La blockchain modulaire est un paradigme de conception de blockchain innovant visant à améliorer l'efficacité et la scalabilité du système grâce à la spécialisation et à la division du travail.

Figure 1: Exemple de blockchain modulaire

I. Introduction

Avant l'émergence de la blockchain modulaire, une seule chaîne monolithique était responsable de la gestion de toutes les tâches, y compris la couche d'exécution, la couche de disponibilité des données, la couche de consensus et la couche de règlement. La blockchain modulaire considère ces tâches comme des modules combinables librement pour résoudre ces problèmes, chaque module se concentrant sur des fonctions spécifiques.

Couche d'exécution : Responsable du traitement et de la validation de toutes les transactions, ainsi que de la gestion des changements d'état de la blockchain.

Couche de consensus: Parvient à un accord sur l'ordre des transactions.

Couche de règlement : Utilisée pour finaliser les transactions, vérifier les preuves et faire le lien entre les différentes couches d'exécution.

Couche de disponibilité des données : Veille à ce que toutes les données nécessaires soient accessibles aux participants du réseau pour vérification.

La tendance de la blockchain modulaire n'est pas seulement un changement technologique, mais aussi une stratégie cruciale pour orienter l'ensemble de l'écosystème blockchain vers les défis futurs. GeekCartel analysera le concept de la blockchain modulaire et des projets connexes, dans le but de fournir une interprétation complète et pratique des connaissances en matière de blockchain modulaire pour aider les lecteurs à mieux comprendre la blockchain modulaire et à anticiper les tendances futures en matière de développement. Remarque : Le contenu de cet article ne constitue pas un conseil en investissement.

2. Le pionnier de la blockchain modulaire-Celestia

En 2018, Mustafa Albasan et Vitalik Buterin ont publié un article révolutionnaire qui proposait une nouvelle approche pour résoudre les problèmes de scalabilité de la blockchain. “Échantillonnage de la disponibilité des données et preuves de fraudea introduit une méthode grâce à laquelle la blockchain pourrait automatiquement étendre son espace de stockage à mesure que les nœuds du réseau augmentaient. En 2019, Mustafa Albasan a poussé plus loin la recherche et rédigéLazy Ledger,” proposant un concept de système blockchain qui ne traite que de la disponibilité des données.

Basé sur ces concepts, Celestiaa émergé en tant que premier réseau de disponibilité des données (DA) adoptant une structure modulaire. Construit en utilisantCometBFTetCosmos SDK, il s'agit d'une blockchain de Preuve d'Enjeu (PoS) qui améliore efficacement la scalabilité tout en maintenant la décentralisation.

La couche DA est cruciale pour la sécurité de toute blockchain car elle garantit que quiconque peut inspecter le registre des transactions et le vérifier. Si un producteur de bloc propose un bloc sans toutes les données disponibles, le bloc peut atteindre une détermination finale mais peut contenir des transactions invalides. Même si le bloc est valide, les données qui ne peuvent pas être entièrement vérifiées affecteront négativement la fonctionnalité des utilisateurs et du réseau.

Celestia met en œuvre deux fonctions clés: Échantillonnage de disponibilité des données (DAS) et Espaces de noms Merkle Trees (NMT). DAS permet aux nœuds légers de vérifier la disponibilité des données sans télécharger l'intégralité du bloc. Les NMT permettent de partitionner les données de bloc dans des espaces de noms distincts pour différentes applications, ce qui signifie que les applications n'ont besoin de télécharger et de traiter que les données qui les concernent, réduisant ainsi considérablement les besoins en traitement des données. Importante, DAS permet à Celestia de s'adapter à l'augmentation du nombre d'utilisateurs (nœuds légers) sans compromettre la sécurité des utilisateurs finaux.

La blockchain modulaire rend possible la construction de nouvelles chaînes de manière inédite, où différents types de blockchains modulaires peuvent collaborer dans des architectures différentes et pour différents buts. Les propositions officielles de Celestia pour architecture modulaireLes conceptions et les exemples illustrent la flexibilité et la componibilité des blockchains modulaires.

Figure 2: architecture de couche 1 et couche 2

Couche 1 et couche 2 : Celestia le considère comme une modularisation naïve, initialement construite pour la scalabilité d'Ethereum en tant que couche 1 monolithique, la couche 2 se concentrant sur l'exécution tandis que la couche 1 fournit d'autres fonctionnalités clés.

• Celestia prend en charge les chaînes construites à l'aide du Arbitrum Orbit, Pile Optimisme, et Polygon CDK(bientôt pris en charge) technologies à utiliser Celestia comme couche DA. Les Layer 2 existants peuvent passer de la publication de leurs données sur Ethereum à la publication sur Celestia en utilisant la technologie Rollup. Les engagements envers les blocs sont publiés sur Celestia, ce qui le rend plus évolutif que la méthode traditionnelle de publication de données sur une seule chaîne.
• Celestia prend en charge les RollApps construits à l'aide de DymensionLes composants technologiques en tant que couche d'exécution, similaire aux concepts de couche 1 et couche 2 d'Ethereum. La couche de règlement de RollApps repose sur le Dymension Hub (qui sera expliqué plus tard), et la couche DA utilise Celestia. Les interactions entre les chaînes sont facilitées par le IBCprotocole (basé sur Cosmos SDK, un protocole qui permet aux blockchains de communiquer entre elles. Les chaînes utilisant l'IBC peuvent partager n'importe quel type de données tant qu'il est encodé en octets).

Figure 3: Architecture d'exécution, de règlement et de couche DA

Exécution, règlement et disponibilité des données : les chaînes de blocs modulaires optimisées peuvent découpler les couches d'exécution, de règlement et de disponibilité des données à travers des chaînes de blocs modulaires spécialisées.

Figure 4: Exécution et architecture de la couche DA

Exécution et DA : Comme le but de mettre en œuvre une blockchain modulaire est la flexibilité, la couche d'exécution n'est pas limitée à simplement publier ses blocs vers la couche de règlement. Par exemple, une pile modulaire peut être créée qui n'implique pas la couche de règlement, seulement la couche d'exécution au-dessus des couches de consensus et de disponibilité des données.

Dans cette pile modulaire, la couche d'exécution serait souverain, publiant ses transactions sur une autre blockchain, généralement utilisée pour l'ordonnancement et la disponibilité des données, mais gérant son propre règlement. Dans le contexte de la pile modulaire, Sovereign Rollup est responsable de l'exécution et du règlement, tandis que la couche DA gère le consensus et la disponibilité des données.

La différence entre Gate Rollup souverain et Gate Rollup de contrat intelligent est:

• Les transactions Rollup de contrats intelligents sont vérifiées par des contrats intelligents sur la couche de règlement. Les transactions Rollup souveraines sont vérifiées par les nœuds du Rollup souverain.
• Contrairement au Rollup de contrat intelligent, les nœuds dans le Rollup souverain ont la souveraineté. Dans le Rollup souverain, l'ordonnancement et la validité des transactions sont gérés par le propre réseau du Rollup, sans dépendre d'une couche de règlement distincte.

Actuellement, RollkitetSouverain SDKfournir des cadres pour déployer des testnets Rollup souverains sur Celestia.

3. Explore Solutions Modulaires dans l'Écosystème Blockchain

1. Modularisation de la couche d'exécution

Avant d'introduire la modularisation de la couche d'exécution, nous devons comprendre ce qu'est la technologie Rollup.

Actuellement, la technologie de modularisation de la couche d'exécution repose fortement sur Rollup, qui est une solution de mise à l'échelle qui fonctionne hors chaîne de la Couche 1. Cette solution exécute des transactions hors chaîne, ce qui signifie qu'elle occupe moins d'espace de bloc et est l'une des solutions de mise à l'échelle importantes d'Ethereum. Après l'exécution des transactions, elle envoie un lot de données de transaction ou des preuves d'exécution à la Couche 1 pour le règlement. La technologie Rollup fournit une solution de mise à l'échelle pour les réseaux de la Couche 1 tout en maintenant la décentralisation et la sécurité.

Figure 5: Architecture technique Rollup

Prenant Ethereum comme exemple, la technologie Rollup peut encore améliorer les performances et la confidentialité en utilisant ZK-Rollup ou Optimistic Rollup.

• ZK-Rollup utilise des preuves de connaissance nulle pour vérifier la validité des transactions regroupées, garantissant la sécurité et la confidentialité des transactions.
• Optimistic Rollup suppose que les transactions sont valides avant de soumettre les états de transaction à la chaîne principale Ethereum. Pendant la période de contestation, n'importe qui peut calculer des preuves de fraude pour vérifier les transactions.

1.1 Ethereum Layer 2: Construction de solutions d'évolutivité futures

Initialement, Ethereum a adopté sidechainsetshardingtechnologie pour la scalabilité, mais les sidechains ont sacrifié une partie de la décentralisation et de la sécurité pour atteindre un débit élevé. Le développement des Rollups de couche 2 a progressé beaucoup plus rapidement que prévu et a déjà fourni une scalabilité significative, avec encore plus à venir après la mise en œuvre de Proto-Danksharding. Cela signifie qu'il n'y a plus besoin de « chaînes de shard », qui ont été supprimées de la feuille de route d'Ethereum.

Ethereum externalise la couche d'exécution vers les Layer 2 basés sur la technologie Rollup pour alléger la charge sur la chaîne principale, et l'EVM fournit un environnement d'exécution normalisé et sécurisé pour les contrats intelligents exécutés sur la couche Rollup. Certaines solutions Rollup sont conçues en gardant à l'esprit la compatibilité avec l'EVM, permettant aux contrats intelligents exécutés sur la couche Rollup de tirer parti des fonctionnalités de l'EVM, telles que OP Mainnet, Arbitrum One, et Polygon zkEVM.

Figure 6: solution de mise à l'échelle de la couche 2 d'Ethereum

Ces Layer 2 exécutent des contrats intelligents et traitent des transactions mais dépendent encore d'Ethereum pour les opérations suivantes :

Règlement : Toutes les transactions Rollup sont réglées sur l'Ethereum mainnet. Les utilisateurs de Rollups optimistesdoit attendre que la période de contestation se soit écoulée ou que les transactions soient considérées valides après le calcul des preuves de fraude. Les utilisateurs de ZK Rollupsdoit attendre que la validité soit prouvée.

Consensus et disponibilité des données : les Rollups publient les données de transaction sur le réseau principal Ethereum sous forme de CallData, permettant à quiconque d'exécuter des transactions Rollup et de reconstruire leur état si nécessaire. Avant la confirmation sur la chaîne principale Ethereum, les Rollups optimistes nécessitent un espace de bloc significatif et une période de défi de 7 jours. Les Rollups ZK offrent une finalité instantanée et stockent les données disponibles pour vérification pendant 30 jours, mais nécessitent une puissance de calcul significative pour créer des preuves.

1.2 Réseau B² : Bitcoin ZK-Rollup Pionnier

Réseau B²est le premier ZK-Rollup sur Bitcoin, permettant d'augmenter la vitesse des transactions sans compromettre la sécurité. En tirant parti de la technologie Rollup, le réseau B² offre une plateforme pour exécuter des contrats intelligents Turing-complets pour les transactions hors chaîne, améliorant ainsi l'efficacité des transactions et réduisant les coûts.

Figure 7: Architecture du réseau B²

Comme le montre le diagramme, la couche ZK-Rollup du réseau B² adopte la solution zkEVM, responsable de l'exécution des transactions utilisateur au sein du réseau de la couche 2 et de la production des preuves pertinentes.

Contrairement à d'autres Rollups, le réseau B² ZK-Rollupconsiste en plusieurs composants, y compris le Abstraction de compteModule, Service RPC, Mempool, Séquenceurs, zkEVM, Agrégateurs, Synchroniseurs et Prover. Le Module d'Abstraction de Compte implémente l'abstraction de compte native, permettant aux utilisateurs d'incorporer de manière programmatique une sécurité accrue et une meilleure expérience utilisateur dans leurs comptes. zkEVM est compatible avec l'EVM et peut également aider les développeurs à migrer des DApps depuis d'autres chaînes compatibles avec l'EVM vers le réseau B².

Synchroniseursassurer que les informations sont synchronisées des nœuds B² vers la couche Rollup, y compris les informations de séquence, les données de transaction Bitcoin et d'autres détails. Les nœuds B² agissent en tant que validateurs hors chaîne et exécutants de plusieurs fonctions uniques au sein du réseau B². Bitcoin Committerle module dans les nœuds B² construit une structure de données pour enregistrer les données de B² Rollup et génère un Tapscript appelé "B² cryptogramme." Ensuite, le Committer Bitcoin envoie un UTXO d'un satoshi à Taprootadresse contenant le texte chiffré $B^{2}$, et les données Rollup sont écrites dans Bitcoin.

De plus, le Committer Bitcoin définit un défi verrouillé dans le temps, permettant aux challengers de contester l'engagement des preuves zk. S'il n'y a pas de challengers pendant le verrouillage temporel ou si le défi échoue, le Rollup est finalement confirmé sur Bitcoin ; si le défi est réussi, le Rollup est annulé.

Que ce soit Ethereum ou Bitcoin, Layer 1 est essentiellement une chaîne unique qui reçoit des données étendues de Layer 2. Dans la plupart des cas, la capacité de Layer 2 dépend également de la capacité de Layer 1. Par conséquent, la mise en œuvre de la pile Layer 1 et Layer 2 n'est pas idéale pour la scalabilité. Lorsque Layer 1 atteint sa limite de débit, Layer 2 est également affecté, ce qui peut entraîner une augmentation des frais de transaction et des temps de confirmation plus longs, affectant l'efficacité et l'expérience utilisateur de l'ensemble du système.

2. Modularisation de la couche DA

En plus de la solution DA de Celestia étant favorisée par les Layer 2, d'autres solutions innovantes axées sur DA ont émergé, jouant des rôles cruciaux dans l'ensemble de l'écosystème blockchain.

2.1 EigenDA: Technologie Rollup autonomisante

EigenDA est un service DA sécurisé, à haut débit et décentralisé inspiré par Danksharding. Rollup peut publier des données sur EigenDA pour atteindre des coûts de transaction plus bas, un débit de transaction plus élevé et une composabilité sécurisée dans tout l'écosystème EigenLayer.

Lors de la construction d'un stockage de données temporaire décentralisé pour Ethereum Rollup, le stockage de données peut être directement géré par les opérateurs EigenDA. Opérateursparticiper à l'exploitation du réseau, responsable du traitement, de la vérification et du stockage des données, et EigenDA peut évoluer de manière horizontale avec l'augmentation du staking et des opérateurs.

EigenDA combine la technologie Rollup tout en déplaçant la partie DA hors chaîne pour plus d’évolutivité. Par conséquent, les données de transaction réelles n’ont plus besoin d’être répliquées et stockées sur chaque nœud, ce qui réduit les besoins en bande passante et en stockage. Sur la chaîne, seules les métadonnées liées à la disponibilité des données et aux mécanismes de responsabilité sont traitées (la responsabilité garantit que les données sont stockées hors chaîne et peuvent être vérifiées pour leur intégrité et leur authenticité si nécessaire).

Figure 8: Flux de données de base d'EigenDA

Comme le montre le diagramme, Rollup écrit des lots de transactions dans la couche DA. Contrairement aux systèmes qui utilisent des preuves de fraude pour détecter des données malveillantes, EigenDA divise les données en blocs et génère des engagements KZG et des preuves de multi-révélation. EigenDA nécessite que les nœuds ne téléchargent qu'une petite quantité de données [O(1/n)], plutôt que de télécharger le blog entier. Le protocole d'arbitrage de fraude de Rollup peut également vérifier si le blobles données correspondent aux engagements KZG fournis dans la preuve EigenDA. Grâce à cette vérification, les chaînes de couche 2 peuvent s'assurer que les données de transaction de la racine de l'état Rollup ne sont pas manipulées par les séquenceurs/proposants.

2.2 Nubit: La Première Solution DA Modulaire sur Bitcoin

Nubit est une couche DA évolutive, native de Bitcoin visant à faire avancer l'avenir de Bitcoin en améliorant le débit de données et les services de disponibilité pour répondre aux demandes croissantes de l'écosystème. Leur vision est d'intégrer la vaste communauté de développeurs dans l'écosystème Bitcoin, en leur fournissant des outils évolutifs, sécurisés et décentralisés.

L'équipe derrière Nubit se compose de professeurs et d'étudiants en doctorat de l'UCSB (Université de Californie, Santa Barbara), jouissant d'une réputation académique exceptionnelle et d'une influence mondiale. Ils sont non seulement compétents en recherche académique, mais ont également une riche expérience dans la mise en œuvre de l'ingénierie blockchain. L'équipe, ainsi que domo (le créateur deBrc20) a co-signé un article sur les indexeurs modulaires, intégrant la conception de la couche DA dans la structure de l'indexeur du méta-protocole Bitcoin, contribuant à l'établissement et à la formulation des normes de l'industrie.

Les innovations principales de Nubit résident dans son mécanisme de consensus, son système de pontage sans confiance et sa disponibilité des données, en utilisant des algorithmes de consensus innovants et le Lightning Network pour hériter des caractéristiques entièrement résistantes à la censure du Bitcoin et améliorer l'efficacité grâce à DAS :

Mécanisme de consensus : Nubit explore un consensus efficace basé sur PBFT(Tolérance aux fautes byzantines pratiques) soutenue par les SNARKs pour l'agrégation des signatures. La combinaison de PBFT avec la technologie zkSNARK réduit significativement la complexité de communication lors de la vérification des signatures entre les validateurs, vérifiant la justesse des transactions sans accéder à l'ensemble des données.

DAS : Le DAS de Nubit est réalisé par plusieurs tours d'échantillonnage aléatoire de petites portions de données de bloc. Chaque tour d'échantillonnage réussi augmente la probabilité de disponibilité complète des données. Une fois le niveau de confiance prédéterminé atteint, les données de bloc sont considérées comme accessibles.

Trustless Bridge: Nubit utilise un pont sans confiance en s'appuyant sur le Réseau Lightningles canaux de paiement de Gate.io. Cette approche non seulement est conforme aux méthodes de paiement locales de Bitcoin, mais ne impose pas de exigences de confiance supplémentaires. Comparé aux solutions de pontage existantes, il présente des risques moindres pour les utilisateurs.

Figure 9: Composants de base de Nubit

Poursuivons l'examen du cycle de vie complet du système tel qu'illustré à la figure 8 en utilisant un cas d'utilisation spécifique. Supposons qu'Alice souhaite effectuer une transaction en utilisant le service DA de Nubit (Nubit prend en charge divers types de données, y compris, mais sans s'y limiter, les textes chiffrés, les données Rollup, etc.).

• Étape 1.1 : Alice doit d'abord continuer le service en payant les frais de gaz via le pont sans confiance de Nubit. Plus précisément, Alice doit obtenir un défi public, désigné comme X (h), à partir du pont sans confiance, où X est une fonction de hachage chiffrée dans la plage de hachage d'unfonction de retard vérifiable (VDF) dans le domaine du défi, et h est la valeur de hachage d'une certaine hauteur de bloc.
• Étapes 1.2 et 2 : Alice doit obtenir le résultat d'évaluation R du VDF concernant le tour actuel, et soumettre R avec ses données et les métadonnées de transaction (telles que l'adresse et le nonce) aux validateurs pour être fusionné dans le mempool.
• Étape 3 : Les validateurs proposent des blocs et leurs en-têtes après avoir atteint un consensus. L’en-tête de bloc inclut un engagement envers les données et son codage Reed-Solomon associé (code RS), tandis que le bloc lui-même contient les données brutes, le code RS correspondant et les détails de base de la transaction.
• Étape 4 : Le cycle se termine par Alice récupérant ses données. Les clients légers téléchargent les en-têtes de bloc, tandis que les nœuds complets acquièrent des blocs et leurs en-têtes.

Le client léger subit le processus DAS pour vérifier la disponibilité des données. De plus, après avoir proposé un nombre seuil de blocs, des checkpoints de cet historique sont enregistrés sur la blockchain Bitcoin grâce aux horodatages Bitcoin. Cela garantit que l'ensemble des validateurs peut contrecarrer les attaques à distance potentielles et soutenir le déliement rapide.

3. Autres solutions

En plus de se concentrer sur les chaînes avec des couches modulaires spécifiques, les services de stockage décentralisé peuvent fournir un soutien à long terme pour la couche DA. Il existe également des protocoles et des chaînes qui offrent aux développeurs des solutions sur mesure et complètes, permettant aux utilisateurs de construire facilement leurs propres chaînes sans même avoir besoin d'écrire du code.

3.1 EthStorage — Stockage Décentralisé Dynamique

EthStorage est le premier Layer 2 modulaire à réaliser un stockage décentralisé dynamique, offrant une clé-valeur (KV) programmable pilotée par DAstockage. Il @ld-capital/%E4%BB%8Eethstorage-%E5%9B%9E%E7%9C%8B%E8%A2%AB%E5%B8%82%E5%9C%BA-%E5%86%B7%E8%90%BD-%E7%9A%84%E5%8E%BB%E4%B8%AD%E5%BF%83%E5%8C%96%E5%AD%98%E5%82%A8%E8%B5%9B%E9%81%93-d0a003220362">extends programmable storage to hundreds of TB or even PB at 1/100 to 1/1000 of the cost. EthStorage provides a long-term DA solution for Rollups and opens new possibilities for fully on-chain applications in gaming, social networks, AI, and more.

Figure 10 : Scénarios d’application d’EthStorage

Qi ZhouLe fondateur d'EthStorage, s'est entièrement consacré à l'industrie Web3 depuis 2018. Il est titulaire d'un doctorat du Georgia Institute of Technology et a précédemment travaillé en tant qu'ingénieur dans des entreprises de premier plan telles que Google et Facebook. Son équipe a également reçu le soutien de la Fondation Ethereum.

Comme l'une des fonctionnalités essentielles de la mise à niveau d'Ethereum Cancun, EIP-4844(également connu sous le nom de sharding Proto-dank) introduit des blocs de données temporaires (blobs) pour le stockage Layer 2 Rollup, améliorant la scalabilité et la sécurité du réseau. Le réseau n'a pas besoin de vérifier chaque transaction dans le bloc, seulement de confirmer si le blob attaché au bloc contient les bonnes données, réduisant considérablement le coût des Rollups. Cependant, les données de blob ne sont disponibles que temporairement, ce qui signifie qu'elles seront supprimées dans quelques semaines. Cela a un impact significatif : Layer 2 ne peut pas déduire de manière inconditionnelle l'état le plus récent de Layer 1. Si une donnée ne peut plus être récupérée de Layer 1, il peut être impossible de synchroniser la chaîne via Rollup.

Avec EthStorage comme solution de stockage DA à long terme, les couches 2 peuvent accéder à toutes les données de sa couche DA à tout moment.

Caractéristiques techniques:

EthStorage permet un stockage dynamique décentralisé : Les solutions de stockage décentralisé existantes peuvent prendre en charge de grands téléchargements de données, mais ne peuvent pas les modifier ou les supprimer, seulement les réuploader. EthStorage améliore considérablement la flexibilité de la gestion des données en réalisant les fonctionnalités CRUD (Create, Read, Update, Delete) grâce à un paradigme de stockage clé-valeur original.

Solutions décentralisées de couche 2 basées sur la couche DA : EthStorage est une couche de stockage modulaire qui peut s'exécuter sur n'importe quelle blockchain avec EVM et DA pour réduire les coûts de stockage (bien que de nombreuses couches 1 actuelles manquent d'une couche DA), et elle peut même s'exécuter sur la couche 2.

Haute intégration avec ETH : Le client EthStorage est un sur-ensemble du client Ethereum Geth, ce qui signifie que lors de l'exécution d'un nœud EthStorage, il peut toujours participer à tous les processus Ethereum. Un nœud peut être à la fois un nœud validateur Ethereum et un nœud de données EthStorage simultanément.

Le flux de travail d'EthStorage :

• Les utilisateurs téléchargent leurs données sur un contrat d'application, qui interagit ensuite avec le contrat EthStorage pour stocker les données.
• Dans le réseau EthStorage Layer2, les fournisseurs de stockage reçoivent des notifications concernant les données en attente de stockage.
• Les fournisseurs de stockage téléchargent les données du réseau de disponibilité des données Ethereum.
• Les fournisseurs de stockage soumettent des preuves de stockage à la couche 1, démontrant que plusieurs copies existent dans le réseau de la couche 2.
• Le contrat EthStorage récompense les fournisseurs de stockage qui soumettent avec succès des preuves de stockage.

3.2 AltLayer — Service de personnalisation modulaire

AltLayeroffre une solution polyvalente, sans code Rollups-en-tant-que-Servicesolution (RaaS). Conçu pour un monde multi-chaînes et multi-machines virtuelles, le produit RaaS prend en charge à la fois l'EVM et le WASM. Il prend également en charge divers SDK Rollup, tels que OP Stack, Arbitrum Orbit, Polygon zkEVM, ZKSync’s ZKStack, et Starkware, ainsi que différents services de séquençage partagés (par exemple, ExpressoetRayon) et différentes couches DA (par exemple, Celestia et EigenLayer), ainsi que de nombreux autres services modulaires pour différentes couches de la pile Rollup.

Avec AltLayer, un empilement Rollup multifonctionnel peut être réalisé. Par exemple, un Rollup conçu pour une application peut être construit en utilisantArbitrum Orbit, avec Arbitrum Oneen tant que couche DA et de règlement. Pendant ce temps, un Rollup polyvalent peut être construit en utilisant le ZK Stack, avec Celestia comme couche DA et Ethereum comme couche de règlement.

Remarque : Vous vous demandez peut-être pourquoi la couche de règlement peut être implémentée par OP et Arbitrum. En fait, ces piles de cumul de couche 2 sont actuellement en train d’atteindre interchainconnectivité similaire à ce que Cosmos a proposé. OP a introduit le Superchain, où la pile OP agit en tant que pile de développement standardisée supportant la technologie Optimism, intégrant différents réseaux de couche 2 et promouvant l'interopérabilité entre eux. Arbitrum a proposé la stratégie Orbitchain, qui permet aux Layer3s, également connues sous le nom de chaînes d'application, d'être créées et déployées sur le mainnet Arbitrum basé sur la pile technologique Arbitrum Nitro. Les chaînes Orbit peuvent se régler directement sur les Layer2s ou directement sur Ethereum.

3.3 Dymension — Full-Stack Modularization

Dymension est un réseau blockchain modulaire basé sur le Cosmos SDK, conçu pour garantir la sécurité et l'interopérabilité de RollAppsutilisant la norme IBC. Dymension divise les fonctionnalités de la blockchain en plusieurs couches, avec le Dymension Hubservant de couche de règlement et de consensus, fournissant sécurité, interopérabilité et liquidité pour RollApps, qui agissent en tant que couche d'exécution. La couche de disponibilité des données (DA) est prise en charge par les fournisseurs DA du protocole Dymension, permettant aux développeurs de choisir le fournisseur DA approprié en fonction de leurs besoins.

La couche de règlement (Dymension Hub) maintient un registre des RollApps et de leurs informations critiques, telles que l'état, les listes de séquenceurs, les séquenceurs actuellement actifs et les sommes de contrôle des modules d'exécution. La logique de service Rollup est fixée dans la couche de règlement, formant un concentrateur d'interopérabilité natif. Le Dymension Hub, en tant que couche de règlement, présente les caractéristiques suivantes :

1. Services de regroupement local sur la couche de règlement : Il offre les mêmes hypothèses de confiance et de sécurité que la couche de base mais avec un espace de conception plus simple, plus sécurisé et plus efficace.
2. Communication et transactions : les RollApps de Dymension implémentent la communication et les transactions inter-RollApp via des modules intégrés sur la couche de règlement, offrant un pontage à faible confiance. De plus, les RollApps peuvent communiquer avec d'autres chaînes activées par IBC via le Hub.
3. RVM (RollApp Virtual Machine) : La couche de règlement Dymension initie le RVM en cas de litiges pour fraude. Le RVM peut résoudre les litiges dans divers environnements d'exécution (comme l'EVM), améliorant la portée et la flexibilité de l'exécution des RollApps.
4. Résistance à la censure : Les utilisateurs subissant une censure de séquenceur peuvent publier une transaction spéciale sur la couche de règlement. Cette transaction est transmise au séquenceur et demande son exécution dans un délai spécifié. Si la transaction n'est pas traitée dans le délai imparti, le séquenceur sera pénalisé.
5. AMM (Automated Market Maker): Dymension introduit un AMM intégré dans le hub de règlement, créant un centre financier central qui fournit une liquidité partagée pour l'ensemble de l'écosystème.

4. Comparaison des chaînes de blocs modulaires multi-écologiques

Dans la section précédente, nous avons approfondi les systèmes de blockchain modulaire et de nombreux projets représentatifs. Maintenant, nous allons déplacer notre attention vers une analyse comparative entre différents écosystèmes, dans le but d'obtenir une compréhension objective et complète de la blockchain modulaire.

5. Résumé et Perspectives

Comme nous l'avons vu, les écosystèmes blockchain évoluent vers la modularité. Dans le passé, les réseaux blockchain fonctionnaient en isolation, se faisant concurrence les uns aux autres, ce qui rendait difficile le déplacement des utilisateurs, des développeurs et des actifs entre différentes chaînes, restreignant ainsi le développement et l'innovation globaux de l'écosystème. Dans le monde Web3, l'identification et la résolution des problèmes sont un processus collaboratif. Initialement, Bitcoin et Ethereum ont attiré une attention significative en tant que chaînes uniques, mais à mesure que les limitations des chaînes uniques sont devenues apparentes, les chaînes modulaires ont commencé à susciter l'attention. Par conséquent, l'émergence de chaînes modulaires n'est pas accidentelle mais plutôt un développement inévitable.

La blockchain modulaire améliore la flexibilité et l'efficacité des chaînes en permettant l'optimisation et la personnalisation indépendantes des composants individuels. Cependant, cette architecture est également confrontée à des défis tels qu'une latence de communication accrue et une complexité dans les interactions système. En pratique, les avantages à long terme de l'architecture modulaire, tels qu'une meilleure maintenabilité, une réutilisabilité et une flexibilité, l'emportent souvent sur les pertes de performances à court terme. À l'avenir, avec l'avancée de la technologie, ces problèmes trouveront de meilleures solutions.

GeekCartelcroit que les écosystèmes blockchain ont la responsabilité de fournir des couches fondamentales fiables et des outils communs tout au long de la pile modulaire entière pour faciliter les connexions transparentes entre les chaînes. Si les écosystèmes peuvent être plus harmonieux et interconnectés, les utilisateurs pourront utiliser plus facilement la technologie blockchain, attirant ainsi de nouveaux utilisateurs vers Web3.

6. Lecture approfondie : Protocole de Restaking - Injection de sécurité native dans les écosystèmes hétérogènes

Actuellement, plusieurs protocoles de restaking émergent, agrégeant efficacement des ressources de sécurité dispersées grâce à un mécanisme de restaking pour renforcer la sécurité globale des réseaux blockchain. Ce processus permet non seulement de résoudre le problème des ressources de sécurité fragmentées, mais renforce également la défense du réseau contre les attaques potentielles tout en offrant des incitations supplémentaires aux participants, encourageant ainsi davantage d'utilisateurs à s'impliquer dans la maintenance de la sécurité du réseau. De cette manière, les protocoles de restaking ouvrent de nouvelles perspectives pour améliorer la sécurité et l'efficacité du réseau, favorisant ainsi le développement sain des écosystèmes blockchain.

1. EigenLayer : Protocole de jalonnement décentralisé d’Ethereum

EigenLayerest un protocole construit sur Ethereum qui introduit le mécanisme de Restaking, qui est un nouveau primitive pour la sécurité économique cryptographique. Cette primitive permet la réutilisation de l'ETH au niveau du consensus, agrégeant la sécurité de l'ETH à travers tous les modules, améliorant ainsi la sécurité des DApps qui dépendent de ces modules. Les utilisateurs qui misent de l'ETH native ou utilisent des jetons de mise de liquidité (LST) pour miser de l'ETH peuvent choisir de rejoindre le contrat intelligent EigenLayer pour remiser leur ETH ou LST, étendant la sécurité économique cryptographique à d'autres applications sur le réseau et gagnant des récompenses supplémentaires.

Alors qu'Ethereum se tourne vers une feuille de route centrée sur Rollup, les applications construites sur Ethereum connaissent une évolutivité significative. Cependant, tout module qui ne peut pas être déployé ou prouvé sur la machine virtuelle Ethereum (EVM) ne peut pas absorber la confiance collective d'Ethereum. De tels modules impliquent le traitement d'entrées provenant de l'extérieur d'Ethereum, rendant leur traitement non vérifiable dans les protocoles internes d'Ethereum. Ces modules incluent des chaînes secondaires basées sur de nouveaux protocoles de consensus, des couches de disponibilité des données, de nouvelles machines virtuelles, des réseaux d'oracle, des ponts, et plus encore. En général, de tels modules nécessitent @GenesisLRT/what-are-avss-and-operators-00e1c51dab1c">Système de vérification autonome (AVS) avec sa propre sémantique de vérification distribuée pour la validation. Habituellement, ces AVS sont protégés par leurs jetons natifs ou ont des propriétés autorisées.

Actuellement, il y a quelques problèmes au sein de l'écosystème AVS :

1. Assomption de confiance en matière de sécurité : les innovateurs développant des AVS doivent amorcer un nouveau réseau de confiance pour garantir la sécurité.
2. Fuite de valeur : Comme chaque AVS développe son propre pool de confiance, les utilisateurs doivent payer des frais à ces pools en plus de payer des frais de transaction à Ethereum. Cette déviation dans le flux de frais entraîne une fuite de valeur d'Ethereum.
3. Charge en capital : Pour la plupart des AVS actuellement en opération, le coût en capital du staking dépasse de loin tout coût opérationnel.
4. Modèle de confiance inférieure pour les applications décentralisées : L'écosystème AVS actuel pose un problème où toute dépendance intermédiaire d'une DApp pourrait potentiellement devenir une cible d'attaques.

Figure 11: Comparaison entre le service AVS actuel et EigenLayer

Dans l'architecture d'EigenLayer, AVS (Système de Vérification Autonome) est un service construit sur le protocole EigenLayer, exploitant la sécurité partagée d'Ethereum. EigenLayer introduit deux approches novatrices, grâce au jalonnement et à la gouvernance du marché libre, pour atteindre une sécurité centralisée. Ces approches aident à étendre la sécurité d'Ethereum à tout système et à éliminer l'inefficacité des structures de gouvernance rigides existantes :

1. Fournir une sécurité collective grâce au restaking : EigenLayer introduit un nouveau mécanisme de sécurité collective en permettant le restaking d'ETH au lieu d'utiliser des jetons natifs. Plus précisément, les validateurs d'Ethereum peuvent définir leurs informations d'identification de retrait de chaîne de balises pour les contrats intelligents EigenLayer et choisir de rejoindre de nouveaux modules construits sur EigenLayer. Les validateurs téléchargent et exécutent tout logiciel de nœud supplémentaire requis par ces modules. Ensuite, ces modules peuvent imposer des conditions de pénalisation supplémentaires sur l'ETH mis en jeu des validateurs qui choisissent de rejoindre le module.
2. Marché ouvert pour les récompenses : EigenLayer fournit un mécanisme de marché ouvert pour gérer la sécurité fournie par les validateurs et la consommation par les AVSs (Systèmes de Vérification Autonomes). EigenLayer crée un environnement sur le marché où les modules devront inciter les validateurs à allouer leur ETH restaké à leur module, et les validateurs aideront à déterminer quels modules méritent cette allocation de sécurité collective supplémentaire.

En combinant ces approches, EigenLayer agit comme un marché ouvert où les AVS peuvent tirer parti de la sécurité mutualisée fournie par les validateurs d'Ethereum, encourageant les validateurs à faire des compromis plus optimisés entre sécurité et performance grâce à des incitations et des sanctions.

2. Babylon: Fournir la sécurité Bitcoin à Cosmos et d'autres chaînes PoS

Babylonest une blockchain de couche 1 fondée par le professeur de l'Université Stanford, David Tse. L'équipe se compose de chercheurs de l'Université Stanford, de développeurs expérimentés et de conseillers commerciaux. Babylon introduit le Protocole de mise en jeu Bitcoin, conçu comme un plugin modulaire à utiliser sur divers algorithmes de consensus PoS (Proof of Stake), fournissant une primitive pour le restaking.

Babylon exploite trois aspects du Bitcoin - le service d'horodatage, l'espace de bloc et la valeur des actifs - pour propager la sécurité du Bitcoin à de nombreuses chaînes PoS (telles que Cosmos, Binance Smart Chain, Polkadot, Polygon et d'autres blockchains avec des écosystèmes robustes et interopérables), créant ainsi un écosystème plus fort et plus unifié.

Bitcoin timestamping résout PoSattaques à longue distance:

Les attaques à longue portée impliquent des validateurs dans une chaîne PoS qui retirent leurs mises et retournent à un bloc historique où ils étaient encore des validateurs, potentiellement en commençant une fourchette. Ce problème est inhérent aux systèmes PoS et ne peut être complètement résolu uniquement en améliorant le mécanisme de consensus des chaînes PoS elles-mêmes. Ethereum et Cosmos, parmi d'autres chaînes PoS, sont confrontés à ce défi.

Après avoir introduit la mise en horodatage de Bitcoin, les données on-chain des chaînes PoS seront stockées sur la chaîne Bitcoin avec des horodatages Bitcoin. Même si quelqu'un essaie de créer une fourchette d'une chaîne PoS, l'horodatage Bitcoin correspondant sera certainement postérieur à la chaîne originale, rendant l'attaque à longue portée inefficace.

Protocole de mise en jeu Bitcoin :

Ce protocole permet aux détenteurs de Bitcoin de miser leurs Bitcoin inactifs pour renforcer la sécurité des chaînes PoS et gagner des récompenses dans le processus.

L'infrastructure de base du protocole de mise en jeu du Bitcoin est le Control Plane entre Bitcoin et les chaînes PoS, comme illustré dans le diagramme ci-dessous.

Figure 12: Architecture du système avec le plan de contrôle et le plan de données

Le plan de contrôle est mis en œuvre sous forme de chaîne pour garantir qu'il est décentralisé, sécurisé, résistant à la censure et évolutif. Ce plan de contrôle est responsable de diverses fonctions critiques, notamment :

• Fournir des services de minutage Bitcoin pour que les chaînes PoS se synchronisent avec le réseau Bitcoin.

• Agissant en tant que marché, mettant en correspondance le staking Bitcoin avec les chaînes PoS et suivant les informations de staking et de validation, telles que l'enregistrement et la mise à jour des clés EOTS (Epoch Time Oracle Service).

• Enregistrement des signatures de finalité des chaînes PoS.

En misant leur BTC, les utilisateurs peuvent fournir des services de validation pour les chaînes PoS, les couches DA, les oracles, les AVS (systèmes de vérification autonomes), etc. De plus, Babylon peut désormais offrir des services pour Altlayer, Nubit et d'autres plateformes.

Références

Chiffres :

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55. https://tutorials.cosmos.network/academy/1-what-is-cosmos/
56. https://docs.dymension.xyz/
57. https://portal.dymension.xyz/dymension/metrics

Remerciements

Dans ce paradigme d'infrastructure émergente, il reste encore beaucoup de recherche et de travail à faire, et il existe de nombreux domaines que cet article n'a pas couverts. Si vous êtes intéressé par des sujets de recherche connexes, veuillez contacter Chloe.

Un grand merci à SeverusetJiayipour leurs commentaires perspicaces et leurs retours sur cet article.

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