Principaux points à retenir:

• Rollup est une technologie qui déplace la tâche de séquençage des transactions de la chaîne principale d'Ethereum (Layer 1) vers la couche 2, où les transactions sont exécutées. Ces transactions sont ensuite réglées et validées sur la couche 1, héritant ainsi des forces principales d'Ethereum en matière de sécurité et de décentralisation tout en améliorant considérablement les performances sur la couche 2.
• Taiko, un zkEVM de Type-1, introduit deux cadres innovants - Based Contestable Rollup (BCR) et Based Booster Rollup (BBR) - qui étendent considérablement les avantages techniques de Based Rollup. BCR renforce la sécurité du réseau grâce à un système multi-preuve et des mécanismes de résolution de conflits, tandis que BBR améliore la scalabilité en utilisant le sharding pour l'exécution des transactions et le stockage des données.
• Puffer UniFi, un protocole de ré-empilement construit sur Eigenlayer, réalise le séquençage des transactions basé sur la couche 1, la pré-confirmation et les opérations de Rollup inter-chaînes, simplifiant le développement de chaînes dédiées. Ces innovations surmontent certaines des limitations traditionnelles de Based Rollup, garantissant que la valeur est restituée à la couche fondamentale d'Ethereum.
• Bien que Based Rollup en soit encore à ses débuts et qu'il fasse face à des défis techniques ainsi qu'à la concurrence d'autres méthodes de séquençage, ses points forts en matière de sécurité, de décentralisation et de simplicité en font une direction prometteuse pour le développement futur de la technologie Rollup. Il a le potentiel d'ouvrir la voie à une approche plus décentralisée et innovante de la conception du Rollup.

En tant que solution technique qui intègre la fonctionnalité de séquençage des transactions de L2 dans L1, Based Rollup a rapidement été adopté par des protocoles tels que Taiko et Puffer Finance depuis sa proposition par le chercheur de la Fondation Ethereum, Justin Drake, en mars 2023, et continue d'évoluer. Cet article offre une plongée profonde dans sa mécanique, ses avantages uniques et ses défis actuels tout en explorant son potentiel pour façonner l'avenir de la technologie blockchain.

Les antécédents et le fonctionnement de la technologie Based Rollup

Contexte : Layer 2, Rollup et Séquenceurs

La communauté de la blockchain a appris par expérience qu'il est difficile de mettre à l'échelle Ethereum sans compromettre sa sécurité et sa décentralisation. Les développeurs conviennent que déplacer l'exécution des transactions vers la couche 2 (L2) soulagera la chaîne principale (couche 1) des demandes de débit élevées. La technologie Rollup est au cœur de cette solution.

En termes simples, Rollup se compose d'un ensemble de contrats intelligents sur la couche 1 et de nœuds réseau sur la couche 2. La couche 2 gère l'exécution des transactions, tandis que la couche 1 est responsable du règlement, du consensus et de la vérification des données, garantissant la sécurité des transactions. Cette approche réduit considérablement la charge sur la chaîne principale d'Ethereum en déchargeant de nombreuses transactions vers la couche 2, réduisant les frais de transaction et ouvrant la voie à une adoption plus large de la blockchain.

Les Rollups se divisent généralement en deux catégories : ZK Rollup et Optimistic Rollup.

ZK Rollup vérifie les transactions hors chaîne à l'aide de preuves de connaissance zéro, offrant une sécurité et une confidentialité élevées, mais nécessite un déploiement complexe et des ressources matérielles importantes. En revanche, Optimistic Rollup adopte une approche plus optimiste, ne nécessitant qu'une preuve de fraude en cas de litige. Cela rend Optimistic Rollup plus rentable et efficace en termes de vérification, mais prolonge les délais de résolution des litiges et de retrait.

Dans un système Rollup, le séquenceur est un composant essentiel des nœuds du réseau de couche 2, responsable de la réception des demandes de transaction, de la détermination de leur ordre d'exécution, de leur regroupement et de leur transmission aux contrats intelligents de couche 1. Le séquenceur joue un rôle clé dans l'amélioration de l'efficacité du traitement des transactions et de l'expérience utilisateur.

Par exemple, dans Arbitrum, qui utilise Optimistic Rollup, les transactions sont séquencées par le séquenceur sur la base du principe du premier arrivé, premier servi (FCFS). Une fois que le séquenceur confirme l'ordre, il écrit les transactions dans des blocs sur la couche 1 (Ethereum mainnet) et fournit une "pré-confirmation" immédiate sur la couche 2, ce qui permet aux utilisateurs de savoir que leur transaction est complète sur la couche 2 avant qu'elle ne soit finalisée sur la couche 1.

Cependant, si le séquenceur échoue ou se bloque avant de terminer ce processus, la transaction de l'utilisateur reste sur la couche 2 et ne se termine pas sur la couche 1. Ce scénario révèle des risques potentiels tels que des retards de transaction et des temps d'arrêt, qui se sont effectivement produits.

Cette conception de séquenceur centralisé affaiblit le contrôle d'Ethereum sur la couche 2 au niveau de la compensation, ce qui pourrait entraîner des problèmes tels que la censure, les erreurs, l'extraction de MEV, la préemption, la fragmentation du trafic et même des arrêts forcés (comme on l'a vu dans Linea et Blase en raison du vol d'actifs), ce qui pourrait compromettre la stabilité et la sécurité de l'ensemble du système Rollup.

En résumé, la centralisation des séquenceurs est devenue une préoccupation majeure au sein de l'industrie en raison du pouvoir excessif qu'elle leur confère.

La percée technologique de Based Rollup

L'idée de faire en sorte que la chaîne principale d'Ethereum gère le séquençage remonte au fondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin, au début de 2021. Il envisageait une solution de blockchain hautement flexible et évolutive, qu'il appelait le Rollup "Total Anarchy", où chacun pouvait mettre à l'échelle les transactions sans restrictions.

Vitalik, ainsi que Justin Drake, qui a ensuite proposé Based Rollup, ont suggéré d'atteindre cet objectif grâce au concept innovant de la séparation Proposer-Builder (PBS). Dans ce cadre, le rôle du proposant de bloc change fondamentalement; au lieu de maximiser indépendamment les revenus des blocs, les proposants s'appuient sur un mécanisme de marché où plusieurs participants soumettent des Bundles (ou des blocs Rollup dans le cas de la couche 2) au proposant. Le proposant sélectionne ensuite le Bundle avec les frais les plus élevés pour soumission. Ce processus est similaire au mécanisme Mempool au niveau du bloc, limitant l'autonomie du proposant et empêchant une recherche non contrôlée des transactions optimales à travers le réseau. Au lieu de cela, les proposants filtrent les blocs prédéfinis à partir d'un pool de ressources.

Ce mécanisme est inspiré des stratégies de gestion du trafic urbain, où les zones d'exploitation des taxis sont restreintes pour garantir que les fournisseurs de services (proposants) concourent dans une plage spécifique (marché). Cela réduit les inefficacités causées par une concurrence désorganisée, telle que la négligence des trajets longue distance à faible valeur, et aide à transférer le pouvoir de prise de décision en matière de construction de blocs de la couche 2 à la chaîne principale, ce qui conduit à un processus de production de blocs plus centralisé et ordonné.

Actuellement, la plupart des solutions Rollup sont encore des "roues d'entraînement", ce qui signifie qu'elles n'ont pas encore atteint une minimisation de la confiance ou une confiance complète. Pour résoudre les goulots d'étranglement d'efficacité et les problèmes de confiance dans le séquençage, la vérification et l'exécution dans les solutions Rollup existantes, de nombreuses alternatives ont été proposées.

Les Rollkit sovereign Rollups, par exemple, ont introduit la « règle du choix de fourche pure », qui met l'accent sur la résolution des problèmes de tarification des ressources ou des vecteurs d'attaque par déni de service (DOS) au niveau de l'exécution. Par exemple, si un paquet contient une boucle infinie (comme while (true)) et consomme la quantité maximale de gaz, les Rollkit sovereign Rollups adopteraient des mesures telles que la combustion de gaz pour le traiter.

Même Opside a proposé une solution Native précoce, suggérant des améliorations à PoS d'Ethereum, permettant à IDE staking de devenir des validateurs. Ces validateurs agiraient en tant que séquenceurs et prouveurs au niveau 3, les séquenceurs proposant des blocs et les prouveurs générant des preuves zk pour les valider. Le premier prouveur à soumettre une preuve valide recevrait la récompense du bloc.

Le chercheur de la Fondation Ethereum, Justin Drake, est crédité de la proposition formelle de faire traiter la séquence par la chaîne principale L1. Dans un article de blog de mars 2023 (bien que le concept ait peut-être été introduit plus tôt), il a d'abord articulé pleinement le prototype de Based Rollup.

« Un rollup est dit basé, ou L1-séquencé, lorsque sa séquençage est piloté par la base L1. Plus concrètement, un rollup basé est celui où le prochain proposant L1 peut, en collaboration avec les chercheurs et les constructeurs L1, inclure sans autorisation le prochain bloc rollup en tant que partie du prochain bloc L1. »

Cette idée vise à surmonter les limites des Rollups existants en externalisant les droits de séquençage aux validateurs Ethereum L1. En raison de sa relation étroite avec la Couche 1, Justin l'a appelé Based Rollups ou L1-sequenced Rollups.

Ce design permet aux proposants L1 de collaborer avec les chercheurs et les constructeurs L2 sans avoir besoin d'autorisation, en incluant directement les blocs Rollup dans les blocs L1. Ce faisant, Based Rollup centralise les droits de séquençage et minimise la confiance, car toutes les opérations de séquençage sont effectuées par les validateurs Ethereum L1, qui ont déjà subi un examen rigoureux et une vérification de confiance.

Lorsque Justin Drake a introduit le concept de Based Rollup, il a également proposé une idée innovante : réutiliser les validateurs Ethereum pour valider les transactions Rollup. L'idée est qu'avec le nombre croissant de Rollups (y compris les Rollups à usage général et spécifiques à une application), il est nécessaire de trouver une solution universelle pour valider ces transactions. En tirant parti du pool de validateurs existants d'Ethereum, Based Rollup peut réduire considérablement les coûts de validation et améliorer l'efficacité de la validation.

Comme les solutions Based Rollup ont récemment été adoptées par des protocoles comme Taiko et Puffer Finance, Vitalik, Justin et d'autres ont davantage élaboré sur le potentiel de cette technologie, attirant ainsi l'attention du marché.

Bien sûr, par rapport à d'autres solutions de mise à l'échelle, le Rollup basé est encore à ses débuts exploratoires. Dans les sections suivantes, nous discuterons de ses détails techniques et de ses scénarios d'application.

Analyse de la technologie Based Rollup

La technologie Based Rollup se concentre sur la publication des changements d'état des transactions après leur séquencement sur la couche 1 (L1), permettant l'extraction de la MEV (valeur maximale extractible) depuis la couche 2 (L2). Cette approche exploite Ethereum L1 pour gérer tous les besoins de séquençage et de sécurité.

Principes techniques

Les Based Rollups simplifient le processus de séquençage typique en déléguant la tâche aux nœuds sur L1 (comme le réseau principal Ethereum). Ces nœuds, y compris les chercheurs ou participants L1, peuvent soumettre les données de transaction Based Rollups aux producteurs de blocs L1 sans autorisation. Les chercheurs et les constructeurs (potentiellement incités par Based Rollup ou des tiers) sont responsables de l'intégration des données de transaction Rollup dans les blocs et de leur soumission.

En déléguant les responsabilités de séquençage aux producteurs de blocs L1, la conception de Based Rollup devient plus rationalisée, permettant à L2 de se concentrer uniquement sur l'efficacité de l'exécution. Cela permet également à Based Rollup d'hériter des propriétés de décentralisation de L1 tout en s'intégrant étroitement au modèle économique de L1, où les frais de transaction sont payés directement aux nœuds L1 (comme les validateurs Ethereum).

Essentiellement, le consensus, la publication des données et les couches de règlement de Based Rollup sont tous basés sur Ethereum, tandis que seule la couche d'exécution est construite sur le réseau Rollup, gérant spécifiquement l'exécution des transactions et les mises à jour de l'état.

Processus opérationnel

Le fonctionnement de Based Rollup implique que les collecteurs L2 rassemblent les transactions en lots et les envoient aux proposants de blocs L2, qui construisent ensuite des blocs L2. Enfin, les chercheurs L1 incluent ces blocs L2 dans les blocs L1, complétant ainsi le processus de séquençage et d'enregistrement.

• Les chercheurs L2 rassemblent des transactions : les chercheurs L2 compilent les transactions L2 en bundles et les envoient aux proposants de blocs L2.
• Construction de bloc L2: les proposants de bloc L2 utilisent ces bundles pour construire un bloc L2.
• L1 comprend des blocs L2 : les chercheurs L1 intègrent ensuite ces blocs L2 (ou leurs bundles) dans les blocs L1, finalisant le processus de séquençage et d'enregistrement.

Avantages et défis de Based Rollup

Avantages de Based Rollup

Le principal avantage de Based Rollup est sa capacité à déplacer les responsabilités de séquençage des transactions vers L1, héritant ainsi de la pleine décentralisation et de la vivacité d'Ethereum tout en améliorant significativement les performances de L2. Cette approche simplifie la technologie, réduit la latence et diminue les coûts opérationnels sans mesures de sécurité supplémentaires.

Sur le plan économique, les mineurs de L1 bénéficient de leur participation à la séquence des transactions de L2, ce qui améliore la santé globale du réseau et la sécurité économique.

Les avantages spécifiques incluent:

1. La vivacité : Basé sur Rollup peut éviter les interruptions du réseau ou les problèmes de censure couramment observés dans les Rollups traditionnels en raison des défaillances du séquenceur. Cela garantit des transactions rapides et efficaces sans nécessiter de mécanismes de secours.
2. Décentralisation : En tirant parti de l'infrastructure existante des L1 searchers, builders et block producers, Based Rollup maintient un haut degré de décentralisation, conformément aux principes ouverts et transparents de Web3.
3. Simplicité : Basé sur Rollup, il hérite de la sécurité et de la décentralisation d'Ethereum L1 en réutilisant sa pile de validateurs sous-jacents et son infrastructure de séparation des constructeurs et des proposants (PBS), éliminant ainsi le besoin de systèmes de séquenceurs propriétaires L2 ou de mécanismes de consensus externes, réduisant ainsi la complexité et les risques de sécurité.
4. Rentabilité : Avec L1 gérant le séquençage, le traitement et la confirmation des transactions L2 deviennent plus efficaces, sans avoir besoin d'une infrastructure complexe et de la consommation d'énergie pour gérer et vérifier les transactions L2 comme dans Optimistic Rollup et ZK Rollup, notamment dans les environnements à forte activité transactionnelle.
5. Incitations économiques alignées : les MEV se dirigent vers L1, renforçant la sécurité économique et consolidant la valeur d'Ethereum en tant que couche de règlement. Pendant ce temps, L2 peut toujours générer des revenus grâce aux frais de congestion, maintenant un degré d'autonomie économique.
6. Souveraineté : Bien que le séquençage repose sur L1, Based Rollup conserve le contrôle sur les jetons de gouvernance, la collecte des frais et l'utilisation autonome des revenus, garantissant ainsi son rôle indépendant au sein de l'écosystème. L1 garantit également que la valeur revient renforcer la souveraineté de sa couche fondamentale, atténuant les risques de fragmentation et d'inefficacité causés par les opérations indépendantes de L2.

Défis de Based Rollup

Mécanismes inhérents et limitations techniques

Bien que le Rollup basé offre des avantages importants, il est également accompagné de limitations techniques et opérationnelles notables qui peuvent entraver son adoption plus large :

1. Contraintes de revenus et perte de MEV : Étant donné que le séquençage dépend de L1, la plupart des revenus de MEV sont dirigés vers les validateurs L1, limitant les flux de revenus de Based Rollup. Cela pourrait soulever des préoccupations quant à la durabilité et à la rentabilité des projets, c'est pourquoi de nombreux projets L2 et RaaS ont hésité à adopter ce modèle en raison de ses éventuels inconvénients financiers.
2. Flexibilité de séquençage réduite : Déléguer le séquençage à L1 réduit la flexibilité dans le séquençage des transactions, ce qui impacte des stratégies comme le Premier Arrivé, Premier Servi (PAPS). L'ajout de solutions techniques pour résoudre ce problème augmente la complexité du protocole. De plus, le séquençage L1 peut privilégier les bénéfices des mineurs plutôt que les intérêts des utilisateurs de Based Rollup.
3. Confirmation de transaction retardée : Théoriquement, la confirmation des transactions de Based Rollup est liée au temps de bloc de L1 (actuellement de 12 secondes sur Ethereum), ce qui peut ne pas répondre aux attentes des utilisateurs en termes d'immédiateté. Bien que les mécanismes de re-mise en jeu puissent offrir une pré-confirmation, ces solutions sont encore immatures et peu adoptées. Par exemple, l'implémentation originale d'Arbitrum et le premier testnet public (Ropsten L2) utilisaient cette conception de séquençage native Rollup, mais le séquenceur centralisé de L2 l'a ensuite remplacée pour répondre à la demande de transactions plus rapides. Revenir à la méthode originale pourrait être perçu comme un pas en arrière.
4. Problèmes potentiels de décentralisation : Bien que Based Rollup bénéficie de la décentralisation de L1, le mécanisme d'enchères pour les droits de bloc conçu pour capturer la valeur d'extraction de la mémoire (MEV) pourrait élever la barrière à l'entrée de la participation de L1 et ajouter de la complexité.
5. Défis d'attribution des rôles : De nombreuses discussions ont négligé les défis pratiques de réaffectation des rôles après que Based Rollup remplace la conception séquentielle originale. Bien que le MEV se déverse vers L1 fournisse des incitations économiques aux validateurs, l'intégration de la validation Rollup dans le protocole Ethereum, l'établissement d'une distribution équitable des bénéfices du MEV et la gestion de la congestion ou des problèmes de consensus causés par la soumission simultanée de transactions par plusieurs chercheurs restent à résoudre. Des projets comme Taiko ont progressé dans la résolution de ces défis, qui seront discutés plus tard.

Pression de la concurrence externe

Based Rollup fait également face à la concurrence d'autres solutions de séquençage optimisées. En plus de l'approche de Based Rollup consistant à supprimer les séquenceurs de L2, il existe de nombreuses alternatives innovantes et conviviales :

Tout d'abord, des modifications mineures aux mécanismes de preuve ou aux méthodes de vérification, comme l'algorithme de consensus PoE de Polygon, décentralisent le séquençage au niveau du réseau Rollup.

Deuxièmement, les architectures de séquenceurs décentralisés indépendants, telles que Metis, utilisent un pool de séquenceurs composés de plusieurs nœuds, utilisant la rotation aléatoire, le jalonnement, le consensus PoS pour la gestion des clés multi-signatures et l’échantillonnage du validateur pour obtenir un séquençage décentralisé. À l’inverse, Espresso propose un middleware de séquenceur modulaire, fournissant un service de séquençage partagé pour la L2. SUAVE de Flashbots introduit une chaîne compatible EVM dédiée au séquençage des transactions via des « enchères » de blocs.

Un autre exemple est SQUAD, développé par Eigenlayer et AltLayer. SQUAD est conçu comme un réseau ouvert pour tout opérateur de services EigenLayer AVS (Actively Validated Services), nécessitant un minimum de LST staking ou des mécanismes de délégation de staking pour enregistrer des demandes de séquençage à partir de Rollups et les faire correspondre avec des séquenceurs.

En passant, il y a des débats sur le marché suggérant une concurrence entre AVS et Based Rollup, mais en réalité, ils ne sont pas en concurrence directe. Based Rollup se concentre principalement sur les méthodes de proposition de blocs, tandis que AVS offre une sécurité basée sur le PoS ou un autre consensus pour les DApps qui ne peuvent pas être directement déployées sur Ethereum. Il n'y a pas de conflit technique entre les deux, et des développements récents tels que le re-staking d'Eigenlayer combiné au séquenceur décentralisé d'Espresso pourraient favoriser l'adoption de Based Rollup en permettant aux validateurs L1 de participer aux opérations de séquençage. En fin de compte, le choix d'utiliser les validateurs L1 comme séquenceurs revient aux projets comme Espresso, et non à Eigenlayer.

En conclusion, le passage du rôle de la séquence des transactions de L2 à L1 ne résout pas tous les défis et peut en introduire de nouveaux. Bien que des solutions telles que le protocole de ré-empilage d'Eigenlayer et les preuves à divulgation nulle (ZKPs) puissent résoudre certaines des limitations intrinsèques de Based Rollup, une solution entièrement développée reste à émerger. À l'inverse, les séquenceurs partagés en cours de développement par des projets tels qu'Eigenlayer gagnent du terrain en raison de leur flexibilité et de leur facilité de mise en œuvre, ce qui constitue une concurrence significative pour Based Rollup. Cela suggère que Based Rollup devra peut-être s'adapter en intégrant d'autres technologies pour mieux s'adapter à ses scénarios d'application.

Cas d'utilisation basés sur Rollup

Le concept de Based Rollup existe depuis un peu plus d'un an, représentant une approche rafraîchie d'une vieille idée. En conséquence, la théorie et les détails de mise en œuvre sont encore en cours de peaufinage, et seuls quelques projets sont actuellement en cours de construction sur Based Rollup. Ci-dessous, nous partagerons trois exemples pratiques de la façon dont cette technologie est utilisée.

Taiko : La première couche 2 à explorer et à mettre en œuvre profondément basée sur Rollup

Taiko est une couche 2 (L2) qui exploite la technologie ZK Rollup et a développé un zkEVM de type 1. Ce zkEVM fournit les mêmes opcodes et fonctionnalités qu'Ethereum, garantissant une compatibilité élevée avec l'écosystème Ethereum existant.

Peu de temps après avoir introduit le concept de Based Rollup, Taiko s'est positionné comme un Based Rollup, privilégiant l'équivalence Ethereum plutôt que la vitesse/coût de génération de preuves ZK. Avec plusieurs innovations techniques, Taiko se décrit comme un Rollup hautement configurable, entièrement open-source, sans permission et au même niveau qu'Ethereum.

Architecture technique

Dans un article de blog de 2022, Taiko a décrit ses trois principaux composants : le ZK-EVM (pour la génération de preuves), le nœud Taiko L2 Rollup (pour la gestion de la chaîne Rollup) et le protocole Taiko (qui relie ces deux composants pour vérifier le protocole Rollup).

1. ZK-EVM: Ethereum Mirror

Fonction : Le ZK-EVM est le moteur de calcul principal de Taiko, responsable de la génération de preuves pour garantir l'exactitude des calculs EVM (Ethereum Virtual Machine) sur le Rollup. Il implémente un ZK-EVM qui prend en charge tous les opcodes Ethereum et vérifie tous les calculs sur la chaîne Rollup grâce à des preuves de validité.

Caractéristiques : Le ZK-EVM maintient une équivalence parfaite avec l'EVM d'Ethereum, permettant aux développeurs de migrer et de déployer facilement des contrats intelligents et des dApps existants d'Ethereum sans modifications de code. Cela signifie que tous les outils Ethereum et Solidity peuvent fonctionner de manière transparente avec Taiko, assurant la continuité et l'efficacité dans le processus de développement.

2. Noeud de rollup Taiko L2 : exécution efficace, vérification sécurisée

Fonction : Le nœud Taiko L2 Rollup gère la chaîne Rollup, récupère les données de transaction d'Ethereum et exécute ces transactions sur L2. Il est basé sur une version forkée de Geth d'Ethereum, utilisant le même algorithme de hachage, le même schéma de signature et la même structure de données qu'Ethereum pour garantir la compatibilité et l'interopérabilité.

Fonctionnalités: Ces nœuds gèrent l'état de la chaîne Rollup et garantissent la détermination et la finalité des transactions. Grâce à la génération de preuves parallèles et aux mécanismes de vérification décentralisée, le nœud Taiko L2 Rollup offre un traitement efficace et sécurisé des transactions.

3. Protocole Taiko : Intégration transparente

Fonction : Le protocole Taiko permet de relier le ZK-EVM et le noeud Taiko L2 Rollup, en définissant et en appliquant les règles de Rollup et les qualifications des participants, garantissant la sécurité, la décentralisation et la nature sans permission du réseau.

Fonctionnalités : Ce protocole se compose de smart contracts déployés sur Ethereum, qui servent de mécanisme de disponibilité des données et de vérificateur pour les preuves ZK-SNARK. Les smart contracts sur Taiko L2 gèrent les fonctions clés du protocole. Le protocole Taiko garantit que tous les blocs proposés sont déterministes et peuvent être prouvés en parallèle, améliorant ainsi la vitesse et l'efficacité du traitement des transactions.

En résumé, Taiko parvient à l'équivalence, la compatibilité et la scalabilité avec Ethereum grâce à l'opération coordonnée de ces trois principaux composants. Il permet la migration et le déploiement transparents des contrats intelligents et des dApps existants d'Ethereum et fournit des services de traitement des transactions efficaces et sécurisés.

Innovations clés

Les innovations significatives de Taiko incluent le cadre BCR (Based Contestable Rollup) et le cadre BBR (Based Booster Rollup), qui améliorent considérablement les avantages techniques de Based Rollup. Ces innovations sont discutées en détail ci-dessous.

BCR (Based Contestable Rollup): Agrégation Contestable

BCR est construit sur un système multi-preuve, intégrant la résolution des litiges (similaire aux systèmes anti-fraude) dans le processus de vérification des transactions. De multiples couches de compétition assurent une génération et une vérification décentralisées, renforçant la sécurité du réseau.

Workflow
Dans ce système, n'importe qui peut devenir un initiateur, en proposant un plan de construction de bloc et en fournissant des preuves à connaissance nulle pour garantir l'exactitude des transactions et la protection de la vie privée. Si les validateurs remettent en question les résultats de la transition d'état d'un bloc spécifique, ils peuvent lancer une preuve de défi de haut niveau, en tentant de corriger l'état du bloc L2 et de prendre des décisions entre les chemins corrects et incorrects.

De nombreuses études ont négligé la manière dont BCR traite la concurrence malveillante ou hâtive dans ce processus. En réalité, BCR introduit ses propres fenêtres de preuve et de refroidissement, les preuves de niveau supérieur ayant une validité et des marges de différend significativement plus élevées que les preuves de niveau inférieur. Cette augmentation des coûts dissuade efficacement les défis imprudents ou malveillants.

En termes simples, n'importe qui peut devenir un proposant et soumettre des blocs et des preuves de zéro-connaissance, et les validateurs peuvent contester les résultats en soumettant des preuves de contestation. Les défis de vérification continue améliorent considérablement la sécurité du réseau, garantissant l'équité et la crédibilité de chaque bloc.

Caractéristiques
Taiko met l'accent sur la flexibilité et la sécurité de sa conception tout en équilibrant les coûts économiques.

• Système multi-preuves

Le système multi-preuves de Taiko permet à chaque niveau d'utiliser son propre système de preuve. En combinant plusieurs sous-preuves pour créer un prouveur composite plus fiable, les coûts augmentent, mais la sécurité est considérablement renforcée. Ce système peut empiler verticalement et intégrer horizontalement plusieurs sous-vérificateurs.

• Disponibilité du vérificateur

Taiko implémente une allocation dynamique des niveaux, en assignant aléatoirement le niveau minimum requis pour chaque nouveau bloc, avec une probabilité qu'un bloc soit assigné à un niveau supérieur inversement proportionnelle à son niveau. Lorsqu'ils sont confrontés à des attaques à forte intensité de capital, les nœuds communautaires peuvent collectivement résister aux preuves invalides grâce aux marges de contestation, maintenant ainsi la stabilité du système.

• Ajustements de configuration dynamique

La conception de Taiko est très adaptable, permettant au système d'ajuster dynamiquement les exigences de preuve des blocs en fonction des modifications des coûts de preuve de haut niveau. Cette flexibilité permet au système de passer progressivement des preuves OP aux preuves ZK, optimisant la sécurité et les incitations économiques.

• Compromis entre coût et sécurité

Bien que le ZK-Rollup soit sécurisé, ses coûts peuvent poser un défi aux chaînes à volume de transactions élevé. Le Rollup de litige de Taiko sert de pont, permettant aux chaînes d'application de commencer avec des configurations rentables et d'améliorer progressivement la sécurité, s'intégrant de manière transparente aux architectures existantes.

• Guardian provers

Les provers gardiens agissent comme un filet de sécurité pour les provers de haut niveau pendant les premières étapes du système, gérant les erreurs dans le système de preuve. À mesure que le système mûrit, son rôle diminue, fournissant une couche de sécurité critique dans les premières étapes sans interférer avec le séquençage des transactions.

BBR (Based Booster Rollup) : Scaling avec un Boost

BBR marque une avancée significative suite à l'introduction de BCR. Il s'agit d'une méthode de mise à l'échelle L1 native et prête à l'emploi qui permet l'exécution des transactions et le sharding du stockage. Imaginez-le comme l'ajout de puissance CPU/SSD supplémentaire à l'ordinateur portable d'un développeur - une fois qu'une dApp est déployée, elle peut automatiquement et rapidement se mettre à l'échelle sur tous les L2 nécessaires.

Comment ça marche

Voici un aperçu des détails clés de mise en œuvre :

• Précompilations L1CALL et L1DELEGATECALL :
• L1CALL permet à L2 de lire et d'écrire directement l'état de L1.
• L1DELEGATECALL permet aux contrats intelligents L1 de s'exécuter sur L2 tout en utilisant l'état L2 pour toutes les opérations de stockage.
• Coprocesseur ZK-EVM :
• En utilisant une machine virtuelle Ethereum à connaissance nulle (ZK-EVM) en tant que coprocesseur, les charges de travail des contrats intelligents L1 peuvent être déchargées vers L2, tandis que tous les états restent sur L1.
• Seule la preuve ZK nécessite une vérification sur L1, avec des mises à jour d'état final appliquées là-bas.

Fonctionnalités clés

• Décentralisation et alignement d'Ethereum:

BBR hérite de la décentralisation et de la simplicité de L1, évitant les risques liés à l'introduction de séquenceurs centralisés ou semi-centralisés.

Mise à l'échelle automatique: Déployez une dApp sur L1 une seule fois et elle sera automatiquement mise à l'échelle sur tous les L2 sans configuration supplémentaire.

• Exécution efficace des transactions et sharding de stockage :

BBR améliore la scalabilité de la chaîne avec une structure à deux couches qui fragmente à la fois l'exécution des transactions et le stockage.

• Coprocesseur ZK-EVM :

BBR agit comme un coprocesseur ZK-EVM, déchargeant les charges de travail des contrats intelligents de L1 vers L2 tout en conservant tous les états sur L1.

• Réduction de la fragmentation:

En permettant des transactions atomiques croisées entre tous les L2, BBR résout les problèmes actuels de fragmentation rencontrés par les Rollups.

Limitations

La documentation officielle reconnaît également ouvertement les limites du cadre BBR, résumées comme suit :

1. Limites de déploiement de contrat : Avec BBR, les contrats ne peuvent être déployés que sur L1. Les L2 peuvent hériter des contrats intelligents de L1, mais ne peuvent pas déployer de nouveaux contrats de manière indépendante, ce qui limite la capacité de mise à l'échelle de L2 par lui-même.
2. Goulot d'étranglement de l'expansion des données partagées: BBR repose fortement sur les données partagées de L1, limitant l'expansion de la disponibilité des données. Tous les processus doivent revenir à L1, ce qui peut affecter la scalabilité globale.
3. Défis de la parallélisation : Toutes les dApp ne peuvent pas facilement s'adapter au modèle parallèle de BBR, ce qui limite la manière dont certains contrats intelligents se développent sur L2.
4. Exigences strictes en matière de synchronisation des nœuds : BBR nécessite une synchronisation étroite entre les nœuds L1 et L2, exigeant une communication à faible latence, ce qui augmente les exigences matérielles et la complexité opérationnelle.
5. Complexité de l'initialisation : L'initialisation du contrat L2 nécessite une manipulation spéciale pour garantir la cohérence des données, ce qui entraîne des coûts de développement plus élevés et des risques potentiels pour la sécurité.
6. Défis liés aux coûts et à la disponibilité des données : bien que les coûts de traitement de L2 soient pratiques, la demande de données on-chain augmente ; de plus, les transactions L2 nécessitent une gestion supplémentaire du nonce du compte, ce qui augmente la complexité du système.
7. Trade-off entre stockage et calcul : Dans le modèle BBR, le calcul peut être optimisé vers L2, mais les mises à jour de l'état nécessitent toujours l'implication de L1, rendant les opérations intensives en stockage coûteuses.

Puffer UniFi: Un Rollup Innovant Basé sur la Restaking

Puffer Finance est un protocole dérivé de mise en jeu liquide (LSD) construit sur le protocole Eigenlayer de restaking d'Ethereum. Actuellement, il occupe la troisième place de ce secteur avec une TVL de plus de 1,7 milliard de dollars. Fin juin, Puffer Finance a annoncé un partenariat avec la Fondation Ethereum pour développer conjointement Based Rollup, et début juillet, ils ont lancé le produit correspondant, Puffer UniFi, dans sa version de test.

Architecture technique

Selon le livre blanc, lorsque les utilisateurs soumettent des transactions Rollup aux validateurs Puffer, ces derniers veillent à ce que la transaction soit enregistrée on-chain grâce à des pré-engagements, ajoutant des conditions pour maintenir la fiabilité. En fin de compte, ils soumettent des blocs contenant des transactions Rollup confirmées à Ethereum L1. Le séquenceur Puffer fait avancer l'état Rollup, tandis que le pufETH Vault collecte les frais de transaction pour récompenser les utilisateurs UniFi.

1. Les utilisateurs soumettent leurs transactions Rollup, qui sont ensuite traitées par les validateurs Puffer. Ces validateurs veillent à ce que les utilisateurs sachent que leurs transactions seront incluses dans l'état L1 d'Ethereum grâce à des pré-engagements.
2. Les validateurs Puffer réinvestissent et appliquent des conditions de réduction pour garantir la fiabilité, gérant les transactions Rollup des utilisateurs et publiant des pré-engagements. Ces validateurs sont prêts à inclure des transactions dans les blocs L1.
3. Le Preconf Slasher AVS applique des conditions de réduction supplémentaires aux validateurs pour les empêcher de rompre les promesses de pré-engagement.
4. Les validateurs Puffer soumettent des blocs à Ethereum L1, qui incluent des lots Rollup pré-engagés et ordonnés.
5. Le contrat Puffer Sequencer accepte des transactions groupées.
6. Le coffre-fort pufETH collecte les frais de congestion et les frais de compétition générés par les transactions Rollup. Ces frais génèrent des rendements pour les détenteurs de pufETH et sont naturellement récompensés aux utilisateurs de UniFi.

Innovations clés

Selon sa dernière présentation, UniFi s'appuie sur les idées de recherche de Justin Drake, avec les innovations clés spécifiques suivantes :

• Séquençage basé

UniFi utilise directement les validateurs décentralisés d'Ethereum sur L1, permettant aux transactions d'être séquencées de manière crédible et neutre sans avoir à compter sur des séquenceurs centralisés. Cela signifie que les validateurs L1 sont responsables de la séquence des transactions au sein du Rollup UniFi.

• Pré-confirmations (Préconfs)

UniFi intègre un système de pré-confirmation qui offre aux utilisateurs des confirmations de transactions rapides et fiables (environ 100 millisecondes) avant que leurs transactions ne soient finalisées sur L1. Ces pré-confirmations sont émises par les validateurs de restaking de Puffer, qui sont incités à agir correctement sous peine de sanctions telles que le slashing.

(Note) : Étant donné que Puffer est l'une des rares plateformes de mise en jeu à prendre en charge le réenjeu natif, une partie des validateurs L1 peut être désignée pour s'engager à inclure des blocs Rollup dans les blocs L1 qu'ils proposeront à l'avenir. Les validateurs savent qui sera désigné comme proposant au moins 32 blocs à l'avance, garantissant que les blocs Rollup L2 sont inclus sur le mainnet et protégés par le mainnet, ce qui résout le problème de retard des transactions L2 causé par les temps de blocs L1 lents mentionnés précédemment.

• Séquenceur décentralisé:

L'architecture vise à passer d'un seul séquenceur centralisé à des dizaines de milliers de séquenceurs décentralisés. Cela est réalisé grâce à l'ensemble de validateurs mis en œuvre par Puffer, ce qui signifie que plus le nombre de validateurs augmente, plus le réseau devient décentralisé.

• Composabilité synchrone :

Les transactions au sein de UniFi peuvent interagir directement avec d'autres systèmes basés sur Rollup, permettant des interactions transparentes sans avoir besoin de ponts. Cela élimine les retards, les coûts supplémentaires, les défis techniques et les risques de sécurité associés à l'utilisation de ponts, résolvant ainsi les problèmes clés de fragmentation et d'inefficacité dans l'écosystème Ethereum.

Il est évident d'après ce qui précède que UniFi utilise Restaking pour atteindre la séquence basée sur L1, les pré-confirmations et les opérations de cross-rollup, et facilite le développement et la création de chaînes dédiées. Il adresse efficacement bon nombre des limitations et des défis de l'original Based Rollup, garantissant le retour de la valeur à la couche fondamentale d'Ethereum.

RISE Chain : Une L2 à haute performance

RISE Chain est construit sur l'infrastructure du noeud Reth basée sur Rust, introduisant une architecture d'accès à l'état innovante, un EVM parallèle, une exécution continue des blocs et un arbre de Merkle Patricia (MPT) en couches. Grâce à des recherches continues sur RISE DB et l'interopérabilité, RISE vise à construire un écosystème blockchain plus inclusif et scalable.

Selon le résumé de Justin, ce protocole suit également la voie de la technologie Based Rollup, mais il est encore à l'étape du livre blanc et aucune information supplémentaire n'est disponible pour le moment. Par conséquent, il est seulement brièvement mentionné ici.

De plus, lors de l'examen des informations connexes, j'ai constaté que plusieurs autres projets explorent l'application de Based Rollup, mais ils en sont tous aux premiers stades d'exploration et ne seront pas détaillés ici.

Conclusion

Basé sur Rollup, en tant que solution de mise à l'échelle Ethereum Rollup de retour aux sources, représente un changement majeur dans la façon dont la mise à l'échelle Ethereum L2 est abordée en transférant le rôle des séquenceurs à la gestion L1. Cette conception est plus efficace et politiquement alignée, représentant une évolution significative de la façon dont les L2 d'Ethereum sont mis à l'échelle.

Cette conception n'est pas une simple modification technique, mais permet aux Rollups de se concentrer sur l'exécution, les besoins en matière de sécurité étant pris en charge par L1. Les couches de consensus, de publication de données et de règlement sont toutes basées sur Ethereum, tandis que la couche d'exécution est construite sur le réseau Rollup, responsable du traitement des transactions et des mises à jour d'état.

En pratique, les pionniers de Based Rollup stimulent l'innovation grâce à la sécurité accrue, à la décentralisation et aux systèmes simplifiés de la solution. Bien qu'il soit incertain qu'il devienne la solution Rollup ultime, son importance dans la diversification des réseaux Rollup est indéniable, surtout dans un paysage où les séquenceurs centralisés ou semi-centralisés dominent.

Bien que Based Rollup fasse face à des défis doubles de validation du marché et technique, à la résistance des intérêts existants et à la concurrence de diverses solutions de séquenceur partagées, il acquiert des avantages significatifs sur le marché alors que des projets comme Taiko et Puffer Finance continuent d'innover.

En regardant vers l'avenir, Based Rollup, en tant que route innovante dans le domaine Rollup, non seulement surmonte les défis traditionnels de transparence et de points de défaillance uniques avec son mécanisme de séquençage natif, mais montre également un fort potentiel sur le marché des solutions Rollup L2. Il devrait occuper une position importante. Nous espérons que plus de développeurs exploreront et optimiseront Based Rollup dans les modèles de revenus, la flexibilité de séquençage, l'expérience utilisateur, la conception de protocoles et la collaboration d'écosystèmes. Based Rollup est prêt à surmonter les défis existants, à réaliser des applications plus larges et à stimuler davantage de développement, apportant plus d'innovation et d'opportunités de croissance à l'écosystème Ethereum.

Références partielles :

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/Rollup.html

https://www.nervos.org/knowledge-base/zk_Rollup_vs_optimistic_Rollup

https://docs.arbitrum.io/how-arbitrum-works/sequencer

https://x.com/drakefjustin/status/1798734295332274408

https://abmedia.io/taiko-et-puffers-basés-sur-Rollups-vont-changer-le-paysage-d'Ethereum

https://taiko.mirror.xyz/7dfMydX1FqEx9_sOvhRt3V8hJksKSIWjzhCVu7FyMZU

https://taiko.mirror.xyz/VjNjFws6OOVez5YCDMwjy4BUiDqZBHYDvcW4-JZGDkc

https://x.com/jason_chen998/status/1799692331635048697

https://ethresear.ch/t/based-Rollups-superpowers-from-l1-sequencing/15016

https://medium.com/@MTCapital_US/mt-capital-research-decentralized-sequencer-sector-comparative-research-4ca4621e1d8d

https://medium.com/ybbcapital/de-la-théorie-à-la-pratique-le-Rollup-basé-peut-il-réaliser-une-solution-Rollup-guidée-par-le-séquençage-l1-3dbfc3a45bef

https://vitalik.eth.limo/general/2022/08/04/zkevm.html

https://substack.chainfeeds.xyz/p/based-Rollup

https://medium.com/puffer-fi/get-ready-for-puffer-unifi-charting-new-waters-for-ethereums-ecosystem-e95482708ebb

https://medium.com/search?q=based+Rollup

https://taiko.mirror.xyz/oRy3ZZ_4-6IEQcuLCMMlxvdH6E-T3_H7UwYVzGDsgf4

https://blog.altlayer.io/presentation-des-restaked-Rollups-ac6a1e89b646

https://www.panewslab.com/zh/articledetails/pylr0ff1.html

https://vitalik.eth.limo/general/2024/06/30/epochslot.html

https://docs.altlayer.io/altlayer-documentation/restaked-Rollups/squad-for-decentralised-sequencing

https://defillama.com/protocol/puffer-finance

https://unifi.puffer.fi/

https://github.com/risechain/whitepaper/blob/main/RISE%20White%20Paper%20-%20Draft%20v0.5.pdf

https://www.panewslab.com/zh/articledetails/84vh6558.html

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