IOBC Capital : Pourquoi la sécurité des Optimistic Rollups est-elle inférieure à celle des ZK ?
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IOBC Capital : Pourquoi la sécurité des Optimistic Rollups est-elle inférieure à celle des ZK ?
Preuve de fraude + preuve interactive.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesVitalik a déclaré en 2021 :
En général, mon propre avis est que, à court terme, les rollups optimistes seront probablement dominants pour le calcul EVM généraliste, tandis que les rollups ZK l’emporteront pour les paiements simples, les échanges et d'autres cas d'utilisation spécialisés. Mais à moyen et long terme, les rollups ZK surpasseront tous les cas d'utilisation grâce à l'amélioration de la technologie ZK-SNARK.
Aujourd'hui, les projets ZK Rollup les plus médiatisés n'ont toujours pas émis de jeton, comme zkSync, StarkEX, StarkNet ou Aztec. En revanche, parmi les deux leaders des rollups optimistes, le jeton d’Optimism est déjà coté sur les principales bourses. Récentes avancées telles que la fin de la hausse des taux d’intérêt, la transition imminente vers ETH2.0 et l’épuisement progressif des ventes massives liées au drop de jetons OP ont contribué à une bonne performance du cours de OP. Face à cette forte appréciation, beaucoup se demandent naturellement : en quoi OP serait-il inférieur aux solutions ZK ?
Voici quelques différences clés entre Optimistic Rollup et ZK Rollup :
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Premièrement, en matière de sécurité, ZK Rollup surpasse Optimistic Rollup. Les nouveaux états soumis par zk Rollup incluent des preuves (proofs), ce qui leur permet d’hériter directement de la garantie de sécurité de la couche 1 (L1). En revanche, les nouveaux états publiés par les Optimistic Rollup ne sont pas accompagnés de preuve. Lorsque la valeur totale verrouillée (TVL) atteint un certain seuil, les mineurs pourraient être corrompus, empêchant ainsi l'inclusion dans un bloc des preuves de fraude nécessaires, ce qui entraînerait un risque de vol ;
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Deuxièmement, en termes d'évolutivité, ZK Rollup est supérieur à Optimistic Rollup. Le débit maximal réel d’un Optimistic Rollup est d’environ 500 TPS, alors que celui d’un ZK Rollup dépasse 2000 TPS, et peut même atteindre 9000 TPS avec StarkEx ;
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Troisièmement, en matière de finalité vérifiable, ZK Rollup l’emporte sur Optimistic Rollup. La finalisation d’un zk Rollup est très rapide – par exemple, zkSync prend environ 10 minutes. En revanche, celle d’un Optimistic Rollup nécessite au minimum une semaine. Cela implique une différence majeure en efficacité capitaliste ;
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Quatrièmement, en compatibilité EVM, Optimistic Rollup est meilleur que ZK Rollup. Les Optimistic Rollup étant compatibles avec l’EVM, ils peuvent migrer rapidement et facilement les Dapps existantes sur Ethereum Layer1. C’est pourquoi les projets Layer2 basés sur Optimistic Rollup occupent actuellement les premières places en termes de TVL. Toutefois, cet avantage devrait s’atténuer avec les progrès réalisés dans le développement du zkVM.
Pour comprendre pourquoi la sécurité des Optimistic Rollup est moindre et leur efficacité capitaliste faible, il faut examiner leur fonctionnement. Prenons l'exemple d’Arbitrum Rollup :
Arbitrum Rollup est un type de Optimistic Rollup. Son architecture de base est illustrée ci-dessous :
Arbitrum fonctionne comme un protocole Layer2 d’Ethereum. EthBridge constitue la source d’autorité ultime concernant les événements sur la chaîne Arbitrum, et doit aussi gérer les boîtes Inbox/Outbox de la chaîne. L’environnement d’exécution d’Arbitrum est l’AVM, conçu à partir de l’EVM sans changements majeurs, ce qui signifie qu’il supporte les programmes écrits ou compilés pour l’EVM. Offchain Labs a développé ArbOS, le système d’exploitation d’Arbitrum, qui fournit un environnement d’exécution compatible EVM pour les contrats intelligents. Ainsi, les Dapps compatibles EVM peuvent s’exécuter directement sur ArbOS, permettant une migration aisée des Dapps d’Ethereum.
Toutes les transactions effectuées sur la chaîne Arbitrum Rollup sont enregistrées localement sur cette chaîne. Exécuter une transaction sur Arbitrum requiert des frais en ETH, mais bien moins chers qu’en Layer1. Seules les données brutes des transactions sont envoyées à la chaîne Ethereum, tandis que le calcul et le stockage des contrats ont lieu sur la chaîne Arbitrum Rollup. L’optimisation de la compression des transactions est cruciale pour réduire au maximum les données publiées sur Ethereum, ce qui permet de diminuer les coûts et d’améliorer le débit. Des tests montrent que pour des transferts simples sans Calldata, Arbitrum peut supporter jusqu’à 4500 transferts par seconde.
Comment atteindre un consensus ?
Arbitrum Rollup est un rollup « optimiste », c’est-à-dire qu’il suppose initialement que tous les participants sont honnêtes. Ainsi, lorsqu’une affirmation (assertion) est publiée, aucune preuve de validité n’est exigée. Un mécanisme de preuve de fraude (fraud proof) garantit néanmoins le bon fonctionnement du consensus sur le réseau Layer2.
Le système de preuve de fraude d’Arbitrum : lorsqu’une assertion est publiée sur la chaîne, le validateur émetteur bloque une caution. Pendant une période définie, toute personne pouvant prouver que l’assertion est incorrecte peut bloquer sa propre caution et contester l’affirmation. Durant cette période de contestation, l’émetteur et le contestataire s’engagent dans un protocole interactif, supervisé par un contrat sur la chaîne. À la fin, si l’une des parties est reconnue coupable d’avoir fait une fausse déclaration, sa caution est confisquée comme sanction.
Comment Arbitrum résout-il les litiges pendant la période de contestation ?
La clé réside dans la preuve interactive (Interactive Proving). Il s’agit d’un processus permettant de décomposer finement le désaccord afin d’identifier le point critique du litige, puis de faire trancher par un arbitre sur la couche 1 (L1 referee).
Exemple concret : supposons qu’Alice publie une assertion (affirmant que 93 est correct), mais Bob la conteste (prétendant que 95 est la bonne réponse). Si l’assertion d’Alice couvre N étapes d’exécution, elle publie alors deux affirmations de taille N/2 dont la combinaison produit son assertion initiale de N étapes. Bob choisit ensuite de contester l’une des deux assertions de N/2 étapes. Le désaccord est désormais réduit de moitié. Ce processus continue, divisant à chaque étape la portée du litige par deux, jusqu’à ce qu’il ne reste qu’une seule étape exécutable en désaccord. À ce stade, l’arbitre L1 intervient uniquement pour vérifier l’exécution réelle de cette instruction unique et déterminer si l’affirmation d’Alice est exacte.
Comparée à la méthode utilisée par Ethereum Layer1 — la réexécution complète de la transaction — la preuve interactive adoptée par Arbitrum présente une différence fondamentale : la réexécution complète simule entièrement l’exécution d’une transaction, tandis que la preuve interactive pousse Alice et Bob à réduire eux-mêmes le désaccord à une seule étape, obligeant l’arbitre L1 à ne simuler qu’une seule instruction. Cette distinction apparaît également dans la manière dont Arbitrum et Optimism traitent les litiges : Optimism réexécute intégralement la transaction litigieuse via l’EVM.
On comprend donc que la raison fondamentale pour laquelle les Optimistic Rollups sont moins sécurisés et moins efficaces en termes de capital réside dans la différence de mécanisme de preuve.
Revenons à l’objectif initial du scaling : par rapport aux performances d’Ethereum L1, les Optimistic Rollups ont déjà largement atteint leur but principal de scalabilité. Grâce à leur compatibilité EVM, leur développement a été assez réussi. Sur le classement des projets Layer2 par TVL, les deux géants des Optimistic Rollups, Arbitrum et Optimism, occupent les deux premières places avec respectivement 2,48 milliards et 1,04 milliard de dollars de TVL. L’écosystème Arbitrum compte 249 protocoles répartis en 21 catégories, tandis qu’Optimism abrite 179 projets.
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