De la théorie à la pratique : Based Rollup peut-il réaliser la solution Rollup pilotée par le tri L1 ?

Auteur original : YBB Capital Researcher Ac-Core

Préface:

Ethereum fonctionne sur le principe selon lequel chaque nœud stocke et exécute chaque transaction soumise par l'utilisateur. Afin d'étendre l'ensemble du réseau, Ethereum adopte la solution Rollup. En termes simples, il déplace la plupart du traitement des transactions vers la chaîne secondaire (L2), réduisant ainsi la charge sur le réseau principal Ethereum (L1) et réduisant les frais de transaction. Autrement dit, Rollup = un ensemble de contrats intelligents dans L1 + nœuds de réseau dans L2, c'est-à-dire des contrats intelligents en chaîne et des agrégateurs hors chaîne. Son propre règlement, son propre consensus et la disponibilité des données reposent sur Ethereum lui-même, et il n'est responsable que de l'exécution des transactions. Les nœuds du réseau L2 sont composés de plusieurs parties, dont la plus importante est le trieur, mais actuellement les trieurs de Rollup sont confrontés au problème de la centralisation.

Rollup et Trieur

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 à la reconstruction de l'état de la chaîne (en tant que source de disponibilité des données) sur la couche de disponibilité des données, et publie la preuve d'exactitude de l'exécution hors chaîne sur la couche de règlement (il existe deux types de Rollup. Dans le cas du ZK-rollup, chaque bloc publie une preuve à connaissance nulle ; dans le cas du rollup optimiste, une preuve de fraude n'est publiée qu'en cas de litige). Après EIP-4844, lorsque la publication de données passe aux blobs, cette couche peut être appelée la couche de publication de données. Le contrat intelligent du Rollup vérifie la preuve publiée sur L1, et chaque Rollup disposera d'un ou plusieurs ponts pour permettre la transmission de données entre les chaînes ainsi que les dépôts et les retraits.

Dans la logique d'implémentation de Rollup, le séquenceur est un composant clé. Il est principalement chargé de recevoir les demandes de transaction sur L2, de déterminer leur ordre d'exécution, de regrouper les transactions en lots et enfin de les transmettre au contrat intelligent Rollup sur L1. Il joue un rôle important dans l'amélioration de l'efficacité du traitement des transactions et la réduction des coûts.

Les fonctions et principes de fonctionnement du séquenceur comprennent principalement quatre parties.

1. Réception des transactions : le trieur 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 Ethereum ;

2. Tri des transactions : le trieur est chargé de trier les transactions reçues et de déterminer l'ordre dans lequel elles sont exécutées. Ce processus est similaire à celui que font les mineurs d'Ethereum avant de regrouper les transactions en blocs ;

3. Conditionnement des transactions : le trieur conditionne les transactions triées en lots, qui contiennent des informations récapitulatives de plusieurs transactions ;

4 Soumettre à L1 : Enfin, le trieur soumet le lot de transactions empaqueté au réseau principal Ethereum (L1) pour le règlement et le stockage des données. De cette façon, L1 peut vérifier et stocker les mises à jour de statut sur L2.

Bien que la technologie Rollup offre une solution d'extension efficace, il existe encore quelques problèmes dans la conception et la mise en œuvre du trieur. Le premier et le plus important est le problème de la centralisation. La plupart des projets Rollup reposent actuellement sur des trieurs centralisés, qui sont généralement contrôlés par une ou plusieurs entités. Les risques intuitifs qu'ils entraînent sont le manque de transparence et la défaillance d'un point unique.

Laissant de côté l'explication rigide ci-dessus, la discussion sur la solution de tri décentralisé L2, qu'il s'agisse de la solution L2 de jalonnement de nœuds de pool de tri directement ouverte par Metis sur le marché, ou de la solution de projet indépendant Espresso mentionnée dans les articles précédents de YBB Capital, est essentiellement la distribution du gâteau des bénéfices de tri et l'attente d'un futur espace de spéculation sur le marché, donc la justesse des intérêts et l'orthodoxie sont la clé qu'il est difficile d'éviter.

Contexte historique et conception de Based Rollup

Crédit photo : @drakefjustin

Le concept de Rollup a été proposé pour la première fois par le fondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin, dont l'idée originale était de parvenir à un état d'anarchie totale totalement sans contrainte pour permettre à quiconque d'étendre les transactions sans restrictions. Compte tenu des problèmes ci-dessus avec le trieur actuel, en 2023, le chercheur Ethereum : Justin Drake a proposé une solution basée sur Rollups pour gérer le trieur par Ethereum L1 lui-même, dont le contenu est le suivant (voir le lien étendu 1 pour la source) :

définition:

« Lorsque l'ordre des cumuls est déterminé par la couche de base (L1), nous les appelons cumuls basés sur L1 ou cumuls ordonnés L1. Plus précisément, les cumuls basés sur L1 sont ceux où le proposant L1 suivant peut collaborer avec les chercheurs et les créateurs L1 pour inclure sans autorisation le bloc de cumul suivant dans le bloc L1 suivant. »

avantage:

• Vivacité : le rollup basé bénéficie des mêmes garanties de vivacité que le rollup L1. Veuillez noter que la vivacité du rollup non basé avec des trappes de secours sera réduite (la trappe de secours est un mécanisme de sécurité dans Rollup qui permet aux utilisateurs de retirer en toute sécurité des ressources du L2 vers la chaîne principale du L1 lorsque des problèmes surviennent dans le système Rollup. Elle est similaire à une sortie de secours) ;

Garanties de règlement plus faibles : les transactions Escape Pod doivent attendre un délai d’expiration avant que le règlement ne soit garanti ;

MEV basé sur la censure : les rollups avec trappes d'évacuation sont vulnérables aux MEV défavorables dus à la censure du séquenceur à court terme pendant les délais d'attente ;

Les effets de réseau sont menacés : les sorties massives déclenchées par des défaillances de la vivacité du trieur (comme une attaque 51% sur un mécanisme de tri PoS décentralisé) détruiront les effets de réseau de Rollup. Notez que contrairement à L1, Rollup ne peut pas utiliser le consensus social pour récupérer gracieusement des défaillances de la vivacité du trieur. Les sorties massives sont l'épée de Damoclès dans toutes les conceptions Rollup non basées connues ;

Pénalité de gaz : les transactions réglées via une trappe d'évacuation entraînent souvent une pénalité de gaz pour leurs utilisateurs (par exemple en raison d'une compression de données sous-optimale lorsque les transactions ne sont pas regroupées).

• Décentralisation : le rollup basé sur la décentralisation hérite de la décentralisation de L1 et réutilise naturellement l'infrastructure de recherche-création-proposition de L1. Les chercheurs et les créateurs de L1 sont incités à inclure des blocs de rollup dans leurs blocs L1 pour extraire le MEV de rollup. Cela incite à son tour les proposants de blocs L1 à regrouper les blocs de rollup sur L1.

• Simplicité : le tri par cumul basé sur les résultats est le plus simple, voire même beaucoup plus simple que le tri centralisé. Le tri par cumul basé sur les résultats ne nécessite pas de vérification des signatures du trieur, ne nécessite pas de trappes d'évacuation et ne nécessite pas de consensus PoS externe.

Note historique : En janvier 2021, Vitalik a qualifié d'anarchie complète les schémas basés sur l'ordre L1, qui risquaient de soumettre plusieurs blocs de cumul en même temps, ce qui entraînait un gaspillage de gaz et de travail. Le schéma actuel de séparation Proposer-Builder (PBS) permet un ordre L1 strictement contrôlé, avec au plus un bloc de cumul par bloc L1, et aucun gaspillage de gaz. Lorsque le bloc n+1 de cumuls (ou n+k pour k >= 1) contient une preuve SNARK pour le bloc n, le gaspillage de travail de preuve de cumul ZK peut être évité.

• Coût : le cumul basé sur le cloud n'entraîne aucun coût en gaz : il n'est pas nécessaire de vérifier les signatures des trieurs décentralisés ou centralisés. La simplicité du cumul basé sur le cloud réduit les coûts de développement, raccourcit le temps de publication et réduit l'exposition aux vulnérabilités du code. Le tri basé sur le cloud ne nécessite pas non plus de jetons, ce qui évite la charge réglementaire des trieurs basés sur des jetons.

• Alignement économique L1 : les MEV provenant de Based Rollup circulent naturellement vers le L1 sur lequel ils sont basés. Ce flux renforce la sécurité économique du L1 et, en cas de destruction du MEV, augmente la rareté économique des jetons natifs du L1. Cet alignement économique étroit avec le L1 peut contribuer à renforcer la légitimité du Based Rollup. Il est important de noter que, malgré le sacrifice des revenus du MEV, le Based Rollup conserve la possibilité de générer des revenus à partir des frais de congestion du L2 (tels que les frais de base du L2 sous la forme d'EIP-1559).

• Souveraineté : malgré la délégation de la commande à L1, Based Rollup conserve sa souveraineté. Based Rollup peut avoir un jeton de gouvernance, collecter des frais de base et peut utiliser le produit de ces frais de base lorsque cela est approprié (comme Optimism pour financer des biens publics).

défaut:

• Pas de revenus MEV : le cumul basé abandonne le MEV à L1, limitant ses revenus aux frais de base. Contre toute attente, cela peut augmenter les revenus totaux du cumul basé. La raison en est que le paysage du cumul semble être celui du gagnant qui rafle tout, et le cumul gagnant peut tirer parti de la sécurité, de la décentralisation, de la simplicité et de la cohérence du cumul basé pour atteindre la domination et, en fin de compte, maximiser les revenus.

• Commandes restreintes : déléguer la commande au niveau L1 réduit la flexibilité de la commande. Cela rend certains services de commande plus difficiles, voire impossibles à mettre en œuvre :

Préconfirmation : la préconfirmation rapide n'est pas un problème pour la commande centralisée et peut être obtenue avec un consensus PoS externe. La préconfirmation rapide avec la commande L1 est un problème ouvert avec de nombreuses directions de recherche prometteuses, notamment EigenL, les listes d'inclusion et les obligations de construction.

Premier arrivé, premier servi (FCFS) : il n'est pas certain que l'ordre FCFS de type Arbitrum puisse être implémenté sur le cumul basé. EigenL peut fournir une superposition FCFS pour le cumul basé ordonné L1.

nom:

Le nom « Based Rollup » vient de sa proximité avec la chaîne de base (Base L1). Cela entre en conflit avec la chaîne de base récemment annoncée par Coinbase, ce qui est une étrange coïncidence. En fait, Coinbase a partagé deux objectifs de conception dans son annonce de Base :

• Absence de jeton : « Nous n’avons pas l’intention d’émettre un nouveau jeton de réseau. »

• Décentralisation : « Nous […] prévoyons de décentraliser progressivement la blockchain au fil du temps. »

Base peut parvenir à une décentralisation sans jeton en devenant un Based Rollup.

Source de l'image : @jchaskin 22

En théorie, Based Rollup permet à quiconque de s'étendre au bloc Rollup et de publier les modifications de statut de transaction triées sur L1 pour extraire MEV de L2, de sorte que tout le tri et la sécurité soient fournis par Ethereum L1. Cela peut contourner le consensus de preuve d'enjeu externe et les exigences de jeton d'un Rollup spécifique. Dans le même temps, par rapport à d'autres Rollups qui sont essentiels pour assurer la sécurité des actifs, la fonction de trappe de secours peut être supprimée dans la vision de Based Rollup. Le processus nécessite uniquement que les transactions sur le Rollup soient effectuées sans problème tout en assurant le fonctionnement sûr d'Ethereum.

Taiko Labs sur le cumul basé sur

Source de l'image : site officiel de Taiko

Taiko Labs est l'équipe principale qui développe et promeut Based Rollup, qui est le projet Taiko Labs dans la solution d'extension de deuxième couche d'Ethereum. Sa vision est de résoudre le problème d'évolutivité du réseau principal Ethereum grâce à des technologies innovantes telles que Based Rollup. Il présente trois caractéristiques principales :

1. Complètement équivalent à l'EVM ZK-EVM (Type 1) d'Ethereum : le zkEVM (Type 1) utilisé est entièrement compatible avec Ethereum, et les développeurs peuvent migrer de manière transparente des applications décentralisées (dApps) entre Ethereum et Taiko sans se soucier du risque d'échec de l'exécution des contrats intelligents ;

2. Open source : l'intégralité du code source de Taiko est accessible au public sur GitHub et peut être consulté, créé ou modifié par n'importe qui. Ce modèle open source garantit que le développement de la technologie blockchain ne se limite pas aux efforts d'une petite équipe, mais couvre également les communautés et les développeurs du monde entier ;

3. Décentralisation complète : en plus d'assurer une compatibilité élevée avec EVM, Taiko s'est également engagé à réaliser une décentralisation complète du protocole. Taiko prévoit de soumettre des blocs et de générer des zkP via des proposants et des validateurs décentralisés pour garantir la nature décentralisée du système.

Taiko s'efforce de construire un type 1 entièrement équivalent à Ethereum

ZK-EVM, qui est la recherche d'une équivalence complète et sans compromis avec Ethereum mentionnée par Vitalik Buterin dans Les différents types de ZK-EVM (voir le lien étendu 2). Son objectif est d'être entièrement compatible avec Ethereum pour vérifier les blocs Ethereum (au moins la couche d'exécution vérifiable, excluant le consensus de la chaîne de balises mais incluant toutes les transactions, les contrats intelligents et la logique de compte, et ne remplacera pas les hachages, les arbres d'état/transaction et autres logiques de consensus), donc par rapport aux autres types, le type 1 est le plus complexe et le plus difficile à approcher de la solution native.

Source de l'image : Vitalik Buterin : Les différents types de ZK-EVM

Autres structures principales :

Rollup compétitif (BCR – Base Competitive Rollup)

Il s'agit d'une solution d'extension de blockchain innovante 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, améliorant ainsi les performances et la décentralisation de l'ensemble du réseau. Le résumé général est le suivant.

• Caractéristiques

Concours ouvert : permettez à tout participant qualifié de concourir pour soumettre des blocs et générer des preuves. Ce mécanisme ouvert réduit le contrôle centralisé et améliore la décentralisation du réseau. Les concurrents gagnent des récompenses et des frais de transaction en fournissant de meilleurs services ;

Extension efficace : elle peut améliorer efficacement l'efficacité de la génération et de la vérification des blocs. Plusieurs concurrents peuvent travailler en parallèle, évitant ainsi les goulots d'étranglement à point unique, améliorant la vitesse de traitement des transactions et les capacités d'extension du réseau ;

Sécurité : La capacité du système à résister aux attaques est améliorée grâce à un mécanisme de compétition multipartite. Les blocs et les preuves générés par la compétition multipartite augmentent la transparence et la sécurité du système, ce qui le rend difficile à contrôler ou à attaquer par une seule entité.

• Avantage

Compatibilité EVM : BCR est entièrement compatible avec la machine virtuelle Ethereum (EVM), permettant aux contrats intelligents Ethereum existants et aux applications décentralisées (DApps) d'être facilement migrés vers BCR sans modifications majeures ;

Débit élevé : Étant donné que BCR peut traiter les transactions et générer des blocs en parallèle, le débit du réseau est considérablement amélioré, capable de gérer des volumes de transactions plus élevés, réduisant ainsi les coûts de transaction et les retards ;

Décentralisation : Grâce à la génération de blocs décentralisés et aux mécanismes de preuve, la nature décentralisée du réseau est assurée, réduisant ainsi le risque d'être contrôlé par des entités centralisées.

• Inconvénients

Complexité accrue : la complexité du système nécessite des algorithmes et des protocoles complexes pour coordonner la génération et la vérification des blocs entre plusieurs concurrents. La complexité des contrats intelligents peut nécessiter une logique supplémentaire pour gérer les résultats de la concurrence.

Problèmes potentiels : Dans le cadre du mécanisme de concurrence du BCR, lorsque plusieurs concurrents calculent et soumettent des blocs en même temps, les frais peuvent augmenter. Les utilisateurs peuvent être confrontés à des frais de transaction plus élevés lorsqu'ils utilisent le BCR pour les transactions, en particulier lorsque le réseau est occupé ou que la concurrence est féroce. Dans le même temps, les grands nœuds disposant de ressources abondantes peuvent avoir un avantage dans la concurrence, ce qui entraîne une centralisation.

Rollup de boosters basé sur BBR

Booster est un participant spécial de BBR. Il est 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. Son rôle réel est de séparer l'exécution et le stockage, de maintenir l'exécution L2 tandis que L1 reste décentralisée et de maintenir la cohérence de l'adresse des contrats intelligents sur L1 et tous les BBR.

Dans le même temps, le BBR doit également faire face à des défis tels que la complexité accrue du système, la consommation de ressources et la centralisation potentielle. À l'avenir, le BBR devra encore être optimisé et étendu pour répondre aux besoins de la technologie blockchain en constante évolution.

Source de l'image : Taiko Labs

Conclusion

D'après l'observation générale actuelle, le Based Rollup peut être considéré comme un énorme changement dans la méthode d'expansion de la deuxième couche d'Ethereum. Le tri du Rollup est directement confié au proposant de la première couche, et la conception de séparation du proposant et du constructeur est utilisée pour permettre à la première couche d'effectuer tous les rôles de tri pour le Rollup. Dans le même temps, le MEV est également étendu, de sorte que les chercheurs L2 peuvent envoyer des paquets de transactions aux constructeurs L2, qui sont également des chercheurs L1, et ces blocs L2 complets deviennent alors une partie des blocs L1, et sont finalement traités par les constructeurs L1 et le réseau principal Ethereum.

Il reste à vérifier si le Based Rollup peut être considéré comme la solution finale au Rollup, mais il est indéniable qu'il s'agit d'une innovation majeure dans l'expansion de la deuxième couche d'Ethereum à ce stade, offrant une solution d'expansion plus sûre et décentralisée. Si la même réflexion est introduite dans l'écosystème Bitcoin, par rapport à la VM native et décentralisée implémentée par Ethereum avec une forte évolutivité, sa difficulté de mise en œuvre est compréhensible, de sorte que l'ensemble de l'industrie a encore un long chemin à parcourir pour résoudre le problème d'une expansion véritablement décentralisée.

Liens d'extension :

【 1 】 Rollups basés sur des super pouvoirs issus du séquençage L1 https://ethresear.ch/t/based-rollups-superpowers-from-l1-sequencing/15016/1

【2】Les différents types de ZK-EVM https://vitalik.eth.limo/general/2022/08/04/zkevm.html

Articles de référence :
【1】Le jeu du crédit : Les rollups contrôlés par des multi-signatures et des comitéshttps ://mp.weixin.qq.com/s?__biz =Mzk0OTYwMDM1Mg==mid=2247486544idx=1sn=7a0ee8eb1d32e6ef0bd08354986c0a1fsource=41#wechat_redirect

【2】Rapport de recherche Taiko : solution Ethereum Layer 2 pour une extension transparente et une compatibilité totalehttps http://www.panewslab.com/zh/articledetails/id09jfto.html

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