Avail: Une couche de disponibilité des données qui utilise l'échantillonnage de la disponibilité des données pour permettre aux nœuds légers de vérifier les données sans télécharger des ensembles de données entiers.
• Lumia: Fournit une disponibilité des données personnalisée pour la symbolisation des actifs réels, garantissant l'intégrité et l'accessibilité des données de transaction.

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Différence entre la disponibilité des données et le stockage des données

Il est important de ne pas confondre la disponibilité et le stockage des données, car ils ont des objectifs distincts. Alors que la disponibilité des données assure la disponibilité immédiate des données pour la validation, le stockage des données concerne la conservation et l'extraction de données plus anciennes pour une utilisation ultérieure.

Dans les protocoles non DA, les incitations au stockage des données proviennent souvent d'entités externes qui ont besoin d'un historique, comme les explorateurs de blocs, les indexeurs, les applications, les rollups ou les utilisateurs qui veulent garantir l'accès à l'historique de leurs transactions.

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Les défis de la disponibilité des données

Malgré son importance cruciale, assurer la disponibilité des données dans les systèmes de blockchain est confronté à plusieurs défis qui ont un impact sur le débit, la sécurité et la décentralisation :

• Rétention de données: Les acteurs malveillants peuvent intentionnellement retenir des données, empêchant les validateurs ou les nœuds d'accéder à des informations essentielles.
• Compromis entre évolutivité et sécurité: l'obtention d'une grande évolutivité compromet souvent la sécurité, car les grands ensembles de données sont plus difficiles à vérifier et à stocker.
• Limites techniques: Les contraintes en matière de ressources font qu'il est difficile pour les nœuds de gérer et de transmettre efficacement de grands volumes de données.
• Le gonflement du stockage: La croissance exponentielle des données de transaction augmente la charge de stockage des participants au réseau.
• Problèmes d'interopérabilité: Le maintien d'une disponibilité uniforme des données dans les différents réseaux de blockchain reste un défi complexe.
• Frais généraux de vérification: La validation de grands ensembles de données nécessite des ressources informatiques considérables, ce qui entraîne des retards et un manque d'efficacité.
• Complexité de la décentralisation: Maintenir un réseau décentralisé tout en faisant évoluer les systèmes de disponibilité des données est un équilibre délicat semé d'embûches techniques.

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Résultat final

Comprendre la disponibilité des données peut paraître complexe au premier abord, mais il s'agit essentiellement de s'assurer que les données de transaction sont accessibles en cas de besoin de validation, sans les stocker de manière permanente.

Elle permet aux réseaux blockchain de vérifier efficacement les transactions en garantissant que les données sont disponibles pendant une courte durée, ce qui minimise les coûts de stockage.

Bien que l'AD doive encore relever des défis, nous sommes convaincus que les principaux protocoles du secteur feront d'importantes percées en 2025.