Arbitrum Stylus : Une nouvelle norme pour la composable des contrats intelligents
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Arbitrum Stylus : Une nouvelle norme pour la composable des contrats intelligents
Arbitrum Stylus vise à créer une nouvelle norme de composable intelligente des contrats en unifiant l'environnement d'exécution EVM et l'environnement d'exécution WASM.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : Rachel Bousfield, Jay Yu
Traduction : TechFlow
Note : Cet article provient de Stanford Blockchain Review. TechFlow est partenaire exclusif de Stanford Blockchain Review et a reçu une autorisation exclusive pour le traduire et le republier.
Introduction
Du déchiffrement du bytecode sur Etherscan à la prévention des vulnérabilités dans Solidity, la pile technique EVM utilisée en développement blockchain diffère considérablement des piles Web2 familières aux développeurs (comme Rust, C++ ou Python). Cette différence crée un « fossé » entre la pile technique Solidity-EVM et les langages courants. Alors que le secteur blockchain continue d’évoluer, il devient urgent de combler cet écart entre les développeurs afin de permettre un développement Web3 plus composable.
Dans cet article, nous présentons le dernier projet d’Offchain Labs : Arbitrum Stylus, révélé pour la première fois lors du Blockchain Applications Stanford Summit (BASS) organisé pendant la Stanford Blockchain Week. Arbitrum Stylus constitue une avancée majeure visant à instaurer un nouveau standard de composable smart contracts en unifiant l’environnement d’exécution EVM avec celui de WASM. Nous aborderons d’abord les motivations derrière ce projet, puis examinerons certains aspects techniques de sa mise en œuvre, avant de discuter de son impact potentiel dans l’écosystème Web3.
Motivations derrière Arbitrum Stylus
Le développement d’Arbitrum Stylus vise à résoudre deux problèmes clés du développement blockchain : (1) l’accessibilité du développement blockchain, et (2) l’efficacité d’exécution des contrats intelligents.
Faciliter le développement blockchain
Selon le rapport annuel des développeurs d’Electric Capital, environ 20 000 développeurs blockchain sont actifs chaque mois. Bien que ce chiffre ait fortement augmenté ces dernières années, il reste très inférieur au nombre de développeurs — plusieurs millions, voire dizaines de millions — utilisant des langages généralistes comme Rust ou C++. À mesure que le domaine blockchain s’étend, il est crucial de simplifier l’intégration de millions de nouveaux développeurs de contrats intelligents.
L’une des meilleures approches consiste à intégrer le développement de contrats intelligents avec des langages populaires existants tels que Rust ou C++. De nombreux écosystèmes non-EVM, comme Solana et Cosmos, ont adopté cette méthode, faisant de Rust le langage de facto pour les contrats intelligents dans ces environnements. En revanche, jusqu’à présent, l’écosystème EVM a principalement dépendu de son propre langage unique, Solidity. Arbitrum Stylus entend changer cela en permettant aux développeurs blockchain d’écrire des contrats intelligents en langages généralistes comme Rust, puis de les déployer sur des blockchains compatibles EVM.
Améliorer l'efficacité d'exécution des contrats intelligents
Ces dernières années, avec la popularité croissante des applications décentralisées, la demande en calculs on-chain a fortement augmenté, notamment sur le réseau Ethereum. Cette montée en charge a entraîné des frais de gaz élevés, stimulant ainsi l’innovation autour de l’augmentation du débit transactionnel des blockchains publiques. Dans ce domaine, Arbitrum se distingue particulièrement, avec des projets phares comme la chaîne L2 Arbitrum One et la pile technologique Arbitrum Nitro.
Arbitrum Stylus représente une évolution naturelle de ces initiatives, et constitue la dernière solution apportée par Arbitrum. Contrairement aux solutions précédentes axées sur l’optimisation de l’efficacité entre transactions (par exemple via le regroupement de transactions dans des Rollups), Stylus se concentre sur l’optimisation au niveau de l’exécution interne des transactions, c’est-à-dire la manière dont chaque transaction est exécutée. En permettant aux contrats de s’exécuter en WebAssembly (WASM), les contrats Stylus sont plus rapides, promettent des frais de gaz réduits, et offrent un accès à la mémoire 100 à 500 fois moins coûteux qu’avec l’EVM.
Stylus : vers une composable entre WASM et EVM
WebAssembly et Arbitrum Nitro
Pour comprendre pourquoi Stylus est plus efficace et composable que les moteurs EVM traditionnels, il faut d’abord saisir le rôle du WebAssembly, ou WASM. WASM est un langage d’assemblage, c’est-à-dire essentiellement du code binaire lisible par la machine, contrairement à des langages lisibles par l’homme comme Rust ou C++. Ces derniers nécessitent un « compilateur » pour être convertis en langage d’assemblage exécutable.
En particulier, WASM est un langage d’assemblage optimisé pour les navigateurs web, conçu pour accélérer l’exécution d’applications web basées principalement sur JavaScript. Grâce à sa portabilité, modularité et facilité d’exécution, WASM permet aux développeurs d’écrire directement des fragments de code dans divers langages populaires comme Rust ou C++.
Avec la mise à jour Nitro d’Arbitrum, tous les litiges sur la chaîne sont exécutés en WASM, ce qui signifie que Nitro dispose d’un système de fraude valide pour tout code WASM arbitraire. Étant donné qu’Arbitrum Nitro peut fournir des preuves de fraude pour n’importe quel code WASM, il peut donc en fournir pour tout programme compilé en WASM.
Arbitrum Stylus ajoute principalement à cet héritage Nitro un moteur d’exécution WASM, basé sur l’un des principaux moteurs WASM existants, Wasmer, qui exécute le code beaucoup plus rapidement que Geth ne traite le bytecode EVM. Disposant à la fois d’un moteur d’exécution et d’un moteur de preuve, Stylus permet aux contrats intelligents d’être entièrement écrits, exécutés et vérifiés en WASM. Comme de nombreux langages généralistes (tels que Rust et C++) peuvent être directement compilés en WASM, c’est ainsi qu’Arbitrum Stylus permet aux développeurs blockchain d’écrire, déployer et exécuter des contrats intelligents dans une grande variété de langages courants.
Interopérabilité entre les moteurs EVM et WASM
Arbitrum Stylus offre aux développeurs la possibilité d’utiliser Rust et d’autres langages compatibles WASM pour écrire des contrats, sans renoncer à la capacité d’écrire et d’exécuter des contrats en Solidity. En disposant simultanément de deux moteurs d’exécution parallèles — EVM et WASM — Stylus permet également aux développeurs d’utiliser Solidity dans certaines parties de leur application et Rust dans d’autres.
Cependant, cela soulève une question : comment la machine virtuelle Stylus gère-t-elle la cohérence entre deux moteurs différents ? Comment sait-elle quand basculer entre l’EVM et la machine virtuelle WASM ?
D’abord, les contrats en Solidity et autres contrats basés sur EVM sont compilés en bytecode identique, puis exécutés comme dans un moteur EVM pur. Les contrats basés sur WASM, par exemple ceux écrits en Rust, incluent un « en-tête » supplémentaire au début du contrat. Ainsi, lorsqu’un contrat est appelé, la VM Stylus peut identifier si l’exécution doit passer par le moteur EVM ou le moteur WASM. Ce design favorise une forte interopérabilité : les contrats compilés en WASM peuvent appeler des contrats écrits en Solidity, et vice versa. C’est là une différence majeure entre Stylus et d’autres blockchains utilisant un moteur d’exécution WASM : Stylus garantit que les contrats WASM sont entièrement composable et interopérables avec les contrats EVM, assurant une compatibilité ascendante et permettant aux contrats WASM de tirer parti de la liquidité EVM.
D’un autre point de vue, on peut considérer la double architecture EVM-WASM de Stylus comme une « machine à états mondiaux », subissant des transitions d’état spécifiques selon les règles définies dans l’EVM. Sur Ethereum, l’état de la chaîne est représenté par une structure de type Trie, une structure arborescente permettant un stockage et une récupération efficaces des données. Les moteurs EVM et WASM de Stylus utilisent tous deux la même structure de type Trie pour lire et écrire des données dans cette « machine à états mondiaux ». Les deux moteurs produisent des modifications d’état données pour mettre à jour l’état global ; la seule différence réside dans la manière dont ils calculent cette modification.
Réduction des coûts grâce au moteur EVM+WASM
Nous avons mentionné précédemment que l’utilisation d’un moteur d’exécution WASM permet des économies significatives grâce à une meilleure efficacité. Voyons maintenant comment cela fonctionne. Prenons un exemple simple : une opération d’addition comme 2 + 3.
Dans l’EVM, les étapes suivantes sont nécessaires :
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Payer des frais de gaz, nécessitant plusieurs accès à la table mémoire ;
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Tenir compte du suivi, même désactivé ;
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Extraire deux éléments de la pile simulée ;
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Les additionner ;
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Pousser le résultat.
On observe que seule l’étape 4 concerne réellement l’addition des deux entiers. Toutes les autres étapes sont des « instructions génériques » internes au système EVM, qui consomment toutes des frais de gaz élevés comparés au calcul lui-même.
En revanche, supposons que nous utilisions WASM pour effectuer cette même opération ADD. Il suffit alors d’une seule étape :
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Exécuter une seule instruction x86 ou ARM ADD.
On constate que cette opération est 150 fois moins coûteuse qu’en EVM. Compte tenu de toutes ces économies de gaz, la VM Stylus introduit même une nouvelle sous-unité de « gaz » appelée « ink », actuellement définie par défaut comme 1/10 000e d’un gaz, et pouvant être configurée par le propriétaire de la chaîne.
Toutefois, ces économies sont soumises à une limite : activer la VM Stylus coûte actuellement un forfait fixe de 114 000 000 de gaz. De plus, appeler un programme Stylus coûte actuellement entre 128 et 2048 gaz. Il n’est donc pas économique d’activer l’environnement WASM uniquement pour optimiser une simple addition de deux entiers. En revanche, pour les contrats intelligents intensifs en mémoire, ces économies compensent largement ce « coût d’activation ». Par exemple, allouer 3,8 Mo de RAM dans l’EVM coûte environ 32 millions de gaz, contre seulement 64 000 gaz dans la VM WASM de Stylus, soit un gain de 500 fois. Un corollaire important est que les applications intensives en mémoire sont simplement impossibles sur une EVM pure, en raison des limites de gaz. Avec Stylus, grâce au runtime WASM à faible coût, elles deviennent parfaitement réalisables.
Nouveaux cas d’usage débloqués par Stylus
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Applications intensives en mémoire
Comme indiqué ci-dessus, l’un des aspects les plus passionnants d’Arbitrum Stylus est sa capacité à prendre en charge des applications intensives en mémoire sur la chaîne. Cela ouvre la porte à de nouvelles catégories d’applications, telles que les NFT génératifs par IA, le trading haute fréquence et les jeux on-chain. En réalité, la VM Stylus pourrait bien être une technologie charnière permettant à l’IA — connue pour ses besoins élevés en mémoire — de disposer d’une performance de calcul on-chain tout en restant pleinement interopérable avec les contrats EVM.
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Composabilité entre Alt-VM et liquidité EVM
De plus, la compatibilité EVM de Stylus et sa capacité à permettre aux contrats basés sur WASM d’interagir avec les contrats natifs Solidity signifient que ces contrats WASM peuvent tirer pleinement parti de la vaste liquidité et de la base d’utilisateurs existante sur l’écosystème EVM. Rappelons que de nombreuses blockchains alternatives, comme Solana et Cosmos, utilisent déjà des langages compatibles WASM, comme Rust, pour exécuter leurs contrats intelligents. Le moteur WASM de Stylus signifie que les développeurs de ces plateformes peuvent facilement migrer leurs contrats vers l’écosystème EVM et profiter immédiatement de sa liquidité.
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Bibliothèques générales, précompilés et infrastructure de débogage
Un autre avantage offert par Stylus, qui permet d’utiliser des langages généralistes comme Rust et C++, est la possibilité pour les développeurs de tirer parti des vastes bibliothèques disponibles pour ces langages, couvrant des domaines variés allant du calcul on-chain aux primitives cryptographiques en passant par les entrées-sorties de fichiers.
Plus encore, les développeurs peuvent bénéficier de l’infrastructure outillée sophistiquée construite autour de ces langages. Cela inclut non seulement des gestionnaires de paquets avancés, mais aussi des outils de débogage familiers, comme la suite GDB pour C/C++. L’ensemble de ces éléments pourrait considérablement améliorer la familiarité avec le développement Web3, rendant l’entrée dans le développement blockchain et la pile EVM bien plus accessible.
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Intégrer le calcul on-chain aux objets connectés pour le DePIN
Grâce à l’efficacité accrue de l’exécution WASM, la VM Stylus pourrait ouvrir la voie à l’intégration du calcul on-chain avec des dispositifs portables IoT, allant des feux de signalisation aux réfrigérateurs intelligents en passant par les montres connectées. Bien que WASM ait été initialement conçu pour les navigateurs, son architecture portable, modulaire et son exécution efficace en font un choix idéal pour les appareils IoT, qui exigent des runtimes compacts et performants.
Par conséquent, la VM WASM d’Arbitrum Stylus s’impose comme un choix naturel dans la tendance croissante des réseaux décentralisés d’infrastructures physiques (DePIN), qui visent à utiliser les blockchains et des incitations token innovantes pour maintenir des infrastructures physiques allant des réseaux Wi-Fi aux batteries solaires. Étant donné que de nombreux aspects du DePIN reposent sur l’intégration de la pile blockchain avec des objets IoT, Arbitrum Stylus peut devenir une passerelle essentielle, permettant à ces appareils d’exécuter efficacement des calculs basés sur WASM tout en accédant à la liquidité EVM via l’écosystème Arbitrum.
Conclusion
Dans cet article, nous avons exploré en profondeur les motivations, la mise en œuvre et l’impact d’Arbitrum Stylus. En permettant aux développeurs d’utiliser divers langages généralistes pour écrire et déployer des contrats intelligents, Stylus rend le développement blockchain plus accessible et plus efficace, combinant la composable des langages généralistes avec la liquidité EVM pour débloquer de nouvelles applications, notamment celles intensives en mémoire. Ainsi, Stylus constitue probablement un projet charnière définissant la prochaine génération de contrats intelligents composable, une plateforme capable de brouiller les frontières entre développement web2 et Web3, créant une pile de développement blockchain plus efficace, intégrée et performante.
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