## Quand le réseau s'essouffle : problème de surcharge de la blockchain

La surcharge du réseau blockchain est un phénomène qui se produit lorsque le volume des transactions entrant dans le réseau dépasse sa capacité de traitement. Cela crée de sérieux problèmes pour les utilisateurs : les frais de transaction augmentent, leur confirmation ralentit et la qualité du service se dégrade. À la base de ce problème se trouvent à la fois les limitations techniques du réseau et des facteurs externes liés à l'activité des utilisateurs.

## Comment fonctionne le système de traitement des transactions

Pour comprendre pourquoi le réseau peut être saturé, il est nécessaire d'explorer le mécanisme par lequel les transactions entrent dans la blockchain.

La blockchain est une séquence de blocs protégée par la cryptographie. Chaque bloc contient des données sur les transactions créées par les utilisateurs. De nouveaux blocs sont ajoutés à la chaîne de manière continue et immuable, se propageant à travers un réseau décentralisé de nœuds qui conservent une copie de l'ensemble de la blockchain.

**Le mempool est une zone d'attente pour les transactions.** Lorsque l'utilisateur envoie une transaction, celle-ci n'est pas immédiatement ajoutée à la blockchain. Elle entre d'abord dans le mempool (piscine de mémoire) – un ensemble de transactions non confirmées en attente d'inclusion dans le prochain bloc. Ici, les transactions sont retenues jusqu'à ce qu'elles soient traitées.

**Les blocs candidats sont des blocs proposés pour ajout.** Les mineurs ou les validateurs sélectionnent les transactions non confirmées du mempool et forment des blocs candidats à partir de celles-ci. Ces blocs doivent passer par une vérification conformément au mécanisme de consensus du réseau.

Dans Bitcoin, un mécanisme **Proof of Work (PoW)** est utilisé – les mineurs rivalisent pour résoudre un casse-tête mathématique complexe. Le premier à le résoudre ajoutera son bloc candidat à la blockchain et recevra une récompense.

Ethereum utilisait le PoW, mais en 2022, il est passé à **Proof of Stake (PoS)**, où les validateurs sont choisis au hasard pour proposer des blocs, et d'autres validateurs les confirment.

**Finalité – lorsque la transaction devient immuable.** Une fois qu'une transaction est ajoutée à un bloc, elle est considérée comme confirmée. Avec chaque nouveau bloc ajouté après, le niveau de finalité augmente. Pour Bitcoin, il faut généralement six blocs supplémentaires pour atteindre la finalité complète. Ethereum recommande plus de confirmations en raison d'un temps de bloc plus court.

## Qu'est-ce qui cause la surcharge du réseau

Le surmenage est un phénomène complexe qui survient pour plusieurs raisons en même temps.

**Explosion soudaine d'activité.** Lorsque le prix d'une cryptomonnaie change brusquement ou qu'un nouveau jeton populaire apparaît, les utilisateurs envoient des transactions en masse. Cela peut dépasser la capacité du réseau à les traiter. Au printemps 2023, cela s'est produit avec Bitcoin, lorsque la popularité des jetons BRC-20 a conduit à une accumulation d'opérations non confirmées – près de 400 000 transactions attendaient d'être incluses. Les frais ont augmenté de plus de 300 % en quelques semaines.

**Limitations techniques du réseau.** Chaque blockchain a sa propre taille de bloc, qui détermine le nombre maximum de données pouvant être incluses dans un seul bloc. Bitcoin a été initialement conçu avec une limite de 1 mégaoctet. En 2017, la mise à jour SegreGated Witness (SegWit) a été mise en œuvre, ce qui a théoriquement augmenté la limite à 4 Mo. Si le nombre de transactions dépasse ce qu'un seul bloc peut traiter, elles s'accumulent.

**Temps d'ajout de blocs lent.** Bitcoin ajoute un nouveau bloc environ toutes les 10 minutes. Si les transactions sont créées beaucoup plus rapidement, cela entraîne un retard et des embouteillages dans le mempool.

## Conséquences pour les utilisateurs et le réseau

Le surchargement du réseau entraîne des problèmes graves qui affectent la qualité du service.

**Augmentation des frais de transaction.** Les mineurs choisissent de traiter les transactions avec des frais plus élevés car cela est plus rentable. En période de surcharge, les utilisateurs doivent payer beaucoup plus pour accélérer la confirmation de leur opération. Cela rend l'utilisation du réseau plus coûteuse, en particulier pour les petites transactions.

**Retard de confirmation.** Dans des situations extrêmes, les transactions peuvent attendre une confirmation pendant plusieurs heures, jours, voire plus longtemps. Cela engendre de la frustration chez les utilisateurs et réduit la praticité de l'utilisation de la blockchain.

**Risques pour la sécurité et la centralisation.** Des délais de confirmation prolongés augmentent la possibilité d'attaques par double dépense. Des frais élevés peuvent entraîner une concentration de la puissance de minage entre les grands acteurs, renforçant ainsi la centralisation.

**Volatilité sur le marché.** Lorsque les utilisateurs ne peuvent pas vendre rapidement des actifs en raison d'un réseau surchargé, cela peut provoquer la panique et accélérer la chute des prix.

## Exemples historiques de surcharge

**Bitcoin à la fin de 2017 - début 2018.** La hausse historique du prix du Bitcoin a conduit à la surcharge la plus significative de son époque. À un moment donné, la commission moyenne par transaction a dépassé 50 dollars. Cela a attiré l'attention de toute l'industrie sur le problème de l'évolutivité.

**Ethereum et CryptoKitties.** En 2017, le projet décentralisé CryptoKitties est devenu viral, saturant le réseau Ethereum. Cela a considérablement ralenti le fonctionnement du réseau. Plus tard, le boom DeFi (de finances décentralisées) a de nouveau entraîné une surcharge et une augmentation du coût du gaz.

**Les tokens Bitcoin BRC-20 en 2023.** Lorsque la popularité des tokens BRC-20 a commencé à augmenter, le réseau Bitcoin a été sous pression. Près de 400 000 transactions non confirmées s'étaient accumulées dans le mempool, et les frais avaient augmenté de 300 % en peu de temps.

## Comment résoudre le problème

Il existe plusieurs approches pour réduire la surcharge, mais chacune a ses avantages et ses inconvénients.

**Augmentation de la taille du bloc.** Permet de traiter plus d'opérations à la fois, augmentant ainsi la capacité. Cependant, des blocs plus volumineux se propagent plus lentement, augmentant le risque de bifurcations du réseau. De plus, les blocs plus grands nécessitent plus d'espace de stockage, ce qui peut accentuer la centralisation.

**Réduction du temps de bloc.** Permet au réseau de traiter les transactions plus rapidement, mais un intervalle plus court peut augmenter le nombre de blocs obsolètes et menacer la sécurité.

**Solution de deuxième niveau (Layer 2).** Ce sont des solutions off-chain qui traitent les transactions en dehors de la blockchain principale, puis enregistrent l'état final sur la chaîne. Pour Bitcoin, c'est le Lightning Network, pour Ethereum – Plasma et d'autres solutions. Elles augmentent considérablement la scalabilité, mais sont plus complexes à mettre en œuvre et nécessitent une analyse de sécurité supplémentaire.

**Sharding.** C'est une méthode de division de la blockchain en plusieurs shards plus petits, chacun capable de traiter des transactions. Cela peut augmenter considérablement la capacité, mais complique également le système et crée de nouveaux risques.

**Autres solutions.** Des rollups optimistes, des rollups à divulgation nulle et des ajustements de frais sont également envisagés. Les mécanismes de Proof of Stake sont généralement plus rapides que ceux de Proof of Work, ce qui contribue également à des surcharges moins fréquentes.

## Conclusions

Le surchargement est l'un des principaux défis que les réseaux blockchain doivent résoudre pour une adoption de masse. Alors que le nombre d'utilisateurs continue d'augmenter, la capacité à traiter efficacement de grands volumes de transactions devient critique - en particulier pour les systèmes cherchant à assurer des opérations quotidiennes en temps réel.

Malgré la gravité du problème, la communauté développe de nouvelles solutions pour atténuer les surcharges. L'augmentation de la scalabilité de la blockchain reste l'une des tâches prioritaires de l'industrie, et les progrès dans ce domaine détermineront l'avenir des réseaux de cryptomonnaies.