Exploration approfondie de la PCD

Le protocole de consensus Stellar (SCP) constitue l'épine dorsale du réseau Stellar, garantissant des opérations sûres et efficaces. Il s'agit d'une approche révolutionnaire pour parvenir à un consensus dans un réseau financier décentralisé. Le SCP est basé sur le concept de Federated Byzantine Agreement (FBA), qui se concentre sur l'idée d'un contrôle décentralisé où les nœuds sélectionnent volontairement les autres participants auxquels ils font confiance pour obtenir des informations fiables. Si vous souhaitez en savoir plus sur les problèmes byzantins : Quel est le problème des généraux byzantins ?

Un extrait de notre article : "Le problème des généraux byzantins, également connu sous le nom de problème des deux généraux, a été proposé dans l'article de Leslie Lambert sur la tolérance aux pannes des réseaux de communication distribués de pair à pair en 1982. Dans la communication du système distribué, certains problèmes locaux peuvent amener l'ordinateur à envoyer des messages d'erreur et détruire la cohérence du système. Par conséquent, le problème des généraux byzantins est essentiellement un problème de consensus dans la communication point à point".

En quoi le SCP diffère-t-il de la preuve de travail (Proof of Work) et de la preuve d'enjeu (Proof of Stake) ?

Le SCP diffère considérablement des mécanismes de preuve de travail (PoW) et de preuve d'enjeu (PoS). Le PoW, utilisé par des réseaux tels que Bitcoin, exige des efforts de calcul considérables pour résoudre des problèmes mathématiques complexes afin de valider les transactions et de créer de nouveaux blocs. En revanche, le PoS, utilisé par des réseaux tels qu'Ethereum 2.0, exige des validateurs qu'ils détiennent et parfois bloquent un certain montant de crypto-monnaie pour participer au processus.

Le SCP élimine la nécessité d'une exploitation minière énergivore en permettant aux nœuds de parvenir à un consensus par le biais d'un processus de sélection de partenaires dignes de confiance (tranches de quorum) et n'exige pas des validateurs qu'ils immobilisent un capital sous forme de participation. Cette évolution permet non seulement de réduire l'impact environnemental, mais aussi de démocratiser la participation à la sécurité du réseau.

Avantages du SCP en termes de rapidité et de fiabilité

Les avantages du SCP sont évidents en termes de rapidité et de fiabilité. Les transactions sur le réseau Stellar sont confirmées en quelques secondes, ce qui contraste fortement avec les minutes, voire les heures, que peuvent prendre les systèmes PoW ou PoS. En outre, la conception du SCP protège intrinsèquement contre les attaques par double dépense et garantit que le réseau peut continuer à fonctionner sans heurts même si certains nœuds tombent en panne ou agissent de manière malveillante.

Le SCP donne la priorité à deux des trois propriétés fondamentales des mécanismes de consensus : la tolérance aux pannes et la sécurité. Il est conçu pour continuer à fonctionner malgré les défaillances de certains nœuds et garantit que les nœuds du réseau s'accordent sur les résultats des transactions afin d'éviter les états conflictuels. Bien que cela puisse parfois retarder le consensus lorsque les nœuds ont du mal à se mettre d'accord, cela réduit considérablement les risques de défaillances systémiques.

Composants SCP

• Ensembles et tranches de quorum : Chaque nœud du réseau Stellar définit son propre ensemble de nœuds de confiance, appelé quorum. Au sein de cet ensemble, les nœuds doivent se mettre d'accord sur des ensembles de transactions, formant des tranches de quorum qui reflètent les parties du réseau en accord.
• Vote fédéré : Le SCP utilise le vote fédéré pour parvenir à un consensus, qui progresse en plusieurs étapes : les nœuds votent sur des ensembles de transactions, acceptent les votes des autres lorsqu'ils leur font confiance et confirment finalement l'ensemble de transactions à appliquer.
• Protocoles de nomination et de vote : Ces deux étapes du SCP garantissent que les nœuds proposent des ensembles de transactions puis, par une série de votes, confirment leur ajout au grand livre.
  SCP est une solution innovante aux problèmes classiques rencontrés par les réseaux décentralisés. Il permet au réseau Stellar de traiter les transactions rapidement et en toute sécurité, sans les coûts de calcul élevés associés à d'autres mécanismes de consensus. Cette conception reflète un équilibre entre l'inclusivité et la sécurité, ce qui fait de Stellar une plateforme attrayante pour les applications financières qui nécessitent à la fois des délais de règlement rapides et des mesures de sécurité solides.

Les couches du réseau stellaire

Aperçu de la pile Stellar

Source : https://developers.stellar.org/docs/fundamentals-and-concepts/stellar-stack

L'architecture du réseau Stellar est composée de plusieurs couches qui fonctionnent en harmonie pour fournir une infrastructure financière complète. Ces couches sont conçues pour garantir que le réseau reste résistant aux défaillances, qu'il est ouvert à tous et qu'il fonctionne rapidement et de manière rentable, en tenant compte des scénarios financiers du monde réel.

Rôles et interactions entre les différentes couches du réseau

• Stellar Core : Il s'agit de la couche fondamentale du réseau Stellar, composée de nœuds qui gèrent le grand livre distribué et exécutent le processus de consensus. Stellar Core met à jour le grand livre toutes les 5 à 7 secondes, ce qui démontre l'efficacité remarquable du réseau.
• Horizon API : Servant de pont entre Stellar Core et diverses applications, Horizon est un serveur API HTTP orienté client. Il fournit une interface accessible pour soumettre des transactions au réseau et consulter des données historiques. Bien qu'il soit possible de se connecter directement au Stellar Core, l'utilisation d'Horizon simplifie ces interactions, ce qui est plus pratique pour les applications clientes.
• Soroban RPC et CLI : Soroban introduit des capacités de contrats intelligents dans l'écosystème Stellar. Le serveur RPC (Remote Procedure Call) de Soroban agit comme un médiateur permettant aux applications d'interagir avec ces contrats intelligents. La CLI (Command Line Interface) offre aux développeurs un moyen direct de construire, de déployer et d'interagir avec les contrats intelligents à l'aide d'outils de ligne de commande.
• Kits de développement logiciel (SDK) : Ces kits facilitent le processus de développement en fournissant aux programmeurs des bibliothèques pour interagir avec Horizon et Soroban RPC dans différents langages de programmation. Ils font abstraction de certaines des complexités liées au traitement direct des protocoles de réseau.
• Protocoles DeFi : Ces protocoles, qui signifient "finance décentralisée", permettent la création de services financiers fonctionnant de manière autonome sur la blockchain, tels que des plateformes de prêt et des bourses décentralisées. Ils peuvent être intégrés dans des applications pour tirer parti de l'infrastructure financière fournie par Stellar sans intermédiaire central.

Réseaux au sein de Stellar

• Réseau principal : Le réseau public principal où s'effectuent les transactions financières réelles.
• Testnet : Un environnement "bac à sable" géré par la Stellar Development Foundation (SDF) pour que les développeurs puissent tester leurs applications sans utiliser de fonds réels.
• Futurenet : un réseau pour tester les fonctionnalités et les développements de pointe dans l'écosystème Stellar.
  Chaque couche de la pile Stellar est conçue avec des rôles spécifiques qui contribuent à la fonctionnalité globale du réseau, garantissant qu'il reste une plateforme robuste et polyvalente pour la création d'une large gamme d'applications financières.

La conception des couches du réseau Stellar, et l'interaction entre elles, fournit une base résiliente et flexible sur laquelle une gamme variée de services financiers peut être construite et exploitée, depuis les paiements quotidiens jusqu'aux applications DeFi complexes. Cette architecture en couches garantit non seulement l'efficacité et la fiabilité opérationnelles, mais favorise également l'innovation, en permettant aux développeurs de se concentrer sur la création de solutions adaptées à leurs cas d'utilisation spécifiques.

Opérations au sein de Stellar

Opérations courantes et leur utilisation

Les opérations dans Stellar représentent des actions spécifiques qui peuvent modifier l'état du grand livre. Chaque opération est une commande qui impose un changement, et ces commandes sont soumises au réseau dans des groupes appelés transactions. Ces transactions sont atomiques ; soit elles réussissent toutes, soit elles échouent toutes. Les opérations peuvent aller de la création de comptes à la gestion d'offres dans le Stellar Decentralized Exchange (SDEX).

Création et traitement des transactions

Dans Stellar, les transactions sont construites en regroupant une ou plusieurs opérations avec des informations supplémentaires, telles que le compte source et le numéro de séquence. Ils sont signés avec la clé secrète du compte source pour en garantir l'authenticité, puis soumis au réseau Stellar pour traitement. Si toutes les opérations d'une transaction sont valides et que le compte dispose d'un solde suffisant pour couvrir les frais et les opérations elles-mêmes, la transaction est confirmée et inscrite dans le grand livre.

Opération de création de compte

Cette opération permet de créer et d'alimenter un nouveau compte Stellar. Elle nécessite un solde de départ et crée une nouvelle entrée dans le grand livre pour le compte.

Opération de paiement

L'opération de paiement permet aux comptes d'envoyer un montant d'un actif spécifique à un compte de destination. C'est un élément fondamental du transfert de valeur sur le réseau Stellar.

Path Payment Operations (opérations de paiement)

Les opérations de paiement par chemin permettent d'effectuer des paiements en utilisant différents actifs ; le réseau trouve le meilleur chemin entre l'actif envoyé et l'actif reçu. Il existe des versions d'envoi strict et de réception stricte des paiements par trajet, qui garantissent respectivement le montant envoyé ou le montant reçu.

Gérer les opérations de l'offre

Ces opérations sont utilisées pour créer, mettre à jour ou supprimer des offres dans la bourse décentralisée Stellar. Il existe des opérations distinctes pour gérer les offres d'achat et de vente, ainsi que pour créer des offres passives qui n'acceptent pas immédiatement une offre correspondante.

Opération de réglage des options

Cette opération permet de configurer divers paramètres pour un compte, tels que la destination de l'inflation, la gestion des signataires ou la définition d'indicateurs susceptibles de modifier les autorisations du compte.

Changez le fonctionnement de la fiducie

Cette opération permet de créer, de mettre à jour ou de supprimer une ligne de confiance, qui est le moyen utilisé par Stellar pour permettre à un compte de détenir des actifs émis par d'autres comptes et d'effectuer des transactions avec eux.

Opération de fusion de comptes

L'opération de fusion de comptes transfère le solde d'un compte vers un autre et supprime le compte source du grand livre.

Gérer l'exploitation des données

Les comptes peuvent s'attacher des entrées de données, qui sont essentiellement des paires clé-valeur. L'opération de gestion des données définit, modifie ou supprime ces entrées de données.

Structures de données stellaires

Les grands livres : comment ils sont tenus et mis à jour

Le grand livre de Stellar est l'équivalent d'un bloc dans d'autres technologies de blockchain et reflète l'état du réseau à un moment donné. Il contient tous les soldes, les commandes et d'autres données telles que les informations sur les contrats intelligents. Les grands livres sont liés chronologiquement et chaque nouvelle version du grand livre est le résultat de l'application d'un ensemble de transactions à la version précédente. L'en-tête du grand livre est un résumé du grand livre, contenant des métadonnées telles que la version du grand livre, le hachage du grand livre précédent et le hachage du résultat de l'ensemble des transactions.

Comptes : Création, gestion et types

Les comptes sont la principale structure de données de Stellar, représentant les utilisateurs du système. Un compte est créé par le biais d'une opération "Créer un compte" et doit avoir un solde minimum de XLM, qui est déterminé par la réserve de base requise multipliée par le nombre de sous-entrées du compte. Un compte possède diverses propriétés telles qu'un identifiant unique (Account ID), des soldes pour différents actifs, des signataires et des seuils de sécurité faible, moyenne et élevée.

Actifs : Émission d'actifs natifs et personnalisés sur Stellar

Les actifs du réseau Stellar peuvent représenter des monnaies fiduciaires, des crypto-monnaies ou toute autre forme de valeur. Chaque actif est identifié par un code d'actif et le compte de l'émetteur. L'émission d'un actif se fait par une opération de paiement de l'émetteur vers un autre compte. Les biens sont contrôlés par les comptes émetteurs, qui peuvent définir des drapeaux d'autorisation et établir un lien avec les métadonnées du bien. Les actifs émis sur Stellar peuvent également être utilisés dans des contrats intelligents via le contrat d'actifs Stellar.

Opérations et transactions : Les types d'opérations et la façon dont elles modifient l'état

Les opérations sont les instructions individuelles qui peuvent être incluses dans une transaction. Elles vont des paiements à la gestion des offres sur la bourse décentralisée, en passant par la modification de la configuration du compte. Les transactions regroupent ces opérations et les soumettent au réseau pour qu'elles soient appliquées au grand livre. Les transactions sont atomiques ; si une opération au sein d'une transaction échoue, la transaction entière échoue.

Contrats intelligents : Capacités et limites de Stellar

Stellar a introduit les contrats intelligents par le biais de la plateforme Soroban. Les contrats intelligents sur Stellar sont des morceaux de code qui peuvent exécuter des opérations sur la blockchain. Ils sont composés de bytecode Wasm et stockés dans les entrées du grand livre CONTRACT_DATA. Les contrats intelligents peuvent avoir leurs propres entrées de stockage sur le grand livre, qui peuvent être temporaires ou persistantes, et avoir différents coûts et durées de vie qui leur sont associés.

Chacune de ces structures de données et chacun de ces composants jouent un rôle essentiel dans la capacité de Stellar à fournir une infrastructure financière évolutive et flexible. La conception du réseau autour de ces éléments permet un large éventail d'opérations financières, des simples paiements aux instruments financiers complexes et aux contrats intelligents.

Fonctionnalités avancées de Stellar

Cycle de vie d'une transaction, de la soumission à la confirmation

Voici un résumé du cycle de vie des transactions Stellar :

1. Création : Une transaction est initiée par un utilisateur qui spécifie le compte source, le numéro de séquence, les opérations, les frais et toutes les conditions préalables nécessaires.
2. Signature : L'enveloppe de la transaction est formée en signant la transaction avec les clés requises. Cela peut impliquer plusieurs signataires dans le cas de configurations plus complexes.
3. Soumission : L'enveloppe de la transaction est soumise au réseau Stellar en utilisant Horizon ou directement à Stellar Core.
4. Propagation : Après validation, Stellar Core propage la transaction à tous les serveurs connectés, garantissant ainsi sa portée à travers le réseau.
5. Préparation de l'ensemble des transactions candidates : Lors de la clôture du grand livre, chaque validateur rassemble les transactions valides de la période récente et constitue un ensemble de transactions candidates. Si nécessaire, les transactions sont classées par ordre de priorité en fonction de leur coût.
6. Nomination de l'ensemble de transactions : Chaque validateur propose au réseau son ensemble de transactions candidates.
7. Résolution du protocole de consensus stellaire (SCP) : Le SCP résout les divergences entre les ensembles de transactions candidats, détermine l'ensemble de transactions final, l'heure de clôture du grand livre et toute mise à niveau du protocole.
8. Détermination de l'ordre d'application des transactions : L'ordre d'application des transactions est calculé, en mélangeant l'ensemble pour introduire de l'incertitude et maintenir l'ordre des numéros de séquence dans les comptes.
9. Perception des frais : Les frais sont perçus simultanément pour toutes les transactions.
10. Application de la transaction : Chaque transaction est appliquée dans l'ordre déterminé, en consommant les numéros de séquence des comptes, en vérifiant à nouveau la validité et en exécutant les opérations.
11. Mises à jour du protocole : Si une mise à niveau du protocole a eu lieu, les mises à niveau nécessaires sont mises en œuvre, modifiant l'état du grand livre et les paramètres de l'en-tête. Cette étape marque la fin du cycle de vie et le processus recommence.

Propositions d'écosystèmes stellaires (PES)

Les PES sont des propositions d'améliorations ou de caractéristiques qui renforcent l'interopérabilité et la fonctionnalité du réseau Stellar. Ils servent de protocoles normalisés que les développeurs et les organisations peuvent mettre en œuvre pour assurer la compatibilité et des interactions harmonieuses au sein de l'écosystème Stellar.

Les SEP couvrent divers aspects des opérations du réseau Stellar, des protocoles de transaction de base aux fonctions plus complexes telles que les paiements transfrontaliers et la récupération des comptes. Ils sont discutés, créés et mis à jour de manière collaborative, souvent avec l'aide de la communauté Stellar au sens large.

Parmi les PES les plus importants, on peut citer

• SEP-0001 : Fichiers Stellar TOML, qui fournissent des informations essentielles sur les participants au réseau.
• SEP-0006 : API de dépôt et de retrait, simplifiant le processus de dépôt et de retrait des actifs.
• SEP-0010 : Authentification, qui propose une méthode d'authentification des utilisateurs par les clients.
• SEP-0012 : KYC API, normalisation de l'échange d'informations relatives à la connaissance du client.
• SEP-0024 : Dépôts et retraits interactifs, amélioration de l'expérience utilisateur pour les interactions sans interface utilisateur.
• SEP-0031 : API pour les paiements transfrontaliers, définissant les protocoles d'interaction entre les institutions financières.
  Ces PES sont essentiels pour garantir une approche transparente et normalisée des cas d'utilisation courants du réseau Stellar, contribuant ainsi de manière significative à l'évolution du réseau et à l'intégration de nouveaux services et de nouvelles fonctionnalités.