L'Odyssee est arrivée, comprenez-vous vraiment Arbitrum ?
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L'Odyssee est arrivée, comprenez-vous vraiment Arbitrum ?
Seuls ceux qui ont résisté au doute personnel et maintenu une réflexion continue ainsi qu'une démarche constructive envers l'industrie ont finalement pu profiter des dividendes et des fruits du développement de la cryptomonnaie.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : 0xCryptolee, CIG Builder
Relecture technique : Jason (Arbitrum)
Édition : Wu Ji, responsable de CIG Labs
Après l'effondrement de la monnaie stable algorithmique Luna/UST, le marché a continué à chuter, suivis par une série de crises de liquidité touchant des institutions telles que 3AC, Celsius et BlockFi. Sous ces multiples coups, le BTC a déjà franchi à la baisse le sommet du dernier cycle haussier, tandis que de nombreuses altcoins ont perdu une grande partie de leur capitalisation boursière.
À ce moment-là, de nombreuses voix critiques sont apparues dans l'écosystème. Beaucoup hésitent à quitter l'espace crypto, d'autres remettent en question l'avenir de la cryptographie et du Web3. Au fil des baisses successives et sous les doutes incessants, beaucoup ont été éjectés du marché et ont quitté durablement l'univers crypto. Pourtant, l'expérience historique montre que seuls ceux qui résistent au doute personnel, tout en maintenant une réflexion continue et un engagement constructif dans le secteur, finissent par profiter pleinement des retombées et fruits du développement de la crypto.
Évolution des TVL des projets dans l’écosystème Layer2
Depuis que Vitalik a publié « La feuille de route centrée sur Rollup pour l’Ethereum », les observateurs les plus attentifs ont compris que les Rollups deviendront le cœur des applications et de l’écosystème Ethereum, assurant la fonction de couche d’exécution d’Ethereum – une tendance incontournable pour l’avenir, et une infrastructure clé pour le métavers futur.
Version française de la feuille de route centrée sur Rollup pour l’Ethereum
En tant que plus grand et plus mature Rollup Layer2 de l’écosystème Ethereum actuel, Arbitrum possède un avantage précoce significatif par rapport aux autres solutions Layer2. Son avenir s’appuiera sur la sécurité et la décentralisation d’Ethereum, ce qui lui permettra probablement de rester en tête face aux autres blockchains publiques et concurrents larges de la couche 2. L'activité "Odyssee" d'Arbitrum bat son plein. Si, comme moi, vous êtes passionné par Arbitrum, cet article peut vous aider à mieux comprendre cette technologie, renforcer vos connaissances, et maintenir votre conviction même pendant un long marché baissier.
Évolution du TVL de l’écosystème Arbitrum
I. Le triangle impossible, un classique
Toute personne impliquée dans la crypto ou la blockchain a probablement entendu parler du « triangle impossible » : une blockchain ne peut pas simultanément garantir « décentralisation, sécurité et haute performance ». Tout design de blockchain doit choisir deux de ces trois caractéristiques, sacrifiant nécessairement la troisième.
Ethereum a choisi la sécurité et la décentralisation, au détriment des performances, ce qui en fait une cible constante pour ses successeurs. Ses concurrents ont profité de ce point faible, aidés par le capital, pour capter une partie du trafic et de l’écosystème d’Ethereum, se développant rapidement et instaurant un paysage multichaînes compétitif.
Conscient de sa position de plateforme de contrats intelligents, Ethereum a considérablement réduit son temps de bloc par rapport aux 10 minutes de Bitcoin. En PoW, il est d’environ 13 secondes, puis fixé à 12 secondes après la transition vers le PoS. Cette optimisation maximale du temps de bloc améliore les performances. Toutefois, un temps de bloc trop court ou une taille de bloc trop grande rendrait la synchronisation difficile dans le réseau P2P, menaçant ainsi la sécurité. Avec des milliers de nœuds, chaque client doit avoir suffisamment de temps pour se synchroniser ; sinon, des délais entraîneraient des forks, compromettant sécurité et décentralisation.
D'autres blockchains ou sidechains optent généralement pour de hautes performances et TPS élevés en sacrifiant la décentralisation, en utilisant très peu de nœuds pour atteindre un consensus rapide, ce qui facilite la synchronisation entre clients et améliore les performances, attirant ainsi de nombreux utilisateurs.
Le triangle impossible de la blockchain
On pourrait penser que ce compromis est acceptable, offrant une bonne expérience utilisateur. Mais cette performance élevée a un coût élevé. Prenons l'exemple de Ronin, une sidechain spécialement conçue pour le jeu Axie Infinity. Le 31 mars 2022, Sky Mavis, société derrière Ronin, annonça que 173 600 ETH et 25,5 millions USD avaient été volés via son pont inter-chaînes, soit une perte totale de 610 millions USD.
L'enquête post-incident a révélé que le pirate avait obtenu les clés privées de nœuds validateurs Ronin et du DAO Axie, falsifiant ainsi un retrait. Le pont Ronin repose sur 9 nœuds validateurs, et le pirate a pu voler les fonds en prenant le contrôle de seulement 5 d'entre eux. Cela illustre bien que la performance obtenue au prix de la décentralisation et de la sécurité est extrêmement fragile face à des situations extrêmes.
Analyse de PeckShield sur le vol et le transfert des actifs
Tout cela nous amène à revenir aux origines de la blockchain, afin de dissiper les brumes actuelles et voir clair. En 2008, Satoshi Nakamoto a créé le BTC. Je ne connais pas précisément ses motivations, mais l'apparition du BTC a marqué un fait historique : une monnaie électronique décentralisée et suffisamment sécurisée lançait officiellement un défi à la monnaie des banques centrales.
Malgré un parcours long et semé d'embûches, dont on ignore encore s'il mènera au succès, on sait qu’il incarne les espoirs humains envers la décentralisation. Après Bitcoin, Ethereum est la blockchain la plus décentralisée. Ses développeurs et sa communauté ont placé la décentralisation et la sécurité en priorité absolue, ce qui a largement contribué à son succès. Car l'idéal initial de créer et rejoindre une blockchain était précisément de disposer, dans ce monde, d’un système décentralisé, suffisamment sûr et non contrôlable par un point unique. Ethereum suit toujours cette voie, qui pourrait constituer la base d’un métavers coexistant avec le monde réel. Le métavers permettrait aux individus de communiquer et de fusionner sans frontières géographiques, et sa fondation exigerait elle-même une infrastructure décentralisée et suffisamment sécurisée.
Ethereum et son écosystème semblent donc être le meilleur choix pour l’avenir. Mais cela signifie-t-il que nous pouvons négliger l’amélioration des performances d’Ethereum ? Pas du tout ! Les anciennes solutions de scaling, comme Plasma ou les sidechains, ont suivi une voie relativement moins sûre. Ce n’est que l’avènement des Rollups et de la modularité des blockchains qui a commencé à fissurer ce triangle impossible.
II. Blockchain modulaire
La blockchain modulaire consiste à séparer les couches d’exécution, de consensus et de disponibilité des données, afin d’améliorer l’évolutivité et les performances. Avant la fusion, le réseau principal d'Ethereum constituait la couche d'exécution, chargée de faire tourner la machine virtuelle pour modifier l'état global et exécuter des contrats intelligents — autrement dit, le lieu où tournent les DApps et où sont traitées les transactions. Après la fusion, Beacon Chain est devenu la couche de consensus, remplaçant le mécanisme PoW existant pour désigner les nouveaux blocs. Contrairement au minage traditionnel, Ethereum n'a plus besoin de calculer répétitivement des fonctions de hachage. Il sélectionne aléatoirement des nœuds validateurs pour proposer et valider les blocs, séparant même proposition et validation pour limiter davantage les comportements malveillants. Ainsi, la couche de consensus et celle d’exécution sont désormais dissociées.
Actuellement, dans les blockchains monolithiques, consensus, exécution et disponibilité des données (D/A) sont gérés par une seule couche. Mais l’apparition des Rollups déplace l’exécution hors chaîne, plaçant le traitement des transactions et les transitions d’état en dehors de la chaîne principale, tout en envoyant les données sur le réseau principal Ethereum pour garantir leur disponibilité. Cela permet de séparer efficacement la couche d’exécution de celle de disponibilité des données.
Comme l’évolution du CPU, les blockchains monolithiques évoluent vers une architecture modulaire, qui représente la meilleure solution pour équilibrer le dilemme du triangle impossible. Et les Rollups en sont un élément clé.
III. Scaling par Rollup
Les Rollups, solution de scaling Layer2 choisie personnellement par Vitalik, sont perçus par la communauté comme la meilleure voie actuelle pour étendre Ethereum. Deux grandes approches dominent aujourd’hui : Optimistic Rollup et ZK-Rollup. OP-Rollup utilise un mécanisme de preuve de fraude pour assurer la sécurité, avec des solutions comme Arbitrum et Optimism. ZK-Rollup repose sur des preuves de connaissance nulle (zero-knowledge proofs), avec des solutions généralistes comme zkSync et Starknet. On trouve aussi d'autres approches comme Obscuro, basé sur TEE (Trusted Execution Environment), pour scaler Ethereum.
Un Rollup déporte les calculs initialement effectués sur la chaîne principale, ainsi que le stockage partiel des données, en dehors de la chaîne, allégeant ainsi la charge du réseau principal. Seuls les résultats des calculs sont renvoyés à Ethereum sous forme de calldata, contenant les données minimales nécessaires pour restaurer l’état du Rollup. Des preuves de fraude ou de connaissance nulle garantissent alors la validité de ces données, permettant au Rollup d’hériter de la sécurité d’Ethereum. Le scaling par Rollup est désormais la direction la plus prometteuse pour Ethereum, et Arbitrum y occupe une place centrale.
IV. Architecture d’Arbitrum en détail
1. Contrats principaux sur Ethereum Layer1
Comme mentionné précédemment, les Rollups garantissent la disponibilité des données en envoyant celles-ci sur le réseau principal Ethereum. Comment cela fonctionne-t-il ? Sur Ethereum, Arbitrum déploie plusieurs contrats clés : le contrat Inbox, le contrat Outbox, le contrat ETHBridge et le contrat Rollup.
● Contrat Inbox : on peut le voir comme une boîte aux lettres d’Arbitrum sur Ethereum, destinée à recevoir les données calldata soumises par le Séquenceur. Les validateurs ou autres participants peuvent utiliser ces données pour reconstruire localement la chaîne complète du Séquenceur.
● Contrat Outbox : utilisé pour recevoir les messages renvoyés de Layer2 vers Layer1. Par exemple, après un retrait via le pont officiel d’Arbitrum, passé la période de contestation de 7 jours, l’utilisateur doit venir récupérer ses actifs bloqués sur le pont, afin de finaliser leur retour sur Ethereum.
● ETHBridge : ce contrat gère le pont officiel d’Arbitrum. Quand un utilisateur dépose des actifs dessus, ceux-ci sont verrouillés sur Ethereum, et transférés vers Arbitrum via un ticket réutilisable.
● Contrat Rollup : chargé d’exécuter les preuves de fraude sur Ethereum. Une fois qu’un litige est identifié hors chaîne, ce contrat valide la transaction litigieuse directement sur Layer1, détermine sa légitimité, et confisque la mise du fraudeur.
Architecture d’Arbitrum
2. Chaîne du Séquenceur (Sequencer Chain)
La Sequencer Chain désigne la chaîne formée par les blocs créés par le Séquenceur (un nœud complet qui regroupe et ordonne les transactions Layer2, agissant comme un producteur de blocs spécifique à la couche 2). Contrairement aux réseaux Layer1, le Séquenceur n’a pas besoin de concurrencer pour le droit de production de blocs via un algorithme de consensus : il détient directement ce pouvoir. Actuellement, le Séquenceur d’Arbitrum est exploité par l’équipe officielle, qui contrôle entièrement la création des blocs. Les transactions Layer2 sont stockées dans cette chaîne. Un utilisateur envoie une transaction via RPC à un nœud RPC, qui la transmet au Séquenceur. Celui-ci traite immédiatement la transaction, assurant ainsi une première confirmation.
Après avoir collecté des transactions sur une période donnée, le Séquenceur les regroupe, compresse les données, puis les envoie sous forme de calldata au contrat Inbox sur Ethereum Layer1. Cela permet de déporter la disponibilité des données vers Ethereum tout en exécutant les transactions sur Layer2, réalisant ainsi une deuxième confirmation. Voici quelques questions clés pour explorer les détails du Séquenceur :
Arbitrum Sequencer Chain
● Question 1 : Le Séquenceur dispose du droit de regroupement sans consensus, et est contrôlé par l’équipe Arbitrum. Cela signifie-t-il que Layer2 est centralisé ?
● Question 2 : Comment le Séquenceur gère-t-il la MEV (valeur extractible par les mineurs) ?
● Question 3 : Si le Séquenceur tombe en panne, que deviennent les transactions Layer2 ?
Concernant la première question, le Séquenceur est actuellement géré par l’équipe Arbitrum car le projet en est encore à ses débuts. Ce contrôle centralisé facilite les mises à jour sécurisées et le développement d’Arbitrum. Bien qu’il existe un risque de centralisation, les données envoyées au contrat Inbox permettent à tout utilisateur de reconstruire intégralement les transactions Layer2 et de retirer ses actifs vers Layer1. La propriété des actifs reste donc suffisamment sécurisée grâce à la sécurité de Layer1. À mesure que le projet mûrira, le Séquenceur sera progressivement décentralisé, géré conjointement par la communauté et l’équipe. Arbitrum collabore déjà avec Chainlink sur un séquenceur décentralisé, et poursuivra cet objectif.
Pour la deuxième question, rappelons que la MEV inclut les frais de transaction et les profits d’arbitrage (comme les attaques sandwich). Actuellement, Arbitrum traite les transactions selon le principe « premier arrivé, premier servi », sans aucune attaque sandwich. Il perçoit uniquement les frais liés au calcul et au stockage sur Layer2, ainsi que les frais de gaz pour envoyer le calldata au contrat Inbox. À terme, lorsque le Séquenceur sera décentralisé, plusieurs participants seront sélectionnés aléatoirement pour devenir Séquenceurs. Dans ce cas, ils chercheront à extraire de la MEV, mais Arbitrum s’oriente vers une extraction raisonnable et une minimisation de la MEV.
Quant à la troisième question, une panne du Séquenceur signifierait-elle l’arrêt total des transactions Layer2 ? Non. Dès sa conception, Arbitrum a anticipé ce scénario. En cas de panne, les utilisateurs peuvent envoyer leurs transactions via un appel RPC vers Layer1, qui les redirigera vers le contrat Delayed Inbox, garantissant ainsi leur traitement et leur stockage.
3. Chaîne Rollup (Rollup Chain)
Nous avons vu que les transactions Layer2 sont envoyées par le Séquenceur au contrat Inbox sous forme de calldata. Mais qui vérifie que ces données sont authentiques ? Et comment s’assurer que le Séquenceur n’a pas triché en insérant des fausses transactions ? C’est là qu’intervient le mécanisme de preuve de fraude propre à Optimistic Rollup. Les données envoyées au contrat Inbox sont publiques et transparentes, accessibles à tous les participants du réseau — condition essentielle pour la preuve de fraude.
Un fraudeur ne sait jamais combien de participants surveillent les données. C’est pourquoi une autre chaîne entre en jeu : la Rollup Chain, ou chaîne des validateurs. Toute personne disposant des moyens techniques peut exécuter localement une copie de la Sequencer Chain à partir des données calldata du contrat Inbox, car celles-ci contiennent toutes les informations nécessaires pour recréer l’état Layer2. Elle peut alors rejouer toutes les transactions pour s’assurer que le Séquenceur n’a pas commis de fraude.
Mais est-il réaliste que tout le monde maintienne l’état d’Arbitrum ? Évidemment non. Seuls des acteurs importants, comme les exchanges ayant de gros volumes sur Arbitrum, auront intérêt à le faire pour protéger leurs actifs. C’est pourquoi il existe potentiellement plusieurs Sequencer Chains, mais seule celle officielle d’Arbitrum maintient le réseau principal.
La Rollup Chain est quant à elle la chaîne produite par les validateurs qui misent sur l’état du réseau, et elle fonctionne sur Ethereum Layer1. Pendant une période donnée, un validateur peut miser sur l’état des transactions envoyées par le Séquenceur au contrat Inbox — autrement dit, il parie que l’historique des transactions est correct, en publiant une assertion accompagnée d’une mise en ETH.
Si toutes les transactions sont valides, l’état du réseau progresse normalement. Mais si un acteur malveillant mise sur un état erroné, un conflit survient entre lui et les validateurs honnêtes. La Rollup Chain diverge alors. Les parties utilisent une méthode similaire à la dichotomie pour identifier la transaction litigieuse. Ces opérations s’exécutent sur Layer2. Une fois l’intervalle contesté identifié, le contrat Rollup sur Layer1 rejoue la transaction litigieuse pour statuer sur les assertions. Le fraudeur voit alors sa mise confisquée, une partie étant redistribuée au validateur honnête comme récompense.
Afin d’éviter que des attaquants coordonnés ne profitent du système sans coût, une portion des ETH confisqués est brûlée, empêchant toute collusion entre fraudeurs et fausses accusations. C’est ainsi que fonctionnent la Rollup Chain et la preuve de fraude. En résumé, de nombreux participants exécutent localement l’état complet de Layer2. S’ils détectent une tentative de manipulation, ils activent la preuve de fraude pour ramener la chaîne vers un état correct. La période de contestation est de 7 jours : passé ce délai, l’état est définitivement confirmé. C’est la troisième et dernière confirmation pour une transaction Layer2, qui devient alors irrévocable tant qu’Ethereum ne fork pas.
Arbitrum Rollup Chain
4. Nitro
Le réseau actuel d’Arbitrum est Arbitrum One. Offchain Labs a développé l’AVM (Arbitrum Virtual Machine) en langage Mimi, une machine virtuelle compatible EVM. Grâce à cette compatibilité au niveau du bytecode, les DApps d’Ethereum peuvent migrer sans modification vers Arbitrum, permettant aux développeurs de déployer leurs applications presque sans ajustement de code.
Nitro est une mise à niveau majeure d’Arbitrum One. Elle optimise le modèle de gaz, rapprochant ainsi l’expérience de développement d’Arbitrum de celle du réseau principal Ethereum, rendant l’environnement plus convivial pour les développeurs et utilisateurs. Nitro supprimera également l’AVM pour l’implémenter en WASM via Go-Ethereum, le client Ethereum écrit en Go, actuellement le plus utilisé sur le réseau principal. Cette mise à jour améliorera l’exécution des preuves de fraude sur Layer2 et offrira une meilleure expérience utilisateur. Tout cela se fera en douceur, et la perception directe des utilisateurs sera simplement qu’Arbitrum devient plus performant.
5. Anytrust
Anytrust est une chaîne lancée par Arbitrum, construite sur la pile Nitro. Elle sera vraisemblablement lancée en même temps qu’elle et fonctionnera en parallèle. Anytrust est gérée par un comité de nœuds. Comparée aux sidechains traditionnelles, Anytrust repose sur des hypothèses de confiance moindres : alors qu'une sidechain classique exige plus des deux tiers de nœuds honnêtes pour garantir la sécurité, Anytrust, grâce aux fonctionnalités des Rollups, assure la sécurité même si un très petit nombre de nœuds reste honnête. En cas de refus de coopération de certains membres, la chaîne peut revenir à un état Rollup pour continuer à fonctionner normalement, puis basculer à nouveau vers Anytrust quand le comité retrouve son bon fonctionnement.
Anytrust vise principalement les jeux blockchain et autres applications à haut volume de transactions. Même si Nitro offre une bonne extensibilité, Anytrust donnera aux développeurs plus de flexibilité pour répondre aux besoins des jeux et équilibrer le développement de l’écosystème.
V. Prendre du recul et regarder loin
Dans un contexte de baisse des marchés et de ralentissement, nous sommes naturellement influencés et tentés de vaciller. Apprendre à douter nous permet pourtant de mieux saisir l’essence des choses dans le chaos. Les véritables innovations disruptives ne sont pas abattues par la volatilité des marchés — seul un progrès encore plus radical peut les surpasser. La technologie Rollup est une innovation disruptive pour le scaling d’Ethereum, résolvant véritablement les problèmes de performance et les besoins pressants d’Ethereum. Gardons confiance dans les Rollups, et particulièrement dans Arbitrum. La route du scaling d’Ethereum est longue et difficile, mais heureusement, d’excellentes équipes continuent d’avancer et de construire. Dans ce climat, prenons le temps de réfléchir calmement : comment participer, construire, et améliorer ce qui existe ? Cela clarifiera nos idées et nous conduira à découvrir durant notre exploration des innovations encore plus extraordinaires !
Articles de référence
https://ethresear.ch/t/introducing-obscuro-a-new-decentralised-layer-2-rollup-protocol-with-data-confidentiality/11353
https://mp.weixin.qq.com/s/V5iI3LOqR0HAUDsJsP49lQ
https://m.8btc.com/article/6740032
https://mp.weixin.qq.com/s/U2p_mYQwgA2NdyicPzbx1Q
https://learnblockchain.cn/article/3614
https://mp.weixin.qq.com/s/mMBGqUwsyJ3bEYXxrwVM1w
https://mp.weixin.qq.com/s/uc3u-OdD5vRiczzlTb4W0Q
https://medium.com/offchainlabs/arbitrum-nitro-sneak-preview-44550d9054f5
https://github.com/OffchainLabs/nitro
https://ethereum-magicians.org/t/a-rollup-centric-ethereum-roadmap/4698
https://nownodes.io/blog/detailed-review-of-arbitrum/
Données de référence :
https://l2beat.com/
https://ethereum.cn/
https://defillama.com/chain/Arbitrum
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