Based Rollup : une nouvelle approche pour résoudre le risque de centralisation du classement en couche 2
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Based Rollup : une nouvelle approche pour résoudre le risque de centralisation du classement en couche 2
« Les rollups basés sur des preuves permettent une décentralisation sans jeton. » — Justin Drake
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : 100y
Traduction : TechFlow
Points clés
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Les réseaux Rollup actuels présentent un risque de centralisation des séquenceurs. Pour résoudre ce problème, divers projets de couches de séquençage sont en cours de développement.
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Justin Drake, chercheur à la Fondation Ethereum, a proposé une idée appelée « Based Rollups » pour résoudre le problème du séquençage des Rollups. Dans cette configuration, les extracteurs (searchers), les assembleurs (builders) et les proposants (proposers) du réseau Ethereum participent tous au séquençage du réseau Rollup.
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Bien que les Based Rollups soient fortement décentralisés et bénéficient directement de l'activité d'Ethereum, ils pourraient faire face à des problèmes liés au manque d'incitations économiques et à des limites potentielles de scalabilité.
1. Introduction
Sans aucun doute, les années 2022 à 2023 ont marqué l'émergence des technologies de couche 2 d'Ethereum, durant lesquelles divers réseaux Rollup se sont développés rapidement. Dans le domaine des Optimistic Rollups, Arbitrum et Optimism occupent fermement une place parmi les dix premiers en termes de valeur totale verrouillée (TVL). Parallèlement, dans le domaine des zk Rollups, une deuxième vague de solutions de couche 2 arrive, notamment avec l'introduction du zkEVM de Polygon et le lancement du réseau principal de zkSync Era.
1.1 Divers risques des Rollups
Cependant, en raison de la croissance rapide de divers réseaux Ethereum Layer 2, tous ne respectent pas nécessairement les standards adéquats des Rollups. Le tableau ci-dessus analyse les risques des réseaux Rollup existants. Chaque élément décrit l'approche adoptée par les réseaux Rollup, le jaune indiquant un risque mineur et le rouge un risque majeur.
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Validation d'état : Puisque les réseaux Rollup exécutent les calculs hors chaîne, ils doivent prouver à Ethereum la validité de leurs résultats. Cette catégorie classe selon la manière dont la validation est mise en œuvre. Pour les zk-rollups, cela peut être réalisé via des preuves de connaissance nulle (zk-SNARKs, zk-STARKs). Pour les Optimistic Rollups, il devrait y avoir au moins une entité honnête chargée de fournir des preuves de fraude, mais de nombreux réseaux n'ont pas encore mis en place un tel système, et même s'ils en ont un, beaucoup reste à faire car seules les entités sur liste blanche peuvent soumettre des preuves de fraude.
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Disponibilité des données : Classé selon l'emplacement de stockage des données transactionnelles utilisées dans les calculs. Le stockage on-chain sur Ethereum est le plus sûr. Pour les solutions externes (DAC), les données sont gérées hors chaîne par des entités appelées comités de disponibilité des données ; dans le cas Optimistic (MEMO), les données sont gérées par un réseau de stockage distribué, méthode adoptée par Metis Andromeda.
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Extensibilité : Les réseaux Rollup disposent d'un contrat intelligent sur Ethereum, classé selon qu'il est ou non extensible. Non extensible signifie que le code est immuable, ce qui est la méthode la plus sûre, généralement accompagnée d'un délai de plusieurs jours après une décision de mise à jour, ou dans le pire des cas, une entité peut mettre à jour le contrat Rollup sans approbation. Dans ce dernier cas, si l'entité le souhaite, elle peut voler tous les fonds (bien que cette probabilité soit très faible).
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Défaillance du séquenceur : Le séquenceur est responsable de l'ordre des transactions utilisateur sur le réseau Rollup. Cette catégorie décrit ce qu'il advient si tous les séquenceurs tombent en panne ou censurent. Utiliser L1 pour les transactions signifie que les utilisateurs peuvent envoyer des transactions via Ethereum et les ajouter au réseau Rollup, tandis que l'extraction forcée vers L1 signifie que les utilisateurs peuvent obliger le séquenceur à insérer des transactions de retrait. La pire situation est l'absence de mécanisme, c’est-à-dire que si le séquenceur tombe en panne ou censure, les utilisateurs n’auront aucune voie de recours.
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Défaillance du vérificateur : Les vérificateurs sont responsables de la soumission de l’état du réseau Rollup au réseau Ethereum, y compris dans le cas des zkRollups, des preuves de connaissance nulle (ZKP). Cette section sera classée selon les mesures à prendre lorsque les vérificateurs sont hors ligne. Proposer un bloc permet à toute personne de devenir vérificateur après un certain temps, tandis que la sortie d'urgence (MP) permet aux utilisateurs d’extraire en toute sécurité leurs actifs en soumettant une preuve Merkle, deux méthodes très sûres. La sortie d'urgence (ZK) exige que l'utilisateur soumette un ZKP, tâche assez difficile pour un particulier, et proposer un bloc (ZK) exige aussi que les nœuds exécutent et génèrent un ZKP. Encore une fois, la pire situation est l'absence de mécanisme, ce qui signifierait que si les vérificateurs échouent, tous les actifs des utilisateurs seraient gelés.
1.2 Importance du séquenceur
Jusqu’à présent, nous avons discuté de divers risques, mais avec la croissance des réseaux Rollup, les pannes des séquenceurs et vérificateurs sont devenues des sujets brûlants. Le réseau Optimism est devenu le sixième plus grand réseau en TVL, mais si un vérificateur sur liste blanche tombe en panne, les fonds des utilisateurs pourraient être gelés. Dans le zkSync Era récemment lancé, il n’existe aucun moyen de faire face à la panne du séquenceur ou du vérificateur.
Cette inquiétude provient du fait que la plupart des réseaux Rollup actuels utilisent des séquenceurs centralisés. Examinons comment les principaux réseaux Rollup gèrent leurs séquenceurs :
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Optimism : Le séquenceur et le vérificateur sont tous deux opérés de façon centralisée par la fondation (adresse du séquenceur : 0x68...2985, adresse du vérificateur : 0x47...3A33). Même si le séquenceur centralisé tombe en panne ou censure, les utilisateurs peuvent toujours forcer l’envoi de transactions vers le réseau L2 via L1, car la méthode susmentionnée « utiliser L1 pour les transactions » fonctionne. Cependant, si le vérificateur tombe en panne, les utilisateurs ne pourront pas retirer leurs fonds de L2 vers L1. Optimism prévoit de décentraliser le séquenceur à l’avenir, en introduisant des théories de jeu économique et des mécanismes de gouvernance pour résoudre ce problème.
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Arbitrum : Le séquenceur est exploité de manière centralisée par la fondation (adresse du séquenceur : 0xC1...47cc), tandis que les vérificateurs sont composés de 13 entités sur liste blanche. Même si le séquenceur centralisé tombe en panne ou censure, les utilisateurs peuvent toujours forcer les transactions sur le réseau L2 via L1, car la méthode « utiliser L1 pour les transactions » est disponible. Contrairement à Optimism, Arbitrum dispose également d’un système de preuves de fraude, mais seul accessible aux vérificateurs listés. Si tous les vérificateurs tombent en panne pendant plus de 7 jours, n’importe qui peut devenir vérificateur et effectuer des retraits. Arbitrum prévoit de décentraliser le séquenceur à l’avenir.
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zkSync Era : Un opérateur centralisé remplit à la fois les fonctions de séquenceur et de vérificateur (adresse de l’opérateur : 0x11...2211). Le projet en est encore à ses débuts, donc aucune solution n’est possible en cas de problème avec l’opérateur. zkSync Era prévoit de décentraliser l’opérateur à l’avenir en créant une famille de rôles appelés vérificateurs et gardiens.
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Polygon zkEVM : Le séquenceur est exploité de manière centralisée par la fondation (adresse du séquenceur : 0x14...2800), tout comme le vérificateur (appelé agrégateur dans Polygon zkEVM) qui soumet le ZKP (adresse de l’agrégateur : 0xdA...86eA). En cas de panne du séquenceur, les fonds des utilisateurs seront gelés, mais si l’agrégateur échoue, n’importe qui peut encore soumettre un ZKP pour retirer des fonds de L2 vers L1. Polygon zkEVM prévoit ultérieurement de décentraliser le séquenceur et l’agrégateur via un algorithme de consensus nommé PoE.
En raison de la centralisation des séquenceurs et vérificateurs, plusieurs projets visant à décentraliser les opérations de séquençage des réseaux Rollup ont récemment émergé. Parmi eux figurent Astria, Espresso, Radius, OP Stack et Suave. Ces projets fournissent à leurs propres réseaux de séquenceurs afin que les nœuds du réseau Rollup n’aient besoin que de calculer, tandis que le tri des transactions et leur transmission au réseau Rollup sont pris en charge par ces couches spécialisées. À l’inverse, Justin Drake, chercheur à la Fondation Ethereum, propose une approche différente appelée Based Rollups.
2. Based Rollups
« Les Based Rollups permettent une décentralisation sans jeton. » — Justin Drake
Voici la dernière phrase prononcée par Justin Drake, chercheur à la Fondation Ethereum, lorsqu’il présente les Based Rollups. Cela signifie-t-il que le réseau Rollup lancé par Coinbase pourrait adopter la forme des Based Rollups pour atteindre une décentralisation sans jeton ? (Notez que Based Rollups et Base de Coinbase n’ont aucun lien autre que la similarité de nom.)
2.1 Introduction
Les Based Rollups (ou Rollups à séquençage sur L1) impliquent que le séquençage du réseau Rollup a lieu sur la L1 sous-jacente (dans la plupart des cas, le réseau Ethereum). Plus précisément, dans le cas d’Ethereum, cela signifie que les extracteurs (searchers), assembleurs (builders) et proposants (proposers) du réseau participent tous au séquençage du réseau Rollup.
2.2 Les participants à la construction des blocs
Actuellement, la majorité des blocs du réseau Ethereum sont construits via l’intermédiaire MEV-Boost. À l’avenir, ce processus sera intégré directement dans le protocole Ethereum sous la forme d’une séparation entre proposant et assembleur (PBS). Dans cette méthode, les extracteurs surveillent d’abord le mempool, identifient les opportunités de MEV, les regroupent en bundles, puis les soumettent aux assembleurs. Ces derniers récupèrent les transactions du mempool ainsi que les bundles des extracteurs, et créent des blocs complets maximisant les revenus MEV grâce à leurs algorithmes, avant de les transmettre aux proposants pour intégration dans le réseau Ethereum.
Dans ce processus, les extracteurs et assembleurs enchérissent presque à hauteur égale des revenus MEV générés, afin d’obtenir la sélection de leurs bundles et transactions, faisant ainsi circuler les revenus MEV des extracteurs vers les assembleurs, puis des assembleurs vers les proposants.
2.3 Avantages des Based Rollups
Par rapport aux réseaux Rollup traditionnels qui gèrent eux-mêmes le séquençage, les Based Rollups offrent de nombreux avantages. Premièrement, ils s’appuient sur Ethereum pour le tri des transactions, bénéficiant ainsi de l’activité du réseau Ethereum. Comme vu précédemment, de nombreux problèmes surviennent lorsque les séquenceurs ou vérificateurs échouent, mais pour les Based Rollups, ce risque n’existe que si le réseau Ethereum lui-même rencontre un problème.
Le deuxième avantage est la décentralisation. Les Based Rollups peuvent tirer parti de la diversité des participants à la création des blocs sur Ethereum, et toute personne peut rejoindre le processus de séquençage sans permission dès qu’elle repère une opportunité de MEV dans le mempool du Based Rollup.
Le troisième avantage concerne la cohérence économique avec Ethereum. Si une opportunité de MEV est détectée dans un Based Rollup, les extracteurs et assembleurs du réseau Ethereum soumettront des enchères correspondantes pour le séquençage, ce qui fait naturellement affluer les revenus MEV des Based Rollups vers Ethereum L1.
Le quatrième avantage est la simplicité. Construire un réseau Rollup sous forme de Based Rollup est plus simple que de gérer un séquenceur centralisé. Les Based Rollups n’ont pas besoin de valider les signatures des séquenceurs, de mettre en place des sorties d’urgence (systèmes permettant aux utilisateurs de retirer leurs fonds en cas de panne du vérificateur), ni d’introduire plus tard de nouveaux algorithmes pour décentraliser le séquenceur.
Le cinquième avantage est l’absence de besoin de jeton. Les réseaux Rollup traditionnels nécessitent un jeton pour permettre la décentralisation future du séquenceur. En revanche, comme le séquençage des Based Rollups a lieu sur Ethereum, aucun jeton n’est requis.
2.4 Inconvénients des Based Rollups
Les Based Rollups présentent également quelques inconvénients. Premièrement, les revenus MEV générés par le réseau Rollup s’écoulent vers Ethereum L1 au lieu de s’accumuler sur L2. Toutefois, en dehors des revenus MEV, les frais de base perçus sur les transactions peuvent s’accumuler côté L2.
Le deuxième inconvénient concerne les limitations du séquençage. Étant donné que les Based Rollups dépendent entièrement d’Ethereum pour le tri des transactions, il est difficile d’introduire leurs propres processus de séquençage. De plus, la dépendance à Ethereum implique d’en suivre la finalité, ce qui peut nuire à l’expérience utilisateur. Toutefois, de nombreux chercheurs travaillent actuellement sur des méthodes comme EigenLayer, les listes d’inclusion ou les dépôts des assembleurs pour accélérer la finalité.
3. Exemple
Bien qu’il ne soit pas encore certain que la technologie Based Rollups sera appliquée, une publication de recherche sur Ethresearch, réalisée par Taiko — un projet connu de zkEVM Layer 2 —, en traite.
Si un L2 applique la technologie Based Rollups, le flux de MEV serait le suivant :
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Les extracteurs L2 regroupent les transactions L2 et les envoient aux assembleurs de blocs L2.
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Les assembleurs de blocs L2 créent des blocs L2, puis les transmettent aux extracteurs L1, pouvant ainsi être inclus comme partie d’un bundle L1.
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Il convient de noter que lorsque les blocs L2 sont envoyés à L1, ils doivent l’être via un flux d’ordres privé, sinon le MEV pourrait être subtilisé.
En résumé, si les extracteurs L1 surveillent simultanément les mempools L2 et L1, ils peuvent extraire du MEV inter-chaînes entre Ethereum et L2 via les Based Rollups, et la valeur du MEV L2 peut ainsi s’accumuler sur Ethereum.
4. Conclusion
Avec le développement des différents réseaux Rollup, les inquiétudes concernant la centralisation des séquenceurs augmentent. Bien que de nombreux projets tentent de résoudre ce problème, l’approche des Based Rollups proposée par Justin Drake constitue une idée rafraîchissante.
J’ai mentionné plus haut certains inconvénients, mais selon moi, la plus grande faiblesse des Based Rollups réside dans leur rentabilité limitée et leur finalité lente. La seule motivation pour que les producteurs de blocs d’Ethereum participent au séquençage des Based Rollups est le revenu MEV, qui pourrait ne pas être très lucratif. Si les séquenceurs actuellement centralisés étaient gérés par Ethereum, on pourrait dire que cela se rapprocherait davantage d’un vrai Rollup, mais avant que les Based Rollups ne soient largement adoptés, il faudra approfondir les recherches sur les mécanismes d’incitation et les méthodes garantissant une intégrité anticipée.
Le plus grand exchange de cryptomonnaies aux États-Unis, Coinbase, a lancé son propre réseau Rollup — Base — ayant deux objectifs de conception : 1) absence de jeton et 2) décentralisation. Base suit une feuille de route exploitant l’OP Stack d’Optimism pour atteindre ces buts, mais ces deux objectifs pourraient facilement être atteints en adoptant la méthode similaire des Based Rollups. Si vous êtes une entreprise en train de construire un réseau blockchain, cherchant haute évolutivité et décentralisation, sans vouloir créer de jeton, les Based Rollups pourraient être un excellent choix.
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