1. Polémique sur « Qu’est-ce qu’Ethereum L2 »

Le mois dernier, Dankrad a tweeté : « S'il n'utilise pas Ethereum comme couche de disponibilité des données (DA), ce n'est pas le Rollup d'Ethereum, et donc ce n'est pas le L2 d'Ethereum. Il a également déclaré que les canaux plasma et étatiques sont considérés comme L2. mais Validium ne l'est pas. Après que Dankrad ait publié son opinion, de nombreux constructeurs et chercheurs dans le domaine L2 ont commencé à la remettre en question. De nombreux projets L2 n'utilisent pas Ethereum comme couche de disponibilité des données pour réduire les coûts. Si ces projets ne sont pas inclus dans la liste L2, cela aura un impact significatif sur ces projets d'expansion du réseau. De plus, certains soutiennent que si le Validium ne compte pas comme L2, alors le Plasma ne devrait pas non plus le faire.

Ainsi, si vous approfondissez la documentation d’Ethereum, vous remarquerez peut-être qu’elle ne sait pas clairement si Validium est une plate-forme L2 ou non. Mais ils mentionnent que le Validium est plus sûr que le Plasma car ils utilisent des preuves d'efficacité. Cela semble contredire le point de vue de Dankred, qui estime que Plasma est plus sécurisé que Validium à certains égards, car les utilisateurs peuvent quitter en utilisant des états antérieurs, que Validium ne peut pas prendre en charge. Il n’y a donc pas de réponse définitive quant à savoir si les plasmas et les validiums doivent être inclus dans la L2.

Cependant, L2BEAT a appliqué un filtre « Afficher uniquement le rollup » sur son site Web, permettant aux utilisateurs de filtrer tous les projets qui n'utilisent pas Ethereum comme couche DA. Le débat sur L2 et Rollup va au-delà de cela. Nous avons également entendu de nombreuses opinions différentes, telles que « La disponibilité des données est un terme déroutant, la publication des données est meilleure », « Le Classic Rollup est également un Rollup souverain », « Le Rollup souverain n'est pas du tout un Rollup », etc.

Alors, au lieu de nous attarder sur ces définitions, concentrons-nous sur un sujet plus significatif : quel type d’Ethereum L2 voulons-nous ?

2. Quel type d’Ethereum Rollup souhaitons-nous ?

Par définition, la couche 2 est une blockchain indépendante qui étend Ethereum et hérite des garanties de sécurité d’Ethereum.

Les problèmes de sécurité d’Ethereum Rollup sont sous-estimés. Nous espérons que Rollup améliorera la sécurité et qu'il y aura davantage de blockchains modulaires personnalisées pour les applications.

Voici les fonctionnalités que nous souhaitons avoir dans une solution de couche 2 :

  • Premièrement, nous voulons que L2 soit capable de faire évoluer Ethereum, ce qui signifie que L2 doit disposer d’un pont de vérification vers Ethereum, permettant aux utilisateurs de transférer des actifs entre L2 et Ethereum et de recevoir la sécurité d’Ethereum. Par exemple, je peux utiliser mon ETH sur Arbitrum L2 pour certaines transactions à un coût relativement faible tout en conservant la sécurité d'Ethereum.

  • Deuxièmement, nous espérons que L2 pourra atteindre une sécurité ultra-élevée en héritant de la sécurité d’Ethereum.

  • Premièrement, nous espérons que L2 pourra hériter de la sécurité d’Ethereum. La meilleure façon d’y parvenir est d’utiliser Ethereum comme couche de disponibilité des données (DA), en tant que Rollup pour Ethereum. Idéalement, nous aimerions faire du nœud L2 un nœud sans confiance et n'avons besoin que de faire confiance à Ethereum pour garantir pleinement la sécurité du Rollup.

  • Deuxièmement, nous espérons que Rollup pourra hériter de l’activité d’Ethereum. Les utilisateurs devraient pouvoir exécuter Rollup eux-mêmes même si le nœud Rollup ne fonctionne pas, ou au moins avoir un moyen de quitter L2 et de récupérer les fonds vers L1.

  • De plus, nous espérons également que Rollup pourra hériter de la décentralisation et de la résistance à la censure d’Ethereum.

2.1 Hériter de la sécurité Ethereum

Afin de mieux hériter de la sécurité d’Ethereum (ETH), Ethereum doit être utilisé non seulement pour la disponibilité des données et l’ordre des transactions, mais également pour le règlement. La couche Rollup est responsable de l'exécution des transactions et des transitions d'état. Règlement en Ethereum via preuve de fraude ou preuve de validité.

Comme vous pouvez le voir dans le diagramme, les rôles des nœuds Rollup peuvent être divisés en 2-3 types différents : Sequencer, Proposer et ZK prouver.

  • Sequencer joue un rôle important dans Rollup, qui regroupe les transactions et les soumet au réseau Ethereum, en utilisant Ethereum pour garantir la disponibilité des données et l'ordre des transactions.

  • Dans le même temps, le proposant exécute ces transactions et génère le dernier état du Rollup, puis soumet la racine Merkle du nouvel état à Ethereum. S'il s'agit d'un cumul optimiste et que personne ne le conteste dans le délai spécifié, alors la racine de l'état sera acceptée et la transaction sera confirmée.

  • Dans le cas de ZK Rollup, le prouveur génère une preuve sans connaissance prouvant la validité de la racine d'état. Une fois le ZKP soumis et confirmé sur Ethereum, la transaction sera également confirmée.

Par conséquent, une fois toutes ces données validées et confirmées sur Ethereum, annuler la transaction du rollup nécessite de restaurer Ethereum, héritant ainsi des garanties de sécurité d’Ethereum. De plus, ces trois rôles sont parfois joués par le même nœud. Dans certains protocoles, tels que Optimism, le séquenceur soumet à la fois le lot de transactions et la racine de l'état Merkle.

Un autre problème lié à la sécurité est la vérification de l'état du Rollup. Comme mentionné précédemment, Optimistic Rollup utilise une preuve de fraude, tandis que ZK Rollup utilise une preuve de validité, telle qu'une preuve de connaissance nulle.

  • L’avantage d’utiliser des preuves de fraude telles que Optimism et Arbitrum est que Rollup peut être équivalent à la machine virtuelle Ethereum (EVM). Cependant, les utilisateurs doivent vérifier la chaîne pour protéger leurs fonds, et la confirmation finale des transactions est plus lente en raison de sa longue période de contestation d'environ 7 jours.

  • ZK Rollup, comme Starknet, zkSync, Scroll et Polygon zkEVM, offre une sécurité renforcée en utilisant des preuves sans connaissance pour prouver que l'état a été correctement calculé. Une fois ZKP vérifié sur L1, la transaction sera complétée immédiatement. Cela ne prend que quelques minutes ou tout au plus quelques heures, beaucoup plus rapide qu'un Rollup optimiste. Cependant, ZK Rollup n'est généralement pas entièrement équivalent à EVM.

Du point de vue de la sécurité, les preuves sans connaissance fonctionnent mieux. Ils s’appuient sur des mécanismes cryptographiques sans confiance pour la vérification de l’état, plutôt que sur l’honnêteté des participants incités comme des rollups optimistes. Mais les frais de transaction peuvent être plus élevés et ne pas être entièrement équivalents à l’EVM. Par conséquent, le choix de celui à utiliser dépend des objectifs du réseau.

Dans certains cas, une approche hybride peut combiner les fonctionnalités des deux cumuls. Un nouveau projet appelé Morphism utilise les preuves de validité ZK pour répondre aux défis des conceptions de cumul optimistes, ce qui peut réduire la fenêtre de défi de 7 jours à 1 jour et réduire les coûts DA. La pile OP a également exploré l'utilisation de ZKP pour prouver les programmes défectueux d'Optimism.

Cependant, l'évolutivité de Rollup pose d'énormes problèmes de sécurité. Lorsque Rollup a besoin de corrections de bogues urgentes ou doit être mis à niveau pour prendre en charge de nouvelles fonctionnalités, il est parfois nécessaire de mettre à niveau le contrat intelligent Rollup sur Ethereum. Il est donc crucial de savoir qui contrôle ces contrats intelligents.

  • Pour de nombreux rollups, les clés du contrôle des mises à niveau sont détenues par les membres de l'équipe principale. En théorie, ces membres ont la capacité de voler les fonds des utilisateurs grâce à l'utilisation de mécanismes d'escalade. Comme le dit Vitalic, c'est comme une « porte dérobée » pour les développeurs.

  • Pour éviter ce problème, la possibilité de mise à niveau peut être désactivée. Par exemple, Fuel V1 désactivait la mise à niveau, mais chaque itération de mise à jour nécessitait le redéploiement des contrats intelligents et les utilisateurs devaient migrer manuellement leurs actifs vers la nouvelle version. Ce processus est similaire au démarrage d’un nouveau projet, ce qui entraîne une liquidité fragmentée et une flexibilité considérablement réduite.

  • Une meilleure approche consisterait à utiliser un DAO pour les mises à niveau de gouvernance et à définir un délai pour permettre aux utilisateurs qui ne sont pas d'accord avec la mise à niveau de quitter avant qu'elle ne se produise. Cela ajoute certaines hypothèses de sécurité DAO au Rollup, telles que l'hypothèse de la majorité honnête.

Dans l’ensemble, afin d’hériter de la sécurité d’Ethereum, nous recommandons à Rollup d’utiliser Ethereum pour la disponibilité des données, l’ordre des transactions et le règlement. Pour la vérification d’état, l’utilisation de preuves sans connaissance est plus fiable. Si nous voulons prendre en charge l'évolutivité, il est préférable d'utiliser un DAO pour gérer les mises à niveau et donner aux utilisateurs suffisamment de temps (par exemple 30 jours) pour quitter.

2.2 Hériter de la capacité de survie d'Ethereum

Parlons maintenant de la façon d’hériter de la vivacité d’Ethereum.

Nous espérons que même si le sérialiseur et le proposant actuels tombent en panne, avec l'aide du réseau principal Ethereum, les utilisateurs pourront toujours recréer l'état L2 et maintenir Rollup en cours d'exécution, ou au moins il y aura un moyen pour les utilisateurs de quitter L1 sans confiance.

  • Cependant, nous avons constaté que de nombreux rollups existants ne disposent pas jusqu'à présent de ce mécanisme, tels que Optimism, zkSync Era et Base. Donc, si cela se produit, Rollup cessera de fonctionner et tout le monde perdra ses fonds sur L2.

  • Certains rollups permettent aux utilisateurs de forcer un retrait et de retirer leurs fonds sur L1 en soumettant une preuve de fonds Merkle ou ZK sur L2.

  • Mais certains Rollups ne vous permettent pas de retirer des actifs à l'exception du collatéral, ce qui signifie que vos actifs locaux L2 ne peuvent pas être retirés. Si vous échangez votre garantie contre des jetons NFT ou LP, vous ne pourrez peut-être pas les récupérer sur Ethereum L1.

  • Des rollups comme dYdX vous permettent d'imposer la conversion des actifs natifs L2 en garantie, puis de les retirer sur L1.

  • Certains Rollups prennent également en charge le retrait des NFT vers L1.

  • Une meilleure solution serait de permettre aux utilisateurs de devenir également des séquenceurs et des proposants pour que le Rollup continue de fonctionner. Par exemple, Polygon zkEVM utilise le séquenceur sans licence. Arbitrum permet aux utilisateurs de forcer l'inclusion des transactions dans un cumul en les envoyant à L1 (il y a un délai d'un jour pour cela). De plus, n'importe qui peut devenir proposant après que le proposant actuel de la liste blanche soit inactif pendant 6 jours consécutifs.

En fait, l’activité est également liée au degré de décentralisation. Si les nœuds Rollup sont mieux décentralisés et résistants à la censure, Rollup aura une meilleure activité.

Par conséquent, pour améliorer la capacité de survie de Rollup, nous proposons des nœuds décentralisés qui permettent aux utilisateurs de commander et de proposer eux-mêmes des transactions en cas d'échec.

2.3 Hériter de la décentralisation et de la résistance à la censure d'Ethereum

La recherche sur la décentralisation Rollup se concentre principalement sur le séquenceur décentralisé.

  • Aujourd'hui, presque tous les réseaux Rollup utilisent uniquement un séquenceur centralisé. Les séquenceurs ont la capacité de rejeter les transactions des utilisateurs et d'extraire le MEV de manière malveillante, ce qui peut nuire financièrement aux utilisateurs. De plus, l’utilisation d’un seul séquenceur manque de résistance à la censure.

  • Par conséquent, l’une des approches prometteuses explorées par Rollup pour implémenter un séquenceur décentralisé est un séquenceur décentralisé PoS sans autorisation. Cette méthode est utilisée dans Morphism Rollup, où le séquenceur est sélectionné en fonction des règles POS et exécute un algorithme de consensus basé sur BFT pour parvenir à un consensus sur le lot de transactions. Certains autres rollups tentent d'utiliser la méthode d'élection des leaders pour élire un séquenceur de leaders à chaque époque.

  • Une autre méthode consiste à utiliser les enchères MEV. À chaque époque, les participants enchérissent en fonction du profit qu'ils attendent des frais de transaction et du MEV qu'ils peuvent retirer en tant que séquenceur. Le gagnant paie le montant de son offre à la trésorerie Rollup et obtient le droit d'ordonner des transactions et de capturer tous les bénéfices au cours de cette période.

  • La preuve d'efficacité de Polygon est une autre approche où n'importe qui peut devenir séquenceur ou agrégateur. Le séquenceur doit payer des frais supplémentaires pour éviter les attaques de spam lorsqu'il propose des lots de transactions à Ethereum L1. L'agrégateur vérifie les transactions par lots émises par le séquenceur, et le premier agrégateur à soumettre le certificat de validité recevra les jetons déposés par le séquenceur. Cependant, les ressources informatiques des agrégateurs en retard peuvent être gaspillées.

  • Dans l'approche du séquenceur partagé, un groupe de nœuds fournit des services de séquençage à plusieurs Rollups. Rollup se connecte à un réseau de séquenceurs partagé pour gérer l'ordre des transactions et la génération de blocs. Les pools de séquenceurs partagés sont décentralisés (ils exécutent des protocoles de consensus pour convenir des transactions et soumettre des lots de transactions)

Toutes ces technologies pour séquenceurs décentralisés en sont encore à leurs balbutiements et continuent d’évoluer. Par conséquent, nous ne pouvons fournir qu’une évaluation neutre pour le moment.

Les prouveurs ZKP peuvent être aussi décentralisés et sans autorisation que la preuve d'efficacité de Polygon, car ils ne peuvent pas effectuer de MEV et sont difficiles à agir de manière malveillante.

En résumé, nous avons besoin de sérialiseurs et de prouveurs décentralisés pour améliorer la décentralisation et la résistance à la censure de Rollup.

Outre les problèmes de sécurité, de nombreux autres facteurs doivent être pris en compte. Voici quelques questions connexes :

  • Comment équilibrer les incitations du séquenceur et du prouveur ZKP ? Le séquenceur peut exécuter MEV, mais pas le prouveur. Ce mécanisme incite les gens à devenir sérialiseurs. Cependant, nous avons en réalité besoin de plus de prouveurs que de séquenceurs, car la génération de preuves sans connaissance nécessite plus de puissance de calcul que le packaging de transactions. Alors, comment équilibrer les incitations entre les deux ? Je pense que nous devons concevoir un modèle de frais dynamiques et un modèle d’incitation intelligents.

  • Après la mise à niveau EIP4844, Rollup utilisera des blobs pour stocker les données, et les données blob ne seront enregistrées sur Ethereum que pendant 1 à 3 mois, cela affectera-t-il donc Rollup ? Ma réponse est oui, je pense qu’il y aura un petit impact, mais il sera facile à corriger. Les données historiques de Rollup peuvent être téléchargées vers un stockage décentralisé pour l'archivage. Si tous les nœuds de Rollup sont hors ligne (en particulier dans la situation actuelle d'un seul sérialiseur), les utilisateurs devront télécharger les données historiques du système de stockage décentralisé et les combiner avec les données blob d'Ethereum L1 pour reconstruire l'état.

  • Comment réduire les frais de transaction Rollup ? Lors de la conception de Rollup, de nombreux compromis ont été nécessaires entre sécurité, décentralisation et rentabilité. Par exemple, nous utilisons ZKP pour vérifier l’état afin d’améliorer la sécurité, mais cela nécessite plus de puissance de calcul et rend également les transactions plus coûteuses. Il s’agit d’un compromis entre sécurité et coût. Certains ZK Rollups utilisent des preuves récursives pour agréger les ZKP pour plusieurs lots de transactions, puis soumettre les preuves agrégées à L1. Cela peut permettre d'économiser les coûts de gaz sur Ethereum et de réduire les frais de transaction L2, mais cela allongera également le délai de confirmation finale de la transaction.

Résumer

Pour résumer, revenons à notre question initiale, quel type d’Ethereum Rollup voulons-nous ?

  • Premièrement, nous espérons que Rollup héritera non seulement de la sécurité d’Ethereum, mais également de sa capacité de survie, de sa décentralisation et de sa résistance à la censure.

  • En pratique, il est très difficile de créer un cumul L2 qui n'introduit pas d'hypothèses de confiance supplémentaires, car l'évolutivité, les sérialiseurs décentralisés et une configuration fiable de preuves sans connaissance peuvent tous impliquer des hypothèses de confiance supplémentaires. On ne peut pas dire que L2 Rollup hérite entièrement de la sécurité de l’ETH sans faire confiance à aucun nœud L2 Rollup.

  • Pour une meilleure sécurité. La mise à niveau du contrat intelligent L1 Rollup devrait être régie par le DAO, avec des délais fixés pour laisser aux utilisateurs suffisamment de temps pour quitter s'ils n'acceptent pas la mise à niveau. Cependant, cette approche introduit également des hypothèses de sécurité DAO dans le système.

  • Enfin et surtout, au lieu d'utiliser un seul sérialiseur, utilisez un sérialiseur décentralisé pour une meilleure capacité de survie, décentralisation et résistance à la censure.

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