Qu'est-ce que la disponibilité des données (data availability) d'une blockchain ?

La disponibilité des données, ou data availability joue un rôle déterminant dans le fonctionnement d'une blockchain. Cependant, ce mécanisme se complexifie avec l'émergence des blockchains modulaires et des layer 2, où des méthodes de vérification plus élaborées sont nécessaires. Zoom sur cette notion fondamentale et les solutions innovantes mises en place pour résoudre les défis qu'elle présente.

Qu'est-ce que la disponibilité des données (data availability) d'une blockchain ?

C'est quoi la data availability d'une blockchain ?

La disponibilité des données sur une blockchain, ou « data availability », désigne la capacité de tous les nœuds du réseau à accéder et à vérifier l'intégralité des transactions d'un bloc.

Dans le cas des nœuds complets d'une blockchain de layer 1 comme Ethereum, cela implique le téléchargement de toutes les données de chaque bloc et que ces données soient disponibles de manière permanente pour permettre le téléchargement. Si un bloc manque de données, il est rejeté plutôt que d'être ajouté à la blockchain.

Toutefois, pour les blockchains modulaires comme Celestia, les blockchains de layer 2 et les nœuds légers, la situation est plus complexe, nécessitant des méthodes de vérification plus élaborées.

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Le problème de la disponibilité des données

Il existe une problématique particulière à laquelle sont confrontées diverses stratégies de mise à l'échelle de la blockchain, ce qu'on appelle « le problème de la disponibilité des données ».

En effet, le défi de la data availability se réfère à la nécessité de prouver à l'ensemble du réseau que les données de transaction sommaires ajoutées à la blockchain représentent réellement un ensemble de transactions valides, sans pour autant exiger que tous les nœuds téléchargent l'ensemble des données.

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Bien que les données de transaction complètes soient nécessaires pour la vérification indépendante des blocs, exiger que tous les nœuds téléchargent toutes les données de transaction est un frein à la mise à l'échelle.

Plusieurs solutions au problème de la disponibilité des données cherchent à fournir des garanties suffisantes que l'ensemble des données des transactions a été mis à la disposition des participants du réseau qui ne téléchargent pas et ne stockent pas eux-mêmes les données à des fins de vérification.

Bloc Blockchain Data Availability

Comment résoudre le problème de la disponibilité des données ?

Pour résoudre le problème de la data availability, les 2 méthodes généralement utilisées par les blockchains sont le Data Availability Sampling (DAS) et les Data Availability Committees (DACs).

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Le Data Availability Sampling (DAS)

Le Data Availability Sampling (ou « échantillonnage de la disponibilité des données ») est une méthode permettant de vérifier la disponibilité des données d'une blockchain sans surcharger les nœuds.

Avec cette approche, chaque nœud, y compris ceux qui ne participent pas à la validation des transactions, télécharge un sous-ensemble des données globales. Si les échantillons téléchargés sont complets, cela indique avec une grande confiance que l'intégralité des données est disponible.

Cette méthode s'appuie sur le principe du codage d'effacement, qui agrandit l'ensemble de données avec des informations redondantes. Cela permet la récupération des données originales à partir des données redondantes si nécessaire.

Dans le cas de la blockchain Ethereum, ce processus sera essentiel pour garantir que les opérateurs de layer 2 rendent leurs données de transaction accessibles, notamment après la mise en œuvre de l'EIP-4844, la fameuse mise à jour qui apportera le proto-danksharding.

Suite à l'introduction de cette mise à jour, les nœuds de la blockchain Ethereum échantillonneront aléatoirement les données de transaction fournies dans des « blobs » pour s'assurer que toutes les données existent.

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Les Data Availability Committees (DACs)

Les Data Availability Committees (ou « comités de la disponibilité des données ») sont des entités qui garantissent ou attestent de la disponibilité des données au sein des blockchains.

Ces comités sont soit de confiance, soit sans confiance. Dans un système de DACs de confiance, les gestionnaires de la disponibilité des données sont identifiés à l'avance et désignés pour remplir ce rôle. Il s'agit d'entités réputées dans le monde réel, si bien que ses membres peuvent être tenus pour responsables de leurs actes par la communauté.

En outre, dans un système de DACs sans confiance, n'importe quel nœud peut participer à la gestion de la disponibilité des données. L'identité des individus ou des entreprises qui opèrent ces nœuds est cachée, de sorte que la responsabilité civile ne puisse pas être utilisée pour imposer un comportement honnête. Ainsi, pour garantir la sécurité du système, les DACs sans confiance doivent mettre sous séquestre des cryptomonnaies. Ils sont alors dans l'obligation de fournir une caution, laquelle peut être détruite pour punir un comportement malveillant.

Pour la blockchain Ethereum, des sous-ensembles de validateurs choisis aléatoirement attestent de la disponibilité des données pour les nœuds légers. Les DACs peuvent également stocker des copies des données hors ligne tout en fournissant des attestations sur la blockchain pour prouver leur disponibilité.

L'utilisation des Data Availability Committees pour résoudre le problème de la disponibilité des données est de plus en plus répandue au sein des blockchains modulaires ou des solutions de layer 2. Ce modèle apporte des avantages notables, en particulier un système plus robuste, des frais plus faibles et une scalabilité améliorée.

Aujourd'hui, les blockchains Celestia, Polygon, Arbitrum ou encore StarkEx font toutes appel à cette méthode.

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