Préface

Ethereum fonctionne sur le principe selon lequel chaque nœud stocke et exécute chaque transaction soumise par les utilisateurs. Pour mettre à l'échelle l'ensemble du réseau, Ethereum a adopté la solution Rollup. En termes simples, cela déplace la plupart du traitement des transactions hors chaîne (L2), réduisant ainsi la charge sur le réseau principal d'Ethereum (L1) et abaissant les frais de transaction. Rollup = un ensemble de contrats intelligents sur L1 + un réseau de nœuds sur L2, comprenant à la fois des contrats intelligents sur chaîne et des agrégateurs hors chaîne. Il s'appuie sur Ethereum pour le règlement, le consensus et la disponibilité des données, tout en étant uniquement responsable de l'exécution des transactions. Les nœuds du réseau L2 se composent de plusieurs parties, la plus critique étant le séquenceur. Cependant, actuellement, les séquenceurs des Rollups rencontrent des problèmes de centralisation.

Rollup et Séquenceur

Rollup est une solution de mise à l'échelle pour Ethereum (L1) qui exécute des transactions hors chaîne et les regroupe en blocs. Pour chaque bloc, Rollup publie les données nécessaires pour reconstruire l'état de la chaîne (en tant que source de disponibilité des données) vers la couche de disponibilité des données et publie des preuves de la justesse de l'exécution hors chaîne vers la couche de règlement. Les Rollups se déclinent en deux types : dans le cas du ZK-rollup, une preuve de connaissance nulle est publiée avec chaque bloc, tandis que, dans le cas du Rollup optimiste, une preuve de fraude n'est publiée que lorsqu'un litige survient. Après l'EIP-4844, lorsque la publication des données passe aux blobs, cette couche pourrait être appelée la « couche de publication des données ». Les contrats intelligents Rollup sur L1 vérifient les preuves publiées. Chaque Rollup a un ou plusieurs ponts pour permettre le transfert de données entre les chaînes ainsi que des dépôts et retraits.

Dans la logique de mise en œuvre de Rollup, le séquenceur est un composant clé responsable de la réception des demandes de transaction sur L2, de la détermination de leur ordre d'exécution et de la mise en paquet des transactions en lots qui sont finalement envoyés au contrat intelligent Rollup sur L1. Cela joue un rôle crucial dans l'amélioration de l'efficacité du traitement des transactions et la réduction des coûts.

Les fonctionnalités et les principes de fonctionnement du séquenceur peuvent être résumés en quatre parties principales :

1. Réception des transactions: Le séquenceur reçoit les demandes de transaction des utilisateurs ou des applications. Ces transactions sont d'abord traitées sur L2, plutôt que directement sur le réseau principal d'Ethereum.
2. Transactions de commande : Le séquenceur est responsable de l'ordonnancement des transactions reçues, déterminant leur séquence d'exécution. Ce processus est similaire à ce que les mineurs d'Ethereum font avant de regrouper les transactions en blocs.
3. Transactions d'emballage : Le séquenceur emballe les transactions commandées dans des lots contenant des informations résumées de plusieurs transactions.
4. Soumission à L1 : Enfin, le séquenceur soumet les lots de transactions emballés au mainnet Ethereum (L1) pour règlement et stockage des données. Cela permet à L1 de vérifier et de stocker les mises à jour d'état de L2.

Bien que la technologie Rollup offre une solution de mise à l'échelle efficace, il reste encore quelques problèmes dans la conception et la mise en œuvre des séquenceurs, le principal étant le problème de centralisation. La plupart des projets Rollup s'appuient actuellement sur des séquenceurs centralisés, généralement contrôlés par une seule entité ou quelques entités, ce qui pose les risques évidents de manque de transparence et de points uniques de défaillance.

Si l’on met de côté les explications rigides ci-dessus, les discussions sur les solutions de séquenceurs décentralisés pour la L2, comme mentionné dans les articles précédents de YBB Capital, qu’il s’agisse de la solution L2 de Metis, qui ouvre directement le staking des nœuds du pool de séquenceurs au marché, ou du projet indépendant Espresso, leur essence est la distribution du « profit cake » du séquençage et des attentes futures du marché. Par conséquent, l’intérêt et l’orthodoxie sont les points clés inévitables.

Contexte historique et conception de Based Rollup

Source de l'image : @drakefjustin

Le concept de Rollup a été proposé pour la première fois par le fondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin, qui envisageait initialement d'atteindre un état de « Total Anarchie » complètement sans contraintes pour permettre une expansion illimitée des transactions. Étant donné les problèmes actuels avec les séquenceurs, en 2023, le chercheur d'Ethereum Justin Drake a proposé une solution appelée Based Rollups, où les séquenceurs sont gérés par Ethereum L1 lui-même. Les détails sont les suivants (source : voir le lien d'extension 1) :

Définition :

Lorsque la séquentialisation de Rollup est pilotée par la couche de base (L1), nous l'appelons séquentialisation de Rollup basée sur L1 ou pilotée par L1. Plus précisément, un Rollup basé sur L1 signifie que le prochain proposant L1 peut travailler de manière permissionless avec les chercheurs et les constructeurs L1 pour inclure le prochain bloc Rollup dans le prochain bloc L1.

Avantages:

La Rollup basée sur la vivacité bénéficie des mêmes garanties de vivacité que L1. Notez que les Rollups non basées avec des échappatoires ont une vivacité réduite (les échappatoires sont un mécanisme de sécurité dans les Rollups qui permettent aux utilisateurs de retirer en toute sécurité des actifs de L2 vers la chaîne principale L1 en cas de problèmes du système Rollup. C'est similaire à une sortie de secours).

Garanties de règlement plus faibles : les transactions via les échappatoires doivent attendre une période d'attente avant que le règlement ne soit garanti.

MEV de la censure : les Rollups avec des portes de sortie sont vulnérables aux effets adverses de MEV résultant de la censure du séquenceur à court terme pendant la période de temporisation.

Les effets de réseau en danger : les sorties massives déclenchées par des défaillances de la vivacité du séquenceur (par exemple, une attaque à 51 % sur les mécanismes de séquençage PoS décentralisés) perturberont les effets de réseau de Rollup. Notez que, contrairement à L1, Rollup ne peut pas récupérer élégamment des défaillances de vivacité du séquenceur en utilisant un consensus social. Dans tous les designs de Rollup non basés connus, les sorties massives sont l'épée de Damoclès.

Pénalité de gaz : Les transactions réglées via des échappatoires entraînent généralement une pénalité de gaz pour les utilisateurs (par exemple, en raison d'une compression de données non optimale des transactions non regroupées en lots).

La décentralisation : le Rollup basé hérite de la décentralisation de L1, réutilisant naturellement l'infrastructure de recherche-constructeur-proposant de L1. Les chercheurs et constructeurs de L1 sont incités à inclure des blocs Rollup dans leurs blocs L1 pour extraire le MEV de Rollup. Cela incite à son tour les proposants de blocs L1 à empaqueter des blocs Rollup sur L1.

Simplicité : Le séquençage basé sur Rollup est le plus simple, encore plus simple que le séquençage centralisé. Le Rollup basé ne nécessite pas de vérifier les signatures du séquenceur, les trappes d'évacuation ou le consensus externe PoS.

Note historique : En janvier 2021, Vitalik a qualifié le séquençage basé sur L1 de "Total Anarchy", ce qui comportait le risque que plusieurs blocs Rollup soient soumis simultanément, entraînant un gaspillage de gaz et de charge de travail. Le schéma actuel de Séparation des Proposeurs-Constructeurs (PBS) permet de contrôler strictement le séquençage L1, en autorisant au plus un bloc Rollup par bloc L1, et sans gaspillage de gaz. Lorsque le bloc n+1 de Rollup (ou pour k >= 1, n+k) inclut la preuve SNARK du bloc n, le gaspillage des preuves de ZK-rollup peut être évité.

Le coût : le surcoût en gaz de Based Rollup est nul - il ne nécessite même pas la vérification des signatures des séquenceurs décentralisés ou centralisés. La simplicité de Based Rollup réduit les coûts de développement, raccourcit les délais de sortie et minimise l'exposition aux vulnérabilités du code. La séquence de Based Rollup est également sans jeton, ce qui évite les charges réglementaires associées aux séquenceurs basés sur des jetons.

L1 Alignement économique : Les MEV dérivés du Based Rollup coulent naturellement vers sa base L1. Ce flux renforce la sécurité économique de la L1 et, en cas de combustion de MEV, augmente la rareté économique des jetons natifs de la L1. Cet alignement économique étroit avec la L1 peut aider à construire la légitimité du Based Rollup. Importamment, malgré le sacrifice des revenus MEV, le Based Rollup conserve l'option de générer des revenus à partir des frais de congestion L2 (par exemple, sous forme de frais de base EIP-1559).

Souveraineté : Malgré la délégation de la séquence à L1, le Rollup basé conserve sa souveraineté. Le Rollup basé peut avoir un jeton de gouvernance, facturer des frais de base et utiliser les revenus de ces frais de base de manière appropriée (par exemple, les fonds Optimisme pour les biens publics).

Inconvénients :

Aucun revenu MEV : le Rollup basé abandonne le MEV à L1, limitant ainsi ses revenus aux frais de base. Paradoxalement, cela pourrait augmenter les revenus globaux du Rollup basé. La raison en est que le paysage du Rollup semble être un système où le gagnant prend tout, où le Rollup réussi peut tirer parti de la sécurité, de la décentralisation, de la simplicité et de la cohérence du Rollup basé pour atteindre la dominance et maximiser finalement les revenus.

Séquençage contraint : déléguer le séquençage à L1 réduit la flexibilité du séquençage. Cela rend certains services de séquençage plus difficiles, voire impossibles :

Pre-Confirmation : La pré-confirmation rapide n'est pas un problème pour la séquentialisation centralisée et peut être réalisée grâce à un consensus PoS externe. L'utilisation de la séquentialisation de niveau 1 pour une pré-confirmation rapide est une question ouverte, avec de nombreuses pistes de recherche prometteuses, notamment EigenL, les listes d'inclusion et les Builder Bonds.

Premier arrivé, premier servi (FCFS) : Il est incertain si le séquençage FCFS de style Arbitrum peut être mis en œuvre sur Based Rollup. EigenL peut fournir une superposition FCFS pour Based Rollup séquencé en L1.

Nommer :

Le nom "Based Rollup" vient de sa proximité avec la chaîne de base (Base L1). Cela entre en conflit par coïncidence avec l'annonce récente de la chaîne de base par Coinbase. Il est intéressant de noter que Coinbase a partagé deux objectifs de conception dans leur annonce de la chaîne de base :

Tokenlessness: "Nous n'avons aucun plan d'émettre un nouveau jeton réseau." Décentralisation: "Nous prévoyons de décentraliser progressivement la blockchain au fil du temps."

Base peut atteindre la décentralisation sans jeton en devenant un Based Rollup.

Source de l'image : @jchaskin22

En résumé, Based Rollup permet à quiconque de mettre à l'échelle les blocs Rollup, de publier les changements d'état séquentiels des transactions sur L1 pour extraire le MEV de L2, avec tout le séquençage et la sécurité fournis par Ethereum L1. Cette approche évite le besoin d'un consensus externe de PoS et de jetons Rollup spécifiques. Par rapport à d'autres Rollups qui nécessitent une fonction essentielle de "porte de secours d'urgence" pour protéger les actifs, la vision de Based Rollup élimine ce besoin, garantissant l'achèvement en douceur des transactions sur Rollup tant que Ethereum continue de fonctionner en toute sécurité.

Basé sur Rollup et Taiko Labs

Source de l'image : Site officiel de Taiko

Taiko Labs est l'équipe principale développant et promouvant Based Rollup, une solution de mise à l'échelle de la couche 2 d'Ethereum. Leur vision est de résoudre les problèmes de scalabilité du mainnet Ethereum grâce à des technologies innovantes telles que Based Rollup. Taiko Labs a trois principales caractéristiques:

1. Entièrement équivalent à Ethereum (Type 1) ZK-EVM : En utilisant un zkEVM de type 1 offrant une compatibilité totale avec Ethereum, les développeurs peuvent migrer de manière transparente les applications décentralisées (dApps) entre Ethereum et Taiko sans craindre les échecs d'exécution des contrats intelligents.
2. Open Source: Tout le code source de Taiko est disponible sur GitHub, permettant à quiconque de le consulter, de le construire ou de le modifier. Cette approche open source garantit que le développement de la technologie blockchain n'est pas limité à une petite équipe mais inclut des contributions d'une communauté mondiale de développeurs.
3. Entièrement décentralisé : En plus de garantir une compatibilité élevée avec l'EVM, Taiko s'engage à atteindre une pleine décentralisation. Taiko prévoit de soumettre des blocs et de générer des zkPs grâce à des proposants et validateurs décentralisés, garantissant ainsi la nature décentralisée du protocole.

Taiko vise à construire un ZK-EVM de type 1 entièrement équivalent à Ethereum, comme mentionné par Vitalik Buterin dans "Les différents types de ZK-EVM" (voir Extension Lien 2). Cette quête d'équivalence totale et sans compromis avec Ethereum vise une compatibilité complète pour vérifier les blocs Ethereum (au moins la couche d'exécution, en excluant le consensus de la chaîne de balises mais en incluant toutes les transactions, les contrats intelligents et la logique des comptes sans remplacer les hachages, les arbres d'état/transactions et d'autres logiques de consensus). Par conséquent, comparé aux autres types, le Type 1 est la solution la plus complexe et la plus difficile à aborder pour approcher la solution native.

Source de l'image : Vitalik Buterin : “Les différents types de ZK-EVMs”

Autres structures centrales :

Base Competitive Rollup (BCR)

Base Competitive Rollup est une solution innovante de mise à l'échelle de la blockchain développée par Taiko Labs. BCR vise à améliorer l'efficacité et la sécurité de Rollup grâce à un mécanisme compétitif, permettant à différents participants de concourir librement pour soumettre des blocs et générer des preuves, renforçant ainsi les performances et la décentralisation globales du réseau.

Caractéristiques :

1. Compétition Ouverte: Permet à tout participant éligible de concourir en soumettant des blocs et en générant des preuves. Ce mécanisme ouvert réduit le contrôle centralisé et renforce la décentralisation du réseau. Les concurrents sont incités à fournir de meilleurs services pour gagner des récompenses et des frais de transaction.
2. Évolutivité efficace: Améliore efficacement l'efficacité de la génération et de la vérification des blocs. Plusieurs concurrents peuvent travailler en parallèle, évitant les points de défaillance uniques et améliorant la vitesse de traitement des transactions et l'évolutivité du réseau.
3. Sécurité : Grâce à un mécanisme concurrentiel multipartite, la résistance aux attaques du système est améliorée. Les blocs et les preuves générés par plusieurs parties augmentent la transparence et la sécurité du système, rendant difficile pour une seule entité de le contrôler ou de l'attaquer.

Avantages :

1. Compatibilité EVM : BCR est entièrement compatible avec la Machine Virtuelle Ethereum (EVM), permettant aux contrats intelligents et dApps Ethereum existants de migrer facilement vers BCR sans modifications significatives.
2. Débit élevé : Comme BCR peut traiter des transactions et générer des blocs en parallèle, le débit du réseau est considérablement augmenté, capable de gérer des volumes de transactions plus élevés tout en réduisant les coûts et la latence des transactions.
3. Décentralisation : La génération de blocs décentralisée et le mécanisme de preuve garantissent la décentralisation du réseau, réduisant ainsi le risque de contrôle par des entités centralisées.

Inconvénients :

1. Complexité accrue : La complexité du système nécessite des algorithmes sophistiqués et des protocoles pour coordonner la génération de blocs et la vérification entre plusieurs concurrents. Les contrats intelligents peuvent nécessiter une logique supplémentaire pour gérer les résultats compétitifs.
2. Problèmes potentiels : Dans le mécanisme concurrentiel de Gate.io, plusieurs concurrents calculant et soumettant des blocs simultanément peuvent entraîner des frais plus élevés. Les utilisateurs peuvent faire face à des coûts de transaction plus élevés, en particulier pendant les périodes chargées ou très compétitives. De plus, les nœuds importants riches en ressources peuvent dominer la concurrence, entraînant une centralisation.

BBR (Based Booster Rollup)

Dans BBR, un Booster est un participant spécial responsable de l'optimisation des lots de transactions, de la compression des données de transaction et du traitement de plusieurs lots de transactions en parallèle. Sa fonction principale est de séparer l'exécution et le stockage, garantissant que pendant que L2 gère l'exécution, L1 reste décentralisé et que les adresses des contrats intelligents restent cohérentes sur L1 et tous les BBR.

Cependant, BBR fait face à des défis tels que l'augmentation de la complexité du système, la consommation de ressources et la centralisation potentielle. Les développements futurs nécessiteront une optimisation et une expansion supplémentaires pour répondre aux exigences évolutives de la technologie blockchain.

Source de l'image: Taiko Labs

Conclusion

Actuellement, le Based Rollup représente un changement significatif dans les méthodes de mise à l'échelle de la couche 2 d'Ethereum. Il délègue directement le séquençage du Rollup aux proposants de la couche 1, en utilisant la conception de séparation proposant-constructeur. Cela permet à la couche 1 d'effectuer tous les rôles de séquençage pour le Rollup. Simultanément, il étend la MEV, permettant aux chercheurs de la L2 de regrouper les transactions et de les envoyer aux constructeurs de la L2, qui sont également des chercheurs de la L1. Ces blocs complets de la L2 deviennent ensuite partie des blocs de la L1, finalement traités par les constructeurs de la L1 et le réseau principal Ethereum.

Il reste à voir si Based Rollup peut être considéré comme la solution ultime pour les Rollups, il représente indéniablement une innovation majeure dans le dimensionnement de la couche 2 d'Ethereum, offrant une solution plus sécurisée et décentralisée. Si nous appliquons la même réflexion à l'écosystème Bitcoin, atteindre une machine virtuelle native et décentralisée avec l'extensibilité d'Ethereum sera sans aucun doute un défi. L'ensemble de l'industrie a encore un long chemin à parcourir pour résoudre le problème de la mise à l'échelle vraiment décentralisée.

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