Décryptage des avantages technologiques de Metis : ouvrir un nouveau chapitre de la décentralisation
TechFlow SélectionTechFlow Sélection
Décryptage des avantages technologiques de Metis : ouvrir un nouveau chapitre de la décentralisation
Metis lance zkMIPS et un séquenceur décentralisé, stimulant le développement florissant de l'écosystème L2.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : Wilson Lee, contributeur principal de Biteye
Édition : Crush, contributeur principal de Biteye
01 Introduction contextuelle
Le 10 avril, A16z Crypto a publié Jolt, une solution de type zéro-connaissance (zero-knowledge), visant à accélérer et simplifier les opérations d’extension des blockchains.
Jolt intègre des SNARK (preuves succinctes non interactives à divulgation nulle) permettant aux développeurs de créer rapidement des solutions L2 basées sur SNARK. L’équipe affirme également que Jolt est jusqu’à deux fois plus rapide que les zkVMs actuels.
La technologie ZK constitue l’un des axes centraux du secteur cryptographique à travers les cycles. Le ZK-Rollup est même considéré par Vitalik comme la solution à long terme pour l’extension d’Ethereum. Depuis son annonce en août dernier jusqu’à sa sortie officielle cette année, le projet Jolt illustre bien que le domaine du ZK-Rollup reste un champ d’application vaste et prometteur.
De nombreux acteurs sont désormais présents dans le secteur du ZK-Rollup, ce qui a conduit à l’émergence de classifications techniques plus fines afin de distinguer les projets. La compatibilité avec la machine virtuelle Ethereum (EVM) est devenue le critère le plus représentatif.
Pour des raisons historiques, l’EVM contient de nombreuses conceptions peu adaptées aux preuves ZK. Pourtant, bon nombre de projets existants ont été construits initialement sur EVM, et le ZK-Rollup continue d’être perçu comme la solution d’extension future. Par conséquent, la majorité des projets ZK-Rollup doivent naturellement faire un compromis entre une meilleure compatibilité EVM ou une meilleure compatibilité ZK.
ZKM, incubé par Metis DAO, adopte une approche fondamentale différente en proposant une solution générique appelée zkMIPS.
zkMIPS transforme l’exécution des programmes en preuves ZKP en utilisant le jeu d'instructions MIPS, plus bas niveau. En plus de la compatibilité EVM, il peut s’adapter à d'autres machines virtuelles telles que MoveVM et RustVM, ouvrant ainsi le ZK-Rollup à une communauté de développeurs plus diversifiée.
Cet article propose une analyse approfondie des efforts et avancées de Metis en matière de ZK et de séquenceur décentralisé.
02 ZKM et Hybrid Rollups : concilier OP et ZK
Le succès de Metis sur le marché repose largement sur son mécanisme innovant de Hybrid Rollups, combinant preuves de fraude (fraud proofs) et preuves d’efficacité (validity proofs), intégrant ainsi les avantages des deux approches.
La technologie zkMIPS de ZKM apporte un soutien solide en termes de compatibilité au système Hybrid Rollups de Metis, permettant une fusion organique entre ZK et EVM.
2.1 Fonctionnement et avantages des Hybrid Rollups
Dans les Hybrid Rollups, les rôles clés sont :
-
Sequencer : reçoit et traite les transactions utilisateur, détermine leur ordre optimal, puis les regroupe et publie ces données sur la couche de consensus et de disponibilité des données.
-
Proposers : évaluent les transactions et racines d’état soumises par le Sequencer, puis les inscrivent dans la State Commitment Chain (SCC).
-
Verifiers : vérifient les racines d’état sur la chaîne Rollup, garantissant la validité des transactions et empêchant toute activité frauduleuse.
Dans les solutions L2 classiques, le Sequencer collecte et traite les transactions, puis publie les données transactionnelles sur le réseau principal Ethereum (L1). Ce processus nécessite une validation finale par L1, assurant sécurité et cohérence.
(Source : https://mirror.xyz/msfew.eth/WQJaOcFkpTOZLns8MBQaCS4OepRoaZ7uoctnLAnalVw)
Les Hybrid Rollups adoptent une méthode hybride pour traiter et optimiser les transactions L2, selon les étapes suivantes :
1. Initiation et traitement des transactions :
-
L’utilisateur lance une transaction sur L2.
-
Le Sequencer reçoit et traite ces transactions, fixant leur ordre dans la Canonical Transaction Chain (CTC).
2. Soumission et vérification de l’état :
-
Les Proposers soumettent la racine d’état à la SCC après évaluation des transactions.
-
Les Verifiers examinent la racine d’état dans la SCC pour en garantir l’exactitude.
3. Génération et vérification de la preuve à divulgation nulle :
-
Le Prover lit les données depuis L1 et génère une preuve ZK — une caractéristique clé des Hybrid Rollups, permettant de valider la validité des transactions sans révéler leur contenu.
-
Si la preuve ZK n’est pas soumise à temps, le Verifier déclenche un processus de preuve de fraude pouvant entraîner une sanction du Sequencer.
4. Confirmation finale des données et de l’état :
-
Via un contrat intelligent, une fois la preuve ZK validée, la transaction est définitivement confirmée.
-
Un pont de contrats intelligents assure le transfert sécurisé des fonds et de l’état entre L1 et L2.
La conception des Hybrid Rollups présente plusieurs avantages marqués :
-
Efficacité et rentabilité : grâce aux preuves ZK, les Hybrid Rollups traitent davantage de transactions en consommant moins de gas.
-
Sécurité renforcée : en combinant preuves de fraude traditionnelles et preuves ZK, ils protègent la sécurité et la justesse des transactions même face à des comportements malveillants potentiels.
-
Extensibilité : grâce aux preuves récursives, les Hybrid Rollups peuvent gérer des volumes massifs de transactions sans perte de performance, soutenant ainsi des applications blockchain plus larges.
-
Compatibilité et flexibilité : supportent divers langages de programmation et contrats intelligents, facilitant la migration des applications existantes vers les Hybrid Rollups.
2.2 Comment zkMIPS assure une excellente compatibilité ZK
Le principe fondamental du ZK consiste à transformer l’exécution d’un programme en une preuve mathématique facile à vérifier, permettant à tous de confirmer la justesse de l’exécution sans avoir à la reproduire. La difficulté majeure réside dans la conversion d’une logique de programme arbitraire en une preuve mathématique stable.
Les développeurs utilisent généralement des langages de haut niveau pour concevoir des programmes, chacun interagissant différemment avec le matériel.
Ainsi, les implémentations actuelles de projets ZK ne sont souvent pas mutuellement compatibles. Scroll écrit directement des circuits pour chaque opcode de l’EVM, réalisant une équivalence au niveau des opcodes. Bien qu’il reflète fidèlement l’EVM, cela implique une charge de travail ingénierie considérable.
Polygon zkEVM crée une VM personnalisée optimisée, convertissant directement le bytecode EVM en bytecode de sa propre VM. Cela permet une équivalence efficace au niveau des opcodes, mais l’introduction de code personnalisé risque à long terme de s’éloigner de l’EVM.
zkSync a développé sa propre VM (SyncVM) et défini une représentation intermédiaire algébrique (AIR) basée sur les registres. Il a ensuite construit un compilateur spécialisé pour traduire Yul (langage intermédiaire compilable en bytecode EVM, assimilable à une version basse de Solidity) en LLVM-IR, puis en instructions de sa VM personnalisée. Cette approche assure une compatibilité au niveau Solidity, mais elle ne permet pas d’utiliser directement les outils Ethereum existants, et les conversions entre langages peuvent nécessiter une nouvelle vérification du code.
StarkNet abandonne carrément la compatibilité EVM, exécutant des contrats intelligents personnalisés via sa propre machine virtuelle (Cairo VM) en utilisant un langage bas niveau (Cairo), afin d’atteindre une efficacité maximale en ZK.
Face à ces solutions, ZKM choisit une voie plus inclusive : zkMIPS.
MIPS, acronyme de « Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages », est un jeu d’instructions de microprocesseur élaboré, conçu dès 1985.
Le principe de MIPS est de simplifier les instructions complexes du microprocesseur à leur forme la plus basique, améliorant ainsi la vitesse de traitement et réduisant la complexité d’exécution.
Dans le système zkMIPS, ce jeu d’instructions sert à convertir les programmes en preuves ZK.
Le processus de mise en œuvre de zkMIPS est le suivant :
-
Conversion du programme en MIPS : tout d’abord, les contrats intelligents ou programmes écrits en langage de haut niveau (comme Solidity ou Rust) sont compilés en instructions MIPS. Cette étape transforme des abstractions élevées en opérations exécutables au niveau matériel.
-
Génération de la preuve ZK : ensuite, ces instructions MIPS sont utilisées pour produire les preuves à divulgation nulle correspondantes. Grâce à la simplicité de MIPS, cette étape est plus efficace en calcul, permettant une génération plus rapide des preuves sans compromettre la sécurité.
Avantages de zkMIPS
-
Compatibilité : zkMIPS prend non seulement en charge Solidity compatible EVM, mais aussi d’autres langages populaires tels que Rust et Move. Cela permet à zkMIPS de servir un écosystème de développement blockchain plus large, ouvrant ainsi à plus de possibilités applicatives.
-
Rentabilité : grâce à l’efficacité du jeu d’instructions MIPS, zkMIPS réduit significativement le coût de calcul lors de la génération des preuves ZK, améliorant la durabilité globale du système.
-
Preuves récursives : zkMIPS supporte les preuves récursives, permettant de regrouper plusieurs preuves en une unité plus facile à gérer, ce qui est crucial pour l’extensibilité du système.
En réalité, les avantages de MIPS ont déjà été intégrés par des projets comme Optimism. Le mécanisme Cannon d’Optimism convertit les programmes exécutés en MIPS, facilitant ainsi la recherche d’erreurs et la réexécution en cas de contestation.
Metis suit cette tendance en intégrant Cannon à son écosystème, renforçant ainsi la pertinence et l’efficacité de la technologie zkMIPS.
03 Séquenceur décentralisé : décentralisation et durabilité
Outre l'utilisation des Hybrid Rollups pour combiner les avantages de OP et ZK, Metis pousse activement la mise en œuvre d’un séquenceur décentralisé, servant ainsi de modèle en matière de décentralisation pour les Rollups.
Dans les modèles Rollup traditionnels, un seul Séquenceur, bien qu’efficace pour traiter les transactions et données, concentre un pouvoir excessif, exposant à plusieurs risques :
-
Risque opérationnel : si le sequencer tombe en panne ou subit une attaque, le traitement des transactions du système entier est bloqué.
-
Risque de censure : le sequencer peut choisir de traiter ou rejeter certaines transactions, limitant potentiellement l’accès des utilisateurs à certains protocoles ou services DeFi.
-
Risque de manipulation : lors du tri des transactions, le sequencer pourrait prioriser ses propres transactions, augmentant les frais pour tirer indûment profit de la valeur extractible maximale (MEV).
Pour résoudre ces problèmes, Metis a conçu un pool de séquenceurs décentralisé, composé de plusieurs nœuds Séquenceurs travaillant ensemble pour agréger, ordonner et exécuter les transactions. Cette architecture garantit l’équité et la transparence du système :
-
Mécanisme de consensus : plus des deux tiers des nœuds Séquenceurs doivent parvenir à un accord sur l’état de chaque nouveau bloc avant que le lot de transactions ne soit soumis au réseau principal Ethereum (L1).
-
Signature MPC (calcul multipartite) : avant soumission du lot à L1, une signature MPC vérifie son authenticité, assurant l’exactitude des données.
Avantages du séquenceur décentralisé :
-
Sécurité accrue : la prise de décision collective par plusieurs nœuds réduit le risque de défaillance unique, renforçant la robustesse et la sécurité du réseau.
-
Réduction des risques de censure et de manipulation : la présence de multiples séquenceurs rend difficile pour un nœud isolé de censurer ou manipuler les transactions, protégeant ainsi la liberté transactionnelle des utilisateurs.
-
Stabilité et redondance : le système autorise un remplacement fluide des séquenceurs, minimisant l’impact des pannes ou interruptions, améliorant ainsi la stabilité globale du réseau.
Dans le modèle de séquenceur décentralisé de Metis, chaque nœud comprend plusieurs composants clés :
-
L2 Geth (incluant OP-Node) : responsable de l’ordonnancement des transactions et de l’assemblage des blocs.
-
Module adaptateur : sert d’intermédiaire pour interagir avec d’autres modules externes (principalement les nœuds PoS).
-
Soumetteur de lots (Proposer) : assemble les lots de transactions et les soumet à L1 après validation par plusieurs séquenceurs.
-
Nœuds PoS : coordonnent entre Ethereum, la couche de consensus et la couche Metis, assurant le verrouillage sécurisé des actifs et récompensant les validateurs.
-
Couche de consensus : constituée d’un ensemble de nœuds Tendermint PoS fonctionnant en parallèle avec le réseau principal Ethereum, garantissant l’efficacité opérationnelle sans entraver le processus principal.
(Source : https://ethresear.ch/t/pos-sequencer-pool-decentralizing-an-optimistic-rollup/16760)
Grâce à cette conception, le pool de séquenceurs décentralisés de Metis améliore non seulement l’équité et la transparence du traitement des transactions, mais renforce aussi la sécurité et la stabilité du réseau par dispersion du pouvoir — des éléments clés pour bâtir un écosystème blockchain fiable et durable.
04 Conclusion et perspectives
Les avantages technologiques et conceptuels de Metis posent des bases solides pour son développement futur. Ses Hybrid Rollups basés sur zkMIPS pourraient résoudre le problème de compatibilité des ZK-Rollups, attirant ainsi une communauté de développeurs plus diversifiée.
Son engagement envers le séquenceur décentralisé reflète une vision profondément ancrée dans la décentralisation. À mesure que l’écosystème de Metis mûrit, nous avons toutes les raisons de croire qu’il deviendra un concurrent inattendu et persistant parmi les solutions L2, créant continuellement de la valeur pour les utilisateurs et les développeurs.
Bienvenue dans la communauté officielle TechFlow
Groupe Telegram :https://t.me/TechFlowDaily
Compte Twitter officiel :https://x.com/TechFlowPost
Compte Twitter anglais :https://x.com/BlockFlow_News
@BiteyeCN
