Ethereum, en tant que l'une des plateformes de blockchain les plus actives actuellement, héberge un grand nombre d'applications décentralisées, allant de la Finance décentralisée (DeFi) aux NFT (jetons non fongibles), l'écosystème est très prospère. Cependant, la prospérité des transactions sur la chaîne s'accompagne également de certains défis inhérents, tels que l'augmentation folle des frais de transaction en raison de la congestion du réseau, l'allongement des temps de transaction et une augmentation du taux d'échec, ce qui affecte fortement l'enthousiasme des participants sur la chaîne.
Pour résoudre les problèmes ci-dessus, tout en préservant les caractéristiques distribuées de la chaîne principale, la communauté adopte principalement une solution d'extension L2. Le principe fondamental de L2 est de déplacer le calcul et les transactions de la chaîne principale (c'est-à-dire L1) vers un réseau de deuxième couche, en ne soumettant que les résultats finaux des transactions à la chaîne principale. Cela permet de rendre les transactions elles-mêmes plus efficaces, avec des frais plus bas, tout en conservant la sécurité de la chaîne principale.
Parmi les solutions L2 les plus connues, on trouve les Rollups, les chaînes latérales, etc.
Les Rollups sont subdivisés en Rollups Optimistes et Rollups Zéro-Connaissance (ZK-Rollups).
OP-Rollups
Commençons par les Optimistic Rollups, qui effectuent tous les calculs de transactions et les mises à jour d'état sur le réseau L2 (ce qui peut accélérer la vitesse des transactions et réduire les frais de transaction), puis publient les données brutes des transactions compressées en lot sur la chaîne principale (ce qui est utilisé pour garantir la validité des transactions). Lors de la soumission, les nœuds L2 supposent par défaut que ces transactions sont toutes valides et ne contiennent pas de transactions malveillantes, ce qui utilise le droit du monde réel : si personne ne peut prouver votre culpabilité, alors vous devez être considéré comme innocent. Ce modèle supprime une grande quantité de vérifications inutiles, ce qui peut considérablement accélérer la vitesse de confirmation des transactions et améliorer l'efficacité des transactions.
Après qu'une transaction ait été soumise par un nœud, si le validateur découvre qu'une transaction pose problème, il peut soumettre une preuve de fraude dans les sept jours. Cette preuve sera vérifiée par un contrat intelligent sur L1. Étant donné que le soumetteur doit clairement indiquer la transaction problématique, le validateur n'a besoin de vérifier que la transaction spécifiée, ce qui permet de prouver rapidement si la transaction est effectivement problématique. Si elle contient vraiment une transaction problématique, alors le Batch auquel appartient cette transaction ainsi que tous les Batch suivants devront être annulés. La chaîne L2 reviendra dans son état global avant l'exécution de la transaction malveillante, et le nœud fautif sera puni (avec confiscation de son dépôt de garantie), tandis que le validateur recevra une récompense.
Si aucune preuve de fraude soumise par les nœuds n'est reçue dans les sept jours, toutes les transactions seront confirmées comme légitimes par le réseau Blockchain.
Actuellement, la "preuve de fraude" semble être un design assez pratique, semblable à l'épée de Damoclès dans les contes mythologiques, sa seule existence est plus utile que d'infliger des punitions réelles avec elle. Le porteur de l'épée peut efficacement dissuader les nuisibles, bien plus que la puissance de combat qu'elle pourrait offrir. À l'heure actuelle, il n'y a presque jamais de nœuds qui soumettent des preuves de fraude, sans parler de prouver réellement que les nœuds ont commis des méfaits. Les raisons sont multiples, par exemple, les projets qui ont mis en œuvre des Op-Rollups ont déjà été largement testés, des punitions sévères entraînent un coût de méfait très élevé, et les pertes économiques et de crédit dues aux méfaits des nœuds sont bien supérieures aux gains dérisoires obtenus par ces méfaits.
En réalité, par rapport aux comportements malveillants des nœuds, les gens rencontrent plus souvent des fluctuations du réseau, des fluctuations ou des interruptions causées par des bugs logiciels. Les inconvénients des Op-Rollups résident principalement dans les problèmes de circulation des fonds dus à une période de contestation allant jusqu'à sept jours, ainsi que dans les risques de centralisation.
ZK-Rollups
Contrairement aux Op-Rollups, qui sont des optimistes nés, les ZK-Rollups nécessitent, lors de la soumission de données on-chain, d'inclure en plus des données compressées elles-mêmes, une preuve de validité. En d'autres termes, les ZK-Rollups effectuent également des transactions off-chain et les regroupent pour les soumettre au réseau principal, mais avant la soumission officielle, une preuve de validité doit d'abord être calculée off-chain.
Le concept de ZK existait en réalité avant la naissance de la Blockchain, mais la complexité du monde réel limite considérablement ses cas d'utilisation, nécessitant souvent d'être restreint à un champ très étroit, par exemple les problèmes de confidentialité entre deux parties spécifiques, et il doit généralement y avoir un vérificateur centralisé, ce qui implique qu'il doit être basé sur un certain degré de confiance. L'avantage de la Blockchain lorsqu'elle applique la technologie ZK réside dans sa capacité à réduire naturellement la complexité au sein des contrats intelligents ; en réalité, il lui suffit de vérifier les données et les calculs sur la Blockchain, et ce que le contrat intelligent ne peut pas faire, il ne peut naturellement pas le vérifier. Ainsi, par rapport à l'approche précédente, les gens n'ont qu'à faire confiance aux contrats intelligents décentralisés, cette confiance n'a pas besoin d'être ancrée à une organisation ou une personne centralisée.
La complexité des ZK-Rollups par rapport aux Op-Rollups réside également dans le fait qu'il est nécessaire de compiler, en fonction des données lors de l'exécution des transactions et de la logique réelle par laquelle les transactions passent, un schéma de circuit logique complexe. Ensuite, à partir de ce schéma de circuit, un prouveur dédié utilise des calculs cryptographiques pour générer un résultat pouvant être vérifié rapidement (ce qui nécessite un certain temps). Étant donné que les calculs mathématiques dépendent d'ordinateurs puissants, il y a généralement des compilateurs et des vérificateurs dédiés pour effectuer ces tâches.
Coût de la couche 2
Alors, il y a une autre question, l'un des objectifs de l'existence des réseaux L2 est de réduire le coût des interactions des utilisateurs sur L1, alors quel est le coût de ces réseaux eux-mêmes ?
Tout d'abord, il y a les Op-Rollups, dont les coûts proviennent principalement de deux sources : d'une part, les frais de transaction nécessaires pour soumettre les données de transaction compressées à L1 ; d'autre part, les coûts d'exploitation des nœuds L2 (y compris leur matériel et leurs bénéfices). En fin de compte, ces coûts seront tous répercutés sur les utilisateurs.
La bonne nouvelle est que le plan EIP-4844 d'Ethereum a considérablement réduit les frais d'interaction entre L2 et la chaîne principale.
En outre, le maintien des nœuds nécessite de verrouiller une grande quantité de fonds, cette partie des fonds ne pouvant pas être utilisée à d'autres fins, ce qui peut amener les investisseurs à manquer des opportunités et à subir des pertes indirectes.
Le coût des ZK-Rollups provient principalement des coûts de calcul, la génération de preuves à divulgation nulle nécessite une grande quantité de ressources de calcul et nécessite le déploiement de matériel spécialisé. De plus, tout comme les Op-Rollups, il doit également supporter les frais de transaction pour soumettre des données sur la chaîne.
De plus, le matériel professionnel dissuade les utilisateurs ordinaires, ce qui rend également le réseau plus centralisé.
Résumé
Que ce soit les Optimistic Rollups ou les ZK-Rollups, ils représentent des réponses clés aux défis d'évolutivité du système Ethereum. Actuellement, les deux solutions sont encore en évolution, et avec la mise en œuvre de mises à jour comme l'EIP-4844 d'Ethereum, le coût de publication des données L2 a considérablement diminué, ce qui libérera davantage le potentiel des deux solutions.
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Série pour Débutants Web3 : Introduction aux Rollups Ethereum
Ethereum, en tant que l'une des plateformes de blockchain les plus actives actuellement, héberge un grand nombre d'applications décentralisées, allant de la Finance décentralisée (DeFi) aux NFT (jetons non fongibles), l'écosystème est très prospère. Cependant, la prospérité des transactions sur la chaîne s'accompagne également de certains défis inhérents, tels que l'augmentation folle des frais de transaction en raison de la congestion du réseau, l'allongement des temps de transaction et une augmentation du taux d'échec, ce qui affecte fortement l'enthousiasme des participants sur la chaîne.
Pour résoudre les problèmes ci-dessus, tout en préservant les caractéristiques distribuées de la chaîne principale, la communauté adopte principalement une solution d'extension L2. Le principe fondamental de L2 est de déplacer le calcul et les transactions de la chaîne principale (c'est-à-dire L1) vers un réseau de deuxième couche, en ne soumettant que les résultats finaux des transactions à la chaîne principale. Cela permet de rendre les transactions elles-mêmes plus efficaces, avec des frais plus bas, tout en conservant la sécurité de la chaîne principale.
Parmi les solutions L2 les plus connues, on trouve les Rollups, les chaînes latérales, etc.
Les Rollups sont subdivisés en Rollups Optimistes et Rollups Zéro-Connaissance (ZK-Rollups).
OP-Rollups
Commençons par les Optimistic Rollups, qui effectuent tous les calculs de transactions et les mises à jour d'état sur le réseau L2 (ce qui peut accélérer la vitesse des transactions et réduire les frais de transaction), puis publient les données brutes des transactions compressées en lot sur la chaîne principale (ce qui est utilisé pour garantir la validité des transactions). Lors de la soumission, les nœuds L2 supposent par défaut que ces transactions sont toutes valides et ne contiennent pas de transactions malveillantes, ce qui utilise le droit du monde réel : si personne ne peut prouver votre culpabilité, alors vous devez être considéré comme innocent. Ce modèle supprime une grande quantité de vérifications inutiles, ce qui peut considérablement accélérer la vitesse de confirmation des transactions et améliorer l'efficacité des transactions.
Après qu'une transaction ait été soumise par un nœud, si le validateur découvre qu'une transaction pose problème, il peut soumettre une preuve de fraude dans les sept jours. Cette preuve sera vérifiée par un contrat intelligent sur L1. Étant donné que le soumetteur doit clairement indiquer la transaction problématique, le validateur n'a besoin de vérifier que la transaction spécifiée, ce qui permet de prouver rapidement si la transaction est effectivement problématique. Si elle contient vraiment une transaction problématique, alors le Batch auquel appartient cette transaction ainsi que tous les Batch suivants devront être annulés. La chaîne L2 reviendra dans son état global avant l'exécution de la transaction malveillante, et le nœud fautif sera puni (avec confiscation de son dépôt de garantie), tandis que le validateur recevra une récompense.
Si aucune preuve de fraude soumise par les nœuds n'est reçue dans les sept jours, toutes les transactions seront confirmées comme légitimes par le réseau Blockchain.
Actuellement, la "preuve de fraude" semble être un design assez pratique, semblable à l'épée de Damoclès dans les contes mythologiques, sa seule existence est plus utile que d'infliger des punitions réelles avec elle. Le porteur de l'épée peut efficacement dissuader les nuisibles, bien plus que la puissance de combat qu'elle pourrait offrir. À l'heure actuelle, il n'y a presque jamais de nœuds qui soumettent des preuves de fraude, sans parler de prouver réellement que les nœuds ont commis des méfaits. Les raisons sont multiples, par exemple, les projets qui ont mis en œuvre des Op-Rollups ont déjà été largement testés, des punitions sévères entraînent un coût de méfait très élevé, et les pertes économiques et de crédit dues aux méfaits des nœuds sont bien supérieures aux gains dérisoires obtenus par ces méfaits.
En réalité, par rapport aux comportements malveillants des nœuds, les gens rencontrent plus souvent des fluctuations du réseau, des fluctuations ou des interruptions causées par des bugs logiciels. Les inconvénients des Op-Rollups résident principalement dans les problèmes de circulation des fonds dus à une période de contestation allant jusqu'à sept jours, ainsi que dans les risques de centralisation.
ZK-Rollups
Contrairement aux Op-Rollups, qui sont des optimistes nés, les ZK-Rollups nécessitent, lors de la soumission de données on-chain, d'inclure en plus des données compressées elles-mêmes, une preuve de validité. En d'autres termes, les ZK-Rollups effectuent également des transactions off-chain et les regroupent pour les soumettre au réseau principal, mais avant la soumission officielle, une preuve de validité doit d'abord être calculée off-chain.
Le concept de ZK existait en réalité avant la naissance de la Blockchain, mais la complexité du monde réel limite considérablement ses cas d'utilisation, nécessitant souvent d'être restreint à un champ très étroit, par exemple les problèmes de confidentialité entre deux parties spécifiques, et il doit généralement y avoir un vérificateur centralisé, ce qui implique qu'il doit être basé sur un certain degré de confiance. L'avantage de la Blockchain lorsqu'elle applique la technologie ZK réside dans sa capacité à réduire naturellement la complexité au sein des contrats intelligents ; en réalité, il lui suffit de vérifier les données et les calculs sur la Blockchain, et ce que le contrat intelligent ne peut pas faire, il ne peut naturellement pas le vérifier. Ainsi, par rapport à l'approche précédente, les gens n'ont qu'à faire confiance aux contrats intelligents décentralisés, cette confiance n'a pas besoin d'être ancrée à une organisation ou une personne centralisée.
La complexité des ZK-Rollups par rapport aux Op-Rollups réside également dans le fait qu'il est nécessaire de compiler, en fonction des données lors de l'exécution des transactions et de la logique réelle par laquelle les transactions passent, un schéma de circuit logique complexe. Ensuite, à partir de ce schéma de circuit, un prouveur dédié utilise des calculs cryptographiques pour générer un résultat pouvant être vérifié rapidement (ce qui nécessite un certain temps). Étant donné que les calculs mathématiques dépendent d'ordinateurs puissants, il y a généralement des compilateurs et des vérificateurs dédiés pour effectuer ces tâches.
Coût de la couche 2
Alors, il y a une autre question, l'un des objectifs de l'existence des réseaux L2 est de réduire le coût des interactions des utilisateurs sur L1, alors quel est le coût de ces réseaux eux-mêmes ?
Tout d'abord, il y a les Op-Rollups, dont les coûts proviennent principalement de deux sources : d'une part, les frais de transaction nécessaires pour soumettre les données de transaction compressées à L1 ; d'autre part, les coûts d'exploitation des nœuds L2 (y compris leur matériel et leurs bénéfices). En fin de compte, ces coûts seront tous répercutés sur les utilisateurs.
La bonne nouvelle est que le plan EIP-4844 d'Ethereum a considérablement réduit les frais d'interaction entre L2 et la chaîne principale.
En outre, le maintien des nœuds nécessite de verrouiller une grande quantité de fonds, cette partie des fonds ne pouvant pas être utilisée à d'autres fins, ce qui peut amener les investisseurs à manquer des opportunités et à subir des pertes indirectes.
Le coût des ZK-Rollups provient principalement des coûts de calcul, la génération de preuves à divulgation nulle nécessite une grande quantité de ressources de calcul et nécessite le déploiement de matériel spécialisé. De plus, tout comme les Op-Rollups, il doit également supporter les frais de transaction pour soumettre des données sur la chaîne.
De plus, le matériel professionnel dissuade les utilisateurs ordinaires, ce qui rend également le réseau plus centralisé.
Résumé
Que ce soit les Optimistic Rollups ou les ZK-Rollups, ils représentent des réponses clés aux défis d'évolutivité du système Ethereum. Actuellement, les deux solutions sont encore en évolution, et avec la mise en œuvre de mises à jour comme l'EIP-4844 d'Ethereum, le coût de publication des données L2 a considérablement diminué, ce qui libérera davantage le potentiel des deux solutions.