MT Capital : Analyse du secteur des ordonnanceurs décentralisés
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MT Capital : Analyse du secteur des ordonnanceurs décentralisés
Le développement des séquenceurs décentralisés annonce des progrès potentiels de la technologie blockchain en matière de sécurité réseau, de résistance à la censure, d'efficacité et de coût des transactions, ainsi que de diversité et d'interopérabilité des écosystèmes.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesAuteur : Xinwei, MT Capital
TL ; DR
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Les séquenceurs décentralisés représentent une technologie émergente visant à optimiser le processus de classement des transactions dans les réseaux blockchain via une approche décentralisée, afin d'améliorer l'efficacité transactionnelle, réduire les coûts et résoudre les problèmes liés au MEV. Le développement de cette technologie marque un pas supplémentaire vers des performances accrues et une plus grande décentralisation dans le domaine blockchain.
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Le modèle « en interne » de Metis et l’approche « module externalisé » d’Espresso illustrent deux voies principales pour construire et maintenir des séquenceurs décentralisés. La première privilégie la sécurité et la stabilité du management interne, tandis que la seconde offre davantage de flexibilité et d’ouverture, favorisant l’universalité technologique et allégeant la charge opérationnelle.
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L’évolution des séquenceurs décentralisés annonce des progrès potentiels dans la sécurité réseau, la résistance à la censure, l’efficacité et le coût des transactions, ainsi que dans la diversité et l’interopérabilité des écosystèmes blockchain. Des innovations futures comme le traitement par lots ou les canaux d’état amélioreront encore les performances des plateformes L2, réduiront les coûts pour les utilisateurs, et contribueront à forger un écosystème décentralisé plus ouvert et interconnecté.
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Bien que les séquenceurs décentralisés fassent face à des défis techniques, d’optimisation des performances réseau ou de conception de modèles de gouvernance, leur rôle clé dans la construction d’un monde décentralisé plus efficace, sécurisé et ouvert reste incontestable. Les développements futurs porteront probablement sur des mécanismes de consensus plus efficaces, des architectures évolutives et des outils conviviaux, répondant ainsi aux besoins croissants du marché et des utilisateurs.
Introduction aux séquenceurs
Un séquenceur, comme son nom l'indique, trie les données de transaction initialement désordonnées dans une blockchain afin de les organiser en blocs ordonnés prêts à être exécutés. Chaque blockchain L1 possède son propre système de séquencement, mais pour les solutions L2, les séquenceurs centralisés sont devenus un problème croissant.
Pour les L2, un séquenceur n’est pas obligatoire. Ils peuvent choisir d’utiliser le séquenceur du L1. Toutefois, pour des raisons de coût et de rapidité, exploiter un séquenceur dédié permet aux L2 d’offrir une expérience utilisateur plus rapide et moins coûteuse. En effet, un tel séquenceur peut compresser des centaines, voire des milliers de transactions L2 en une seule transaction L1, réduisant ainsi drastiquement les frais de gaz. De plus, les utilisateurs bénéficient d’une confirmation rapide (« soft confirmation ») sans être limités par le débit transactionnel d’Ethereum. Ainsi, disposer d’un séquenceur propre constitue une étape incontournable pour améliorer l’expérience utilisateur sur les L2.
État actuel des séquenceurs
Bien que les séquenceurs propres aux L2 améliorent sensiblement l’expérience utilisateur, leur centralisation est désormais un problème majeur. Actuellement, la valeur verrouillée (TVL) des L2 Ethereum atteint 22 milliards de dollars, et de nouveaux projets L2 émergent constamment. Pourtant, presque tous ces L2 utilisent des séquenceurs centralisés, où un seul opérateur décide du classement de toutes les transactions. Cette centralisation pose plusieurs risques : le séquenceur unique pourrait refuser certaines transactions, extraire librement du MEV, être vulnérable à la censure, ou encore subir une panne unique entraînant un point de défaillance critique.
source : https://l2beat.com/scaling/summary
Face à la complexité du MEV, les rollups doivent trouver un équilibre délicat entre protection des utilisateurs et rentabilité. Ce défi consiste à prévenir les pratiques nuisibles telles que le frontrunning ou les attaques sandwich, tout en exploitant intelligemment l’espace des blocs pour générer des revenus. Traditionnellement, les rollups s’appuient sur un modèle mono-opérateur avec une file d’attente FIFO (premier entré, premier servi), ce qui protège contre le MEV mais fait potentiellement perdre des opportunités de revenus liées à l’espace bloc. Par ailleurs, garantir strictement le respect du FIFO et assurer la transparence du classement impliquent des défis opérationnels supplémentaires. Enfin, tirer profit de cet espace bloc soulève des questions de confiance : les utilisateurs doivent faire confiance à l’opérateur pour ne pas les exploiter via des attaques sandwich, faute de quoi cela compromettrait l’intégrité transactionnelle et la confiance générale.
Les séquenceurs partagés proposent une solution innovante au problème du MEV, introduisant un mécanisme de classement plus sûr et équitable, particulièrement adapté aux solutions L2 d’Ethereum comme les rollups. En divisant l’espace bloc du rollup en deux parties — une partie supérieure réservée aux transactions utilisateur (protégée) et une partie inférieure destinée à l’extraction bénéfique de MEV — ils équilibrent efficacement les intérêts des différents acteurs du réseau. Grâce à la technologie de chiffrement vérifiable à délai pratique (PVDE), les séquenceurs partagés rendent invisibles les transactions utilisateur aux acteurs malveillants, empêchant ainsi le frontrunning et les attaques sandwich. En autorisant par ailleurs des activités MEV bénéfiques dans la zone inférieure, ils génèrent des revenus pour le rollup tout en préservant l’intégrité du réseau et la confiance des utilisateurs. Ce mécanisme améliore non seulement la sécurité et l’équité des transactions, mais soutient aussi durablement le développement du réseau grâce à une source de revenus innovante. En somme, les séquenceurs partagés apportent une transformation positive à l’écosystème blockchain en conciliant protection des utilisateurs et santé économique du réseau.
En résumé, les problèmes liés aux séquenceurs centralisés proviennent essentiellement du pouvoir excessif et des risques élevés associés à un nœud unique. Un séquenceur décentralisé composé de multiples nœuds peut efficacement résoudre ces problèmes. Il assure à la fois robustesse et efficacité dans le séquencement L2, tout en offrant des avantages supplémentaires. Par exemple, le modèle de Metis permet non seulement de renforcer l’utilité de son jeton, mais aussi de distribuer des revenus aux participants. Les séquenceurs partagés libèrent les L2 de la nécessité de construire leur propre infrastructure, tout en facilitant l’interopérabilité entre plusieurs L2 utilisant le même service. À long terme, la vague de modularité et des L2 accélérera inévitablement la décentralisation des séquenceurs, un marché qui conserve encore un fort potentiel de croissance.
source : https://joncharbonneau.substack.com/p/rollups-arent-real
Projets de séquenceurs décentralisés
Metis
Elena Sinelnikova, cofondatrice et PDG de Metis, s'est longtemps consacrée à l'éducation et à la promotion de la blockchain. Elle est également cofondatrice de CryptoChicks, une organisation à but non lucratif éducative qui est aujourd’hui la plus grande communauté féminine blockchain au monde, avec des membres dans 56 pays. Kevin Liu, cofondateur et responsable produit de Metis, est également fondateur et PDG de ZKM, et un chercheur actif dans les domaines de l'économie token, des DAO, de la DeFi et de la gouvernance blockchain.
Metis est l’un des premiers à avoir proposé et testé un séquenceur décentralisé sur la couche L2 d’Ethereum.
Metis remplace le nœud séquenceur unique par un pool composé de nombreux nœuds, et utilise un mécanisme de rotation aléatoire pour décentraliser le séquencement.
Tout d’abord, Metis dispose d’un rôle administrateur (Admin), chargé de gérer le système de séquenceur décentralisé : ajouter des nœuds valides à la liste blanche (Sequencer List), fixer le plafond de mise en jeu par nœud, réguler la vitesse de distribution des récompenses par bloc, etc.
Ensuite, Metis met en place un mécanisme de mise en jeu (staking). Tout nœud qui mise 20 000 jetons METIS peut intégrer le pool de séquenceurs. Les nœuds du pool ont accès au mempool et le nœud sélectionné obtient le droit de regrouper les transactions.
Par ailleurs, Metis adopte un mécanisme de rotation inspiré du PoS. Un producteur de blocs est choisi aléatoirement selon la quantité mise en jeu par chaque nœud et un hachage aléatoire. Le nœud sélectionné obtient alors le droit de regrouper les transactions en bloc.
Ensuite, un lot (batch) de transactions regroupées doit recevoir au moins 2/3 des signatures des séquenceurs pour être considéré comme valide et soumis au L1. Les clés de signature sont gérées par la couche de consensus PoS de Metis, qui génère, fragmente et distribue les clés multirisques lorsqu’un nœud rejoint ou quitte le réseau.
Enfin, pour prévenir les comportements malveillants, Metis introduit un rôle de vérificateur qui effectue des contrôles aléatoires sur les blocs, notamment pour vérifier l’ordre correct des transactions. Les nœuds malveillants se voient infliger une sanction par confiscation partielle de leur mise.
source : https://www.metis.io/decentralized-sequencer
Grâce à ce processus, Metis a construit une architecture de séquenceur décentralisé basée sur un consensus PoS. Exiger 20 000 jetons METIS pour devenir nœud augmente la diversité des séquenceurs, évitant ainsi les pannes, manipulations ou extractions MEV par un point unique. Le mécanisme de rotation et la validation multi-signatures rendent la sélection plus équitable et limitent les abus. Les vérifications aléatoires et sanctions renforcent encore la sécurité.
Pour encourager davantage de nœuds à participer, Metis a mis en place un mécanisme incitatif supplémentaire. Outre les revenus classiques issus des frais de gaz, les nœuds séquenceurs reçoivent aussi des récompenses en jetons METIS. Ce système peut créer un cercle vertueux : une activité accrue sur Metis augmente les revenus des séquenceurs, attirant davantage de participants à miser des METIS. La réduction de l’offre circulante et la hausse de la demande augmentent alors le prix du METIS, valorisant les mises et les récompenses, ce qui attire encore plus de nœuds — un effet boucle positive.
Le réseau PoS de Metis constitue la première tentative d’un séquenceur décentralisé sur L2. Son succès pourrait inciter d'autres L2 à suivre le même chemin.
Espresso Systems
L’équipe d’Espresso est très prestigieuse : ses cofondateurs Charles Lu et Ben Fisch sont docteurs en informatique à Stanford, et les membres de l’équipe ont travaillé chez Binance Labs, Coinbase, Google, et d’autres leaders du Web2 et Web3. Espresso a levé avec succès 23 millions de dollars auprès d’investisseurs de premier plan tels que Sequoia Capital, Coinbase Ventures, Polychain et Robot Ventures.
Espresso se positionne comme un middleware entre les couches L1 et L2, en dissociant le séquencement de l’exécution. Il vise à devenir un réseau de séquenceurs partagés et décentralisés, fournissant un service de séquencement aux différentes solutions L2. Comme pour la délégation de la disponibilité des données (DA), Espresso propose un service de délégation du séquencement. Ce service, indépendant de la chaîne et de la machine virtuelle, peut être utilisé par tout type de L2.
source : https://hackmd.io/@EspressoSystems/EspressoSequencer
Le concept central d’Espresso est de proposer un middleware modulaire de séquencement. Après qu’un utilisateur envoie une transaction via une application cliente, celle-ci est transmise par le L2 au réseau de séquenceurs d’Espresso, accompagnée d’un identifiant spécifique au L2. Les nœuds d’Espresso (utilisant le système de preuve d’enjeu Hotshot) ordonnancent les transactions, puis diffusent le résultat aux abonnés (les nœuds L2). Ensuite, le L2 exécute les transactions dans l’ordre défini. Parallèlement, Espresso soumet un engagement de bloc contenant les transactions au contrat de séquencement sur L1. Enfin, le L2 envoie son nouvel état à L1, où le contrat Rollup utilise l’engagement fourni par Espresso pour valider la mise à jour d’état, garantissant ainsi l’intégrité de l’exécution.
source : https://docs.espressosys.com/sequencer/espresso-sequencer-architecture/system-overview
À l’avenir, Espresso envisage d’utiliser EigenLayer pour réutiliser les nœuds validateurs existants d’Ethereum, renforçant ainsi sa sécurité.
Dans l’ensemble, la solution d’Espresso s’inscrit parfaitement dans la vision de la blockchain modulaire. En externalisant le séquencement via son propre réseau PoS, il crée un middleware intermédiaire entre L1 et L2. Son caractère universel permet à tout L2 d’utiliser ses services. Plus encore, les L2 utilisant Espresso comme séquenceur peuvent bénéficier d’une interopérabilité quasi transparente.
Astria
Josh Bowen, PDG d’Astria, est le principal moteur du projet. Ancien employé d’Edge & Node (la société derrière The Graph) et de Celestia Labs, son parcours lui a donné une compréhension profonde de la modularité et de la décentralisation. Il a souvent partagé des réflexions pertinentes sur l’importance des séquenceurs partagés pour concilier rapidité et décentralisation dans l’espace blockchain. Bowen insiste sur le fait que la plupart des rollups spécialisés n’ont pas besoin de leur propre séquenceur, et qu’un réseau partagé, plus décentralisé et modulaire, serait plus bénéfique pour l’ensemble du système. Cette vision a été saluée par des institutions comme Maven 11, 1kx, Delphi Ventures et Figment Capital, qui ont participé à une levée de fonds de 5,5 millions de dollars en phase amorçage.
Comme Espresso, Astria vise à construire un réseau de séquenceurs partagés et décentralisés. Ce réseau fonctionne comme une blockchain middleware dotée de son propre ensemble de séquenceurs décentralisés, capable de recevoir les données transactionnelles de plusieurs L2. De même, Astria peut traiter les demandes de séquencement de tout type de L2. Encore mieux, les L2 utilisant Astria bénéficient d’une interopérabilité atomique.
Le processus de séquencement d’Astria est illustré ci-dessous.
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Après soumission d’une transaction par l’utilisateur, le L2 envoie les données à Astria via une interface.
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Le séquenceur partagé d’Astria atteint un consensus sur l’ordre des transactions via son réseau PoS CometBFT, puis les regroupe en blocs. Astria utilise l’algorithme CometBFT pour son consensus. En phase de consensus, un proposant détermine les transactions du bloc et crée un engagement spécifique pour chaque rollup. Les autres nœuds du réseau valident et confirment, menant à la finalisation.
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Une fois les transactions ordonnées, le « Conductor » d’Astria extrait pour chaque bloc les données nécessaires à chaque rollup, puis les vérifie — finalisation du bloc, complétude et exactitude des données, bon ordre, etc. Une fois validées, ces données sont converties en listes de transactions envoyées aux moteurs d’exécution des rollups.
source : https://docs.astria.org/docs/overview/why-decentralized-sequencers/
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Les L2 souhaitant une meilleure rapidité peuvent recevoir via une interface les « soft commit » d’Astria pour offrir des confirmations instantanées. Ils peuvent aussi lire les « hard commit » écrits par Astria via la couche DA.
source : https://docs.astria.org/docs/overview/why-decentralized-sequencers/
Le réseau de séquenceurs décentralisés d’Astria est très similaire à celui d’Espresso : tous deux proposent un service de séquencement décentralisé découplé, accessible à tout L2. En externalisant le séquencement, les L2 simplifient leur développement et leurs coûts opérationnels, tout en bénéficiant d’une composable inter-L2 au niveau atomique.
Radius
Radius se concentre sur le développement d’une couche de séquencement partagé fiable, visant à résoudre les problèmes du MEV nuisible et de la censure dans l’espace blockchain. Radius a levé avec succès 1,7 million de dollars en financement pré-amorçage auprès d’investisseurs tels que Hashed, Superscrypt, Lambdaclass (Ergodic Fund) et Crypto.com.
Radius vise à construire un réseau de séquenceurs partagés fiable et résistant à la censure. Comparé à Espresso et Astria, son innovation principale réside dans l’utilisation d’un mempool chiffré pour réduire efficacement le MEV nuisible.
L’architecture globale du réseau de séquenceurs partagés de Radius suit le modèle dominant. Les utilisateurs soumettent via des dApps des données de transaction chiffrées et des preuves au niveau du séquenceur. Ce dernier vérifie les données et preuves, puis ordonne et regroupe les transactions. Ensuite, le rollup reçoit les blocs ordonnés, exécute les transactions dans l’ordre, et soumet l’état résultant avec une preuve à la couche de règlement.
source : https://docs.theradius.xyz/developer/architecture
Ce qui rend Radius intéressant, c’est l’introduction d’un mempool chiffré pour empêcher l’extraction MEV malveillante. Les transactions envoyées par les utilisateurs sont chiffrées et soumises sous forme chiffrée au réseau de séquenceurs. Pendant le classement, les séquenceurs ne disposent pas de la clé de déchiffrement et ne peuvent donc pas voir le contenu des transactions. Ainsi, ils ne peuvent pas manipuler l’ordre ni insérer des transactions pour extraire du MEV.
Radius divise l’espace bloc en deux zones : une zone supérieure dédiée aux transactions utilisateur, protégée par le mempool chiffré contre le MEV nuisible, et une zone inférieure ouverte à un marché aux enchères pour les traders. Dans cette zone, les traders peuvent créer des bundles de transactions bénéfiques croisant plusieurs rollups — arbitrage, liquidations, etc. Ces bundles, accompagnés d’une offre, sont soumis au séquenceur, qui sélectionne celui offrant le meilleur prix pour maximiser les profits du rollup, favorisant ainsi un marché sain de MEV compétitif.
Comparé à Espresso et Astria, Radius présente deux avantages marquants. Premièrement, en combinant mempool chiffré et division de l’espace bloc, il élimine efficacement le MEV nuisible tout en cultivant un marché sain de MEV compétitif, maximisant ainsi les profits. Deuxièmement, le chiffrement empêche tout nœud séquenceur de tricher via le MEV, rendant inutile un mécanisme de consensus additionnel pour garantir l’intégrité du classement, ce qui améliore grandement la vitesse de finalisation et l’évolutivité du réseau.
SUAVE (Single Unifying Auction for Value Expression)
La proposition SUAVE vient de l’équipe Flashbots, un groupe pionnier engagé dans la résolution du problème du MEV dans l’écosystème Ethereum. Constitué de professionnels aux expertises variées — informatique, mathématiques, psychologie, économie — l’équipe compte actuellement 28 membres selon LinkedIn, dont les compétences couvrent Python, blockchain, apprentissage automatique et langage C.
Parmi les fondateurs figurent Philip Daian et Stephane Gosselin, qui a quitté l’équipe en octobre 2022 suite à des divergences sur la censure. Alex Obadia, autre cofondateur et chercheur principal, a quitté Flashbots en juin 2023 pour des raisons personnelles. Andrew Miller, membre clé connu pour avoir percé le code SGX d’Intel, est aujourd’hui responsable de la recherche sur les environnements d’exécution fiables et SUAVE. Il prend un congé temporaire de son poste de professeur adjoint à l’Université de l’Illinois, où ses recherches portent sur l’ingénierie électrique et informatique. Hasu, directeur stratégique chez Flashbots, exerce une influence significative dans la blockchain, notamment en tant que conseiller stratégique pour le protocole Lido et collaborateur de recherche chez Paradigm. Il contribue activement à l’éducation et au développement du secteur via écrits, médias sociaux et podcasts.
SUAVE est un constructeur et séquenceur décentralisé unique, nettement différent des autres conceptions de couches partagées ou de séquencement. Il vise à fournir un service de classement de transactions pour Ethereum et d'autres blockchains, sans s'intégrer directement dans le protocole d'une chaîne. Les utilisateurs peuvent envoyer leurs transactions au mempool chiffré de SUAVE, et le réseau d'exécuteurs de SUAVE produira des blocs (ou parties de blocs) destinés à être intégrés. Ces blocs entrent en concurrence avec ceux générés par les constructeurs centralisés traditionnels d’Ethereum, et seront sélectionnés par les validateurs d’Ethereum.
Source : https://foresightnews.pro/article/detail/28930
SUAVE ne remplace pas le mécanisme de choix de bloc d’un rollup, ni n’altère la règle de sélection de branche d’une chaîne. Il se concentre sur la fourniture d’un classement optimisé pour le profit, disposant souvent d’un état complet pour simuler les résultats de différentes transactions et créer l’ordre optimal. Cette conception permet à SUAVE de collaborer avec des séquenceurs partagés ou d’autres constructeurs sensibles au MEV, offrant des services comme l’arbitrage atomique inter-chaînes, garantissant l’exécution conjointe ou l’annulation simultanée de plusieurs transactions.
Source : https://foresightnews.pro/article/detail/28930
À long terme, le modèle rollup pourrait s’avérer supérieur. Les rollups tirent leur sécurité, résistance à la censure et vivacité du L1, tandis que SUAVE, en tant que chaîne spécialisée dans le classement, n’est pas adaptée aux utilisateurs ordinaires. Son objectif est de limiter le besoin de ponts vers SUAVE, en se concentrant plutôt sur la création d’une plateforme pour les chercheurs et constructeurs. SUAVE vise à offrir le classement le plus avantageux possible, sans remplacer complètement les mécanismes existants. Il peut traiter des transactions avec état complet pour concevoir des ordonnancements optimaux.
Source : https://foresightnews.pro/article/detail/28930
Concernant la gestion du MEV, plusieurs mécanismes existent pour réduire les conflits potentiels et les externalités négatives liées au classement et à l’inclusion des transactions. Par exemple, le mécanisme « Time Boost » d’Arbitrum et le modèle FBA-FCFS proposé par Flashbots cherchent tous deux à réduire la motivation à la course à la latence, en permettant aux utilisateurs d’exprimer via des frais leur préférence pour une inclusion rapide.
Mécanisme « Time Boost » d’Arbitrum
Le mécanisme « Time Boost » est une mesure de sécurité contre un type d’attaque spécifique appelé « attaque de bandit temporel » (Time Bandit Attack). Dans ce scénario, un attaquant tenterait de réorganiser des blocs déjà confirmés pour exploiter des informations auparavant inconnues (par exemple, une connaissance a posteriori d’une transaction) à des fins lucratives.
Arbitrum se protège contre ce type d’attaque via un mécanisme unique : toute personne pouvant prouver une tentative de « banditisme temporel » peut soumettre un « défi ». Ce mécanisme repose sur des incitations économiques qui neutralisent les gains potentiels de l’attaquant, garantissant ainsi la sécurité et l’équité du réseau.
Modèle FBA-FCFS de Flashbots
Le modèle FBA-FCFS (First Bid Auction - First Come, First Served) est un mé
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