1. Système de preuve et Preuve optimiste

Revenons aux fondamentaux de la blockchain. La blockchain est essentiellement une machine à états. Son état change par des transactions, et cet état partagé modifié est utilisé par les participants. Il est crucial de s'assurer que tous les participants sont d'accord sur l'état partagé. Pour favoriser un meilleur accord et éliminer le besoin de confiance envers des parties spécifiques, la blockchain met l'accent sur la décentralisation. Cependant, cette décentralisation peut limiter la scalabilité, rendant difficile l'adaptation à un plus grand nombre de transactions. Ces problèmes forment le trilemme de la blockchain.

Ethereum, en tant que l'un des premiers blockchains de contrats intelligents, a conduit à la création de rollups. Dans ce modèle de rollup, l'exécution est séparée d'Ethereum, mais il reste un système pour vérifier la validité et punir les activités malveillantes. L'approche pour construire ce système était double. La première méthode était optimiste, où l'état suivant est pré-confirmé et finalisé avec un tampon pour une période de défi. La deuxième méthode consistait à tirer parti d'une preuve de validité avec zk, où le changement d'état peut être vérifié avec une preuve zk on-chain dans un processus de vérification à faible coût. Alors que les sidechains étaient une autre option, je les ai exclus en raison de leur faible dépendance à l'égard d'Ethereum pour le règlement.

En raison de la simplicité de sa mise en œuvre, la preuve optimiste (également appelée preuve de fraude, preuve de faute) a été utilisée dans la production comme méthode dominante pour le règlement des changements d'état du rollup.

1.1 État du système de preuve - ZK et OP

On pensait autrefois que le système de preuve zk deviendrait bientôt dominant, le système de preuve optimiste perdant du terrain. Le système de preuve zk est généralement censé offrir un coût plus bas et une finalité plus rapide pour les rollups. Des avancées significatives ont été observées en termes de génération de preuves, avec des expériences menées sur la construction de zkVMs polyvalents basés sur MIPS, RISC-V et Wasm. Il s'agit notamment de projets tels que ZKM, RiscZero, Succint Labs et Fluent. Malgré les avantages évidents des zk rollups, les défis liés au développement de versions rentables et sécurisées sont importants. La mise à jour des VMs comme l'EVM pose également un défi, car il est difficile d'incorporer de nouvelles fonctionnalités sans provoquer de modifications importantes.

En raison de ces défis, le système de preuve optimiste est actuellement le plus courant dans l'écosystème rollup, détenant la majorité des TVLs, environ 75% du total L2 TVLIl reste incertain si cette dominance continuera à l'avenir. Cependant, il existe de nombreux développements pour l'amélioration, avec de nombreuses initiatives visant à améliorer le système de preuve.

Source : Blockchains (L2) | Marchés | Terminal de jetons

1.2 Quel Avenir pour le Système de Preuve Optimiste?

Des recherches actives et des développements sont en cours pour améliorer le système de preuve optimiste et ils sont réalisés en trois points principaux comme ci-dessous :

1. Réduire le coût
2. Décentraliser le processus de séquençage, de mise au défi et de finalisation
3. Réduire la finalité souple et dure

Des efforts significatifs ont été déployés dans les trois domaines, quelques exemples seraient la récente mise à niveau de Dencun qui a incorporé l'EIP-4844, une meilleure compression des données et le développement d'un système de preuve interactif. Arbitrum a eu leur nouvelle

Avant de plonger dans l'exploration détaillée des récents développements de "Part4", il est fondamental d'avoir une compréhension approfondie des concepts établis et du paysage actuel. Pour commencer, nous devrions examiner l'évolution du domaine dans "2. Développement - Histoire du système de preuve optimiste" et plonger dans le paysage actuel des projets de preuve optimiste dans "3. Paysage actuel".

2. Développement - Histoire du système de preuve optimiste

Le système de preuve optimiste n'a pas été développé du jour au lendemain. De nombreux chercheurs et développeurs ont contribué à la construction d'un système de preuve robuste pour assurer son bon fonctionnement en production, sécurisant actuellement environ $18 Billion. Revoyons les jalons atteints dans le passé.

2.1 Passé - Retour à l'histoire

Les rollups optimistes ont été proposés pour la première fois par un chercheur d'Ethereum John Adler en 2019en tant que solution de mise à l'échelle de couche 2 pour Ethereum. L'idée principale derrière les rollups optimistes est de déplacer le calcul et le stockage des données hors du réseau principal d'Ethereum vers une chaîne de couche 2 distincte, tout en héritant des garanties de sécurité d'Ethereum. La principale motivation du développement des Rollups Optimistes était la congestion et les frais de transaction élevés sur le réseau principal d'Ethereum. Avec l'adoption croissante des protocoles DeFi et des NFT, Ethereum était confronté à des problèmes de scalabilité qui entravaient l'expérience utilisateur et l'efficacité économique.

Les rollups optimistes ont commencé à être expérimentés et développés principalement par deux équipes, Arbitrum et Optimism. Ces rollups visent à fournir une évolutivité à Ethereum en traitant les transactions hors chaîne et en publiant des données de transaction compressées et la racine de sortie sur le réseau principal d'Ethereum. Comme ils offraient des coûts plus bas pour les utilisateurs et les applications décentralisées, la communauté Ethereum les a rapidement adoptés. (Le premier document sur Arbitrum peut être trouvé dans ce lien.)

Source: TVL d'Arbitrum en USD

La caractéristique clé des rollups optimistes était leur approche « optimiste » - après une simple vérification de validité de la transaction, ils supposent que toutes les transactions sont valides par défaut, et ils s'appuient sur un mécanisme de preuve de fraude où les challengers peuvent contester la validité des transactions dans un délai déterminé (généralement 7 jours). Si une transaction frauduleuse est détectée, une preuve de fraude est exécutée onchain pour retraiter correctement les transactions. Cette approche optimiste a permis aux rollups optimistes de réaliser des améliorations significatives en termes de scalabilité par rapport à Ethereum mainnet.

Il y a eu de nombreux défis dans le passé. Initialement, des projets comme Optimism utilisaient leur propre EVM modifié appelé OVM, ce qui limitait sa compatibilité avec l'EVM. Une analyse détaillée des modifications peut être trouvée dans cet article perspicacepar Georgios Konstantopoulos de Paradigm. Les projets avaient également, et continuent d'avoir, une approche centralisée pour résoudre les mécanismes de réversion et de contestation. Cette méthode posait un compromis en termes de sécurité, car les transactions n'étaient pas immédiatement finalisées et pouvaient être annulées si un nombre limité de participants détectaient une fraude dans la fenêtre de contestation.

2.2 Présent - Amélioration mais En Affrontant des Défis

Les récents développements du système de preuve optimiste ont considérablement amélioré l'efficacité et la scalabilité des solutions de couche 2 d'Ethereum, telles que Arbitrum et Optimism. Outre la mise à niveau de Dencun d'Ethereum, d'autres optimisations des rollups optimistes ont contribué à leur efficacité. Par exemple, Arbitrum s'est concentré sur le raffinement de ses systèmes à l'épreuve des erreurs pour garantir l'intégrité des données et la sécurité.

L'Optimism a également réalisé des progrès substantiels grâce à sa stratégie Superchain, qui vise à créer un écosystème aligné de plusieurs L2 utilisant l'OP Stack. La Superchain tire parti de solutions personnalisées et alternatives DA, de messagerie inter-chaînes et de séquençage partagé pour faciliter l'interopérabilité transparente et améliorer la scalabilité.

Les récents développements dans l'écosystème Optimistic Rollup ont vu un passage de preuves de fraude non interactives à des preuves de fraude interactives. Les preuves interactives impliquent un dialogue interactif pour identifier et corriger efficacement les transactions défectueuses. Ce changement vise à réduire le coût computationnel et la complexité de la vérification onchain.

3. Paysage actuel

Examinons l'état actuel des rollups, en mettant l'accent sur les projets opérant sous le système de preuve optimiste et leurs développements.

Actuellement, deux entités - Arbitrum et Optimism - travaillent principalement à améliorer le système de preuve optimiste. D'autres projets, tels que Initia, Dymension et Rollkit, développent des cadres pour leur écosystème de rollup.

Arbitrum et Optimism s'efforcent d'améliorer les aspects technologiques de la preuve de fraude, tandis que d'autres projets mettent également en œuvre des approches intéressantes. Examinons brièvement leurs activités actuelles et leurs développements en cours.

3.1 Arbitrum - Preuve multi-tour et BoLD

Preuve multi-tours 3.1.1

Le système de preuve d'Arbitrum utilise une méthode de "preuve de fraude à plusieurs tours" pour vérifier les transactions. Ce processus se déroule principalement hors chaîne, avec l'état final enregistré sur la blockchain d'Ethereum pour la transparence.

La caractéristique centrale de ce système est l'"arbre d'assertion". Les validateurs, qui postent des obligations en utilisant de l'Ether, font des déclarations (ou "assertions") sur l'état d'Arbitrum. Ces assertions forment une chaîne, chacune se basant sur la précédente. Cependant, lorsque des assertions contradictoires surviennent, l'arbre se divise en branches, signalant une possible fraude.

La résolution de ces litiges implique une technique de preuve interactive appelée "dissection". Les validateurs impliqués dans le litige réduisent systématiquement leur désaccord jusqu'à ce qu'il ne reste qu'une seule opération. Cette opération est ensuite exécutée sur la couche 1 d'Ethereum pour déterminer sa validité.

Les étapes sont les suivantes :

1. Deux validateurs sont en désaccord sur l'état d'Arbitrum.
2. Ils réduisent progressivement leur dispute à une seule étape de calcul.
3. Cette étape est ensuite exécutée sur la couche 1 d'Ethereum pour vérifier quel validateur est correct.

L'approche d'Arbitrum brille par son efficacité. En isolant et examinant uniquement le calcul contesté, elle évite le processus plus coûteux de relancer l'intégralité de la transaction sur Ethereum, comme le fait la preuve de fraude en un seul tour d'Optimism. Comme les preuves de fraude en un seul tour nécessitent l'ensemble du calcul sur la chaîne L1/

3.1.2 Arbitrum BoLD

Source : Une introduction en douceur: BOLD | Arbitrum Docs

BoLD (Bounded Liquidity Delay) est conçu comme un nouveau protocole de résolution des litiges spécifiquement adapté aux Rollups Optimistes sur les chaînes Arbitrum, dans le but de faciliter la validation sans permission. Ce mécanisme atténue les risques associés aux attaques de retard en veillant à ce que les litiges soient résolus dans une fenêtre de temps prédéterminée.

BoLD présente plusieurs fonctionnalités clés qui sont essentielles à son fonctionnement. Tout d'abord, il introduit la validation sans permission, permettant à toute partie honnête de valider et de garantir leurs fonds pour publier des assertions correctes sur l'état L2. Cette fonctionnalité permet aux validateurs honnêtes de contester et de remporter des litiges contre les acteurs malveillants. Deuxièmement, BoLD garantit que les litiges seront résolus dans une fenêtre de temps fixe, actuellement fixée à une période de contestation (environ 6,4 jours) pour Arbitrum One et Nova. De plus, le temps maximum total pour résoudre les litiges inclut jusqu'à deux périodes de contestation plus une période de grâce de deux jours pour une éventuelle intervention du Conseil de sécurité. Enfin, BoLD soutient l'avancement d'Arbitrum vers un rollup de stade 2, garantissant que tout le monde peut valider l'état L2 et soumettre des preuves de fraude à Ethereum, ce qui renforce la décentralisation et la sécurité de la plateforme.

De manière cruciale, BoLD favorise la participation sans permission, encourageant toute partie honnête à s'engager dans le processus de validation. Cette inclusivité vise à favoriser une plus grande résilience au sein du réseau en diversifiant la participation et en réduisant les points centraux de défaillance. Actuellement, BoLD est dans sa phase de lancement alpha et déployé sur un testnet public. Il a également été audité deux fois (Rapport par Trailofbits, Code4rena).

3.2 Optimisme - Cannon, Machine Virtuelle à l'épreuve des pannes

Source :Fault Proof VM - Cannon | Optimism Docs

Le système de preuve de défaillance dans OP-Stack est conçu pour défier et atténuer les activités malveillantes au sein du réseau. Le prochain Fault Proof VM sera l'amélioration clé. Ce système est composé de trois composants principaux : le Programme de Preuve de Défaillance (FPP), la Machine Virtuelle de Preuve de Défaillance (FPVM), et le protocole de jeu de litige. Le FPP vérifie la transition d'état de rollup pour vérifier une sortie L2 à partir d'entrées L1, en triant les litiges sur les sorties sur L1. Cette architecture modulaire permet le développement et le déploiement indépendants de plusieurs systèmes de preuve et de jeux de litige uniques, renforçant considérablement la flexibilité et la sécurité du système.

Le FPVM, une unité minimale et composite dans cette architecture, exécute les cycles d'instructions pour prouver les transactions tout en restant non affecté par les changements dans le protocole Ethereum, grâce à sa séparation du FPP. Le protocole de jeu de litige orchestre le mécanisme de défi en bissectant les transitions d'état pour réduire les litiges à des vérifications d'instructions uniques, permettant ainsi des preuves efficaces sur le L1 EVM. Ce système favorise un avenir multi-preuve incluant diverses méthodologies de preuve telles que les preuves ZK et les systèmes de preuve agrégée.

3.3 Initia - Enshrined OP-Stack, OPinit

Source: Pile d'initialisation OPinit | Initia Docs

Initia est une blockchain Comsos L1, où elle construit un écosystème rollup unifié et entrelacé. Il ressemble étroitement à l'écosystème rollup d'Ethereum, mais conçu de bas en haut pour les rollups. Les validateurs d'Initia L1 exécutent les séquenceurs pour les rollups et le règlement basé sur la preuve optimiste est intégré dans la blockchain L1. Voyons comment fonctionnent les rollups, qui sont construits par la pile OPinit qui prend en charge EVM, WasmVM, MoveVM avec une interopérabilité native par IBC.

Le Stack OPinit est un framework conçu pour lancer un Minitia L2 sur le blockchain Initia L1. Ce stack est spécifiquement construit en utilisant le CosmosSDK, qui aide à construire des Optimistic Rollups agnostiques à la machine virtuelle, et est étroitement modélisé sur l'interface Bedrock d'Optimism. En exploitant le modèle de gouvernance d'Initia L1, il gère efficacement les litiges à l'épreuve de la fraude, garantissant des validations de transaction fiables et des résolutions de litiges. Le défi survient comme le système de défi dans Bedrock, les challengers autorisés peuvent effacer la sortie non finalisée. Également, grâce à la proposition L1, le soumetteur de sortie peut être modifié.

Essentielles pour la pile OPinit sont ses deux modules principaux : OPHost et OPChild :

1. Le module OPHost est conçu pour les opérations de couche 1 au sein de l'écosystème Initia, en tirant parti des fonctionnalités de Cosmos SDK. Il comprend divers types de messages et des méthodes de gestion RPC pour faciliter des activités essentielles telles que les soumissions en lot, les créations de ponts, les propositions de données de sortie et les suppressions de sortie.
2. Le module OPChild se concentre sur les opérations de couche 2, fournissant des mécanismes pour soutenir les transferts de jetons et l'administration du pool de frais. Il inclut également des types de messages spécifiques et des gestionnaires RPC pour exécuter des messages, finaliser des dépôts de jetons et initier des retraits de jetons de L2 à L1, garantissant des fonctionnalités L2 rationalisées au sein de l'architecture Initia.

3.4 Taiko - Système Multi-proof

Source: Aperçu du protocole Taiko — Laboratoires Taiko

Taiko est un rollup optimiste par défaut, à travers un système multi-preuves. Ce système combine une approche optimiste avec l'utilisation de preuves ZK.

Le processus commence avec les Proposers, qui construisent des blocs rollup à partir des transactions L2 et les proposent au contrat Taiko L1 sur Ethereum. Ces blocs proposés sont ajoutés au contrat L1 sans l'exigence initiale de preuves de validité. Les Provers ont ensuite l'opportunité de contester la validité d'un bloc proposé en fournissant une caution, ce qui implique de miser des jetons TAIKO. Si un bloc n'est pas contesté dans la période de contestation, il est considéré comme valide et finalisé sur L1, la caution du Prover étant restituée. Dans les cas où un bloc est contesté, une preuve ZK devient nécessaire pour affirmer la validité du bloc. Le Prover qui avait raison, que ce soit le Prover initial ou le Challenger, récupère sa caution ainsi qu'une récompense. Pendant ce temps, la caution de la partie incorrecte est réduite, entraînant une réduction partielle.

De manière intéressante, Taiko estime qu'environ 1% des blocs nécessiteront une preuve ZK, aidant à réduire la surcharge informatique tout en offrant des garanties de validité. Pour renforcer sa résilience, Taiko prend en charge plusieurs arrière-plans de preuve tels que PLONK, Halo2 et SGX pour se protéger contre d'éventuels bugs ou vulnérabilités. Cette approche permet aux dApps de définir leurs propres hypothèses de confiance et niveaux de sécurité, démontrant ainsi la contribution de Taiko à la scalabilité et à la sécurité de la blockchain.

3,5 Autres - Dymension et Rollkit

3.5.1 Dymension

Les preuves de fraude sont une partie intégrante de l'écosystème Dymension, conçues pour garantir l'intégrité des transitions d'état de la blockchain. Lorsqu'un séquenceur RollApp (Rollup dans Dymension L1) publie une racine d'état, les nœuds complets RollApp surveillent ces transitions. Si une transition d'état invalide est détectée, ces nœuds génèrent une transaction de preuve de fraude unique en rassemblant une liste de toutes les transitions d'état à l'intérieur du bloc jusqu'à celle frauduleuse.

Cette transaction assemblée, qui inclut des détails comme la hauteur du bloc, l'index de transaction, les parts de blob, les preuves d'inclusion de blob et les témoins d'état, est ensuite envoyée à Gate pour validation. Une fois soumis, les nœuds complets de Gate vérifient les données et recomputent la transition d'état. Si la transition calculée entraîne une racine d'état intérimaire (ISR) différente de celle publiée, la preuve de fraude est validée, ce qui conduit à la réversion de l'état contesté et à la réduction du séquenceur responsable.

La période de litige actuelle sur le mainnet de Dymension est fixée à environ 120 000 blocs. Comme un bloc actuel est produit toutes les 6 secondes, la finalité est d'environ 8 jours.

3.5.2 Rollkit

Source : rollkit/specs/lazy-adr/adr-009-state-fraud-proofs.md à la principale · rollkit/rollkit

Les preuves de fraude de l'état de Rollkit aident à réduire les problèmes de confiance dans les réseaux blockchain en identifiant les transactions frauduleuses. Elles sont utilisées lorsqu'il y a un désaccord entre les racines d'état produites par les nœuds complets et le séquenceur. Le nœud complet crée une preuve qui est partagée à travers le réseau pour vérification. Si un désaccord est confirmé, cela déclenche un besoin d'action corrective, renforçant la sécurité et la décentralisation de la surveillance.

4. Prochains développements : problèmes et solutions

De nombreuses personnes considéraient autrefois les rollups optimistes comme inférieurs aux rollups zk. Alors que les rollups zk deviennent de plus en plus prêts pour la production, vantant des forces telles que l'interopérabilité sécurisée et une finalité plus rapide, les gens se demandent si les systèmes de preuve optimistes perdront leur statut. Je ne le crois pas, car de nombreux développements actifs visent à résoudre les principaux problèmes du système de preuve optimiste.

Dans cette section, examinons quelques-unes de ces principales questions et solutions potentielles :

1. Centralisation de l'exploitation
2. Coûts opérationnels élevés
3. Finalisation lente

4.1 Décentralisation - Validation sans permission

La centralisation des séquenceurs dans les projets Optimistic Rollup est un problème critique, car elle implique un point de contrôle et de confiance concentré au sein d'un système censé être décentralisé. Dans un Optimistic Rollup, les séquenceurs sont responsables de l'ordonnancement des transactions, de leur agrégation hors chaîne et de leur engagement sur l'Ethereum. Ce rôle central donne aux séquenceurs un pouvoir et un contrôle considérables, ce qui peut introduire plusieurs risques liés à la centralisation.

La plupart des rollups d'aujourd'hui utilisent des séquenceurs centralisés. Dans cette configuration, une seule entité ou organisation gère généralement le séquenceur, ce qui peut entraîner plusieurs problèmes potentiels. La plupart des rollups actuels, y compris OP-Mainnet et Arbitrum, n'ont pas de système entièrement décentralisé. Ils s'appuient sur certaines entités centralisées à la fois pour soumettre les lots de transactions et participer au système de contestation de fraude. Cependant, Arbitrum propose un moyen intégré pour les utilisateurs de contourner le séquenceur si ce dernier est hors ligne ou agit de manière malveillante.

La récente controverse, Incident de restauration de l’explosion, sert d'excellent exemple pour comprendre les avantages et les inconvénients de la centralisation. Cet incident a souligné les risques des solutions de couche 2 centralisées sans stratégies de sortie adéquates pour les utilisateurs. Cela a été évident lorsque Blast a été interrompu et qu'une transaction liée au piratage a été supprimée. L'entité centrale exploitant un rollup peut avoir un impact sur l'écosystème global, mais dans ce cas, cela a permis de récupérer 62,5 millions de dollars. De plus, cet articlepar Charles Yu chez Galaxy est une excellente ressource pour comprendre le processus de décentralisation d'Arbitrum et d'Optimism.

4.1.2 Solution1. Validation sans permission

Les principaux constructeurs de cadres Optimistic Rollup, Arbitrum et Optimism, envisagent désormais la validation sans autorisation comme prochaine étape pour rendre le rollup plus décentralisé. Ils sont tous deux prêts à publier la mise à jour cette année, rendant le processus de validation sans autorisation.

• Arbitrum: Arbitrum s’efforce d’obtenir une validation sans autorisation grâce à son nouveau protocole de validation appelé BoLD (Bounded Liquidity Delay). BOLD est spécialement conçu pour rendre la validation des chaînes Arbitrum en toute sécurité sans autorisation, Le protocole permet à toute partie honnête de participer au processus de validation en liant ses fonds pour publier des assertions d’état correctes de couche 2 (L2). Cela élimine le besoin d’une autorité centralisée pour gérer les validateurs et permet de résoudre les litiges sur la base de l’exactitude de l’état plutôt que de l’identité du validateur. Des explications plus détaillées peuvent être trouvées dans la « Partie 3.1 Arbitrum ».
• Optimisme:L'optimisme estvisant à réaliser une validation sans permissionen passant à un système de preuve de faute décentralisé. Initialement, Optimism s'appuyait sur des portefeuilles multisig régis par le Conseil de sécurité de l'Optimisme et la Fondation Optimism. Pour une plus grande décentralisation, Optimism a introduit Cannon, un système hors chaîne à l'épreuve des pannes actuellement déployé sur OP Sepolia pour les tests. En utilisant Cannon, Optimism tente de passer d'un système nécessitant des autorisations explicites à un système où n'importe quel participant peut s'engager dans la vérification des transactions et la résolution des conflits. Ce système permet à quiconque de participer au processus de validation en soumettant des demandes de retrait garanties par des obligations.C'est maintenant en direct sur le mainnet.)

4.1.3 Solution2. Séquenceur Décentralisation

La nature centralisée de leurs séquenceurs, qui sont responsables de la construction et de la proposition de blocs, pose un problème de centralisation. Pour relever ces défis, les rollups visent à passer d'un modèle de séquenceur unique à une configuration multi-séquenceur, répartissant ainsi la responsabilité de la validation et de la proposition de blocs entre plusieurs entités indépendantes. Voici quelques-unes des approches qui peuvent être prises pour décentraliser les séquenceurs.

1. Séquenceurs partagés : Externalisation du séquençage à des services tiers tels que Espresso et Radius.
2. Technologie de séquenceur distribué (DST) : en utilisant un cluster de machines pour distribuer des tâches de séquenceur, offrant une haute tolérance aux pannes. On peut le comparer à des solutions DVT comme le réseau Obol est en train de construire pour les validateurs PoS.

Différentes rollups peuvent donner la priorité à divers aspects tels que la décentralisation maximale, la flexibilité ou la distribution géographique en fonction de leurs cas d'utilisation spécifiques. Par exemple, des rollups à usage général comme Optimism pourraient adopter une approche plus décentralisée mais avec un ensemble dédié de séquenceurs comme DST, tandis que des rollups spécifiques à une application, tels que ceux conçus pour les jeux, pourraient pencher vers un modèle centralisé mais utiliser des séquenceurs partagés pour garantir la fiabilité et réduire les temps d'arrêt. Ce domaine est à un stade de développement précoce.

Source : Technologie de séquenceur distribué — Un chemin vers le séquençage décentralisé | par Figment Capital | Medium

4.2 Coût inférieur - DA et système de preuve interactive

Les rollups optimistes nécessitent le stockage des transactions pour reconstruire l'état du processus de défi. Cela peut entraîner des coûts élevés de stockage de données, qui représentent la majeure partie des coûts opérationnels des rollups optimistes. Cependant, ce problème fait l'objet de recherches actives, avec des solutions telles que l'application de techniques de compression supplémentaires ou l'utilisation de DA alternatives. De plus, le système de preuve interactive a contribué à réduire le coût des défis, car le calcul du défi a été considérablement réduit.

4.2.1 Solution1. Moins cher DA

Les rollups optimistes exploitent efficacement les blobs Ethereum et des solutions alternatives de Disponibilité des Données (DA) comme Celestia pour résoudre les coûts élevés associés à la publication des données de lot de transactions.

Dans le contexte d'Ethereum, les rollups optimistes utilisaient autrefois les données de transaction pour poster sur le mainnet en tant que données d'appel, ce qui représentait un coût important. Cependant, avec la mise à niveau de Dencun, ils utilisent désormais le nouveau format de stockage de données appelé blobs, réduisant ainsi le coût global de plus de 90%.

Source: Optimisme: Chaînes OP (Superchaîne) - Activité L2, Économie des chaînes, Coûts de DA L1

En plus de tirer parti des avancées d'Ethereum, les rollups optimistes s'intègrent également à des solutions alternatives de DA comme Avail et Celestia. En déchargeant les données des lots de transactions vers Celestia, les rollups optimistes peuvent réduire leur dépendance à l'espace de stockage plus coûteux d'Ethereum, réduisant ainsi davantage les coûts liés à la publication de données. Cette intégration permet aux rollups de maintenir des niveaux élevés de débit et de vitesse de transaction tout en maîtrisant les coûts.

Ce paysage alternatif de la DA suscite désormais plus d'intérêt, car de plus en plus de rollups sont lancés avec un système de preuve optimiste. À mesure que de plus en plus de rollups sont prêts à être lancés, il y aura également plus d'améliorations dans l'espace alternatif de la DA. Pour l'instant, la DA n'est ni le goulot d'étranglement du coût d'exploitation ni de la scalabilité.

4.2.2 Solution2. Système de preuve interactive

Dans les rollups optimistes, si une transaction est suspectée d'être frauduleuse, les challengers sur le réseau peuvent contester la validité de la racine de sortie. Pendant la période de contestation, une preuve de fraude doit être fournie pour démontrer l'incorrectness de la transaction. Si la transaction est prouvée frauduleuse, la preuve est vérifiée on-chain, ce qui conduit à l'invalidation de la transaction. Cette méthode garantit que seules les transactions contestées sont soumises à une vérification on-chain, maintenant ainsi la majorité des transactions off-chain.

Le système de preuve interactive invite les participants à générer et à soumettre des preuves de fraude s'ils suspectent une fraude. Le contrat intelligent qui gère le rollup évalue ces preuves par rapport à la racine d'état soumise par le séquenceur. Si une divergence est trouvée, l'état incorrect est rejeté et le système revient à un état précédemment valide. Cette approche garantit une vérification efficace sans surcharger le réseau Ethereum avec des calculs inutiles. Actuellement, ce calcul est effectué on-chain, ce qui peut être coûteux. Pour Arbitrum, le calcul requis dans les défis est effectué off-chain avec les résultats finaux publiés on-chain. Cependant, ce coût peut être minime car il y a peu de défis dans les rollups optimistes actuels. Le seul cas connu a été fait par Kromaen avril 2024.

4.3 Finalisation lente - Exécution plus rapide et système de preuve hybride

Les rollups optimistes ont deux types de finalisation - la finalité souple et la finalité rapide. La finalité souple fait référence à l'état initial lorsque qu'un séquenceur exécute la transition d'état, en même temps qu'un lot de transactions est publié sur l'Ethereum. À ce stade, les transactions sont considérées comme "finalisées en douceur" et peuvent être utilisées en toute sécurité par les utilisateurs et les applications sur le rollup. Cependant, il y a une période de contestation (généralement d'environ 7 jours) pendant laquelle n'importe qui peut soumettre une "preuve de fraude" pour contester la validité des transactions dans ce lot. Si aucune preuve de fraude n'est soumise pendant la période de contestation, le lot de transactions atteint une finalité dure et ne peut plus être annulé ou contesté. En général, un pont natif exige une finalité dure pour le transfert d'actifs.

Une finalisation lente dans la finalité souple et dure peut poser problème lors de la construction d'un pont ou de dapps multichaînes. Ce problème est résolu grâce à une exécution plus rapide et à un système de preuve hybride.

4.3.1 Solution1. Exécution plus rapide

En termes de finalité souple, le processus consiste à exécuter la transition d'état et à stocker les lots de transactions dans Ethereum. Le processus d'exécution a rencontré des limitations en raison de la spécification de l'EVM qui ne prend pas en charge l'exécution parallèle ni l'optimisation de la base de données. Cependant, il existe des projets comme MegaETHetHeikoqui construisent l'environnement d'exécution parallèle, avec un système de preuve optimiste.

De plus, les rouleaux essaient de stocker les lots de transactions plus rapidement en ayant un temps de bloc plus court. Pour Arbitrun, en générant des blocs toutes les 250 millisecondes, ou aussi bas que 100 millisecondes sur des chaînes Orbit configurables, Arbitrum garantit des confirmations de transaction rapides. De plus, la conception d'Arbitrum exploite un modèle de "séquençage" unique au lieu de l'approche conventionnelle de "construction de blocs", permettant un traitement plus rapide en éliminant le besoin pour les transactions d'attendre dans un mempool. Cela peut également éliminer les mauvaises MEV.

4.3.2 Solution2. Système de Preuve Hybride

Les systèmes de preuve hybrides, en particulier ceux exploitant des preuves ZK intégrées aux rollups optimistes, améliorent significativement la finalité des transactions blockchain en réduisant le temps nécessaire pour leur vérification concluante. Les rollups optimistes, tels que ceux utilisés dans le OP Stack de Optimism, dépendent intrinsèquement de l'hypothèse que les transactions sont valides sauf contestation. Cela entraîne la nécessité d'une fenêtre de litige ou de contestation, où les transactions potentiellement invalides peuvent être contestées. Cependant, cette période de contestation introduit des retards dans la finalité des transactions car elle doit être suffisamment longue pour garantir une vérification robuste et permettre toute contestation potentielle.

Zeth, un prouveur de blocs ZK construit sur le zkVM Zero RISC, permet des vérifications de validité immédiates des transactions en fournissant des preuves cryptographiques qu'un bloc de transactions est correct sans révéler les détails des transactions elles-mêmes. Cela réduit la dépendance aux fenêtres de litiges prolongées nécessaires pour les rollups optimistes et raccourcit considérablement le temps de finalité.

Des outils tels que Zeth veillent à ce que les séquences de transactions et les mécanismes de disponibilité des données soient maintenus de manière fiable, et en réduisant la période de défi de potentiellement des jours à des heures, voire des minutes, l'efficacité des solutions de couche 2, telles qu'Optimism, est améliorée. Des projets comme ZKM ont également développé @benjamin.wynn_45604/fusing-metis-zkm-the-first-hybrid-roll-up-on-ethereum-3cd896130f9">hybrid proof system for Metis.

Source: Tweet par zerokn0ledge

5. Regarder vers l'avenir - Est-ce que Optimistic Rollup sera remplacé?

À mon avis, le rollup optimiste ne sera pas remplacé de sitôt. De nombreuses améliorations lui sont apportées, et sa simplicité sera probablement adoptée dans d'autres écosystèmes également. Dans un prochain article, j'essaierai d'approfondir l'état du système de preuve ZK, en discutant des développements récents et des prochaines versions et en les comparant aux rollups optimistes. Cependant, l'adoption de cadres tels que Arbitrum Orbit et OP-Stack s'accélère, et j'espère qu'il y aura une coordination améliorée pour une meilleure infrastructure et des outils dans chaque écosystème.

Un problème que je vois dans l'espace de rollup est la scalabilité. Les projets de couche 1 comme Sei, Sui et Solana développent une infrastructure pour permettre des exécutions de transactions parallèles robustes et une optimisation de la base de données, dans le but de rendre la blockchain plus accessible pour les masses. (Consultez notre article sur les Quatre Piliers sur l'exécution parallèle deSixetSui)Les rollups actuels peuvent ne pas être en mesure de gérer autant de transactions et d'atteindre une finalité rapide comme Sui. Cependant, avec des projets comme Réseau Fuel, MegaETH et Heikoen permettant l'exécution parallèle, nous pouvons nous attendre à des améliorations de performance dans les rollups bientôt.

Avertissement：

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