Taiko Labs décrypte la voie vers la décentralisation des Rollup : ordonnancement partagé et dilemme fondé sur Ethereum
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Taiko Labs décrypte la voie vers la décentralisation des Rollup : ordonnancement partagé et dilemme fondé sur Ethereum
Based Rollup offre une solution à la fragmentation de liquidité et assure une interopérabilité complète avec la L1 grâce à ses caractéristiques spécifiques.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesAuteur : Taiko Labs
Traduction : TechFlow
Résumé des points clés
La feuille de route centrée sur les Rollup a conduit à une fragmentation et à un isolement des blockchains. Cette scission entraîne un manque de transfert de valeur entre les Rollup. Pour résoudre ce problème, des mécanismes de triage partagé ont émergé, comme Espresso, Astria ou Radius. Mais cette solution implique fondamentalement de nouvelles hypothèses de confiance, car une telle couche doit disposer de son propre ensemble de sécurité.
Si nous voulons construire une couche de triage partagée pour les Rollup, Ethereum est la couche neutre la plus digne de confiance que nous puissions utiliser ou construire. Les Rollup basés sur Ethereum (c'est-à-dire les Based Rollup) sont naturellement entièrement composable avec Ethereum et tous les autres Based Rollup. Toutefois, cette approche présente également certains défis. Le principal est le temps de bloc identique à celui d’Ethereum, limité à 12 secondes. Les solutions possibles incluent l’introduction d’un mécanisme de confirmation rapide, par exemple via un séquenceur centralisé, ou l’accélération du temps de bloc d’Ethereum. Sur le réseau de test, les préconfirmations basées offrent déjà des vitesses supérieures à celles des séquenceurs centralisés actuels.
À la croisée des chemins
Comme mentionné au début, la direction choisie par Ethereum est cruciale. Dès le départ, Ethereum a fait du décentralisation sa priorité absolue. Ce choix impose certaines limitations à l’expérience utilisateur, découlant des défis inhérents à la conception de systèmes distribués décentralisés (comme la gestion de l’état global, l’exécution séquentielle, etc.). C’est précisément ce qui distingue Ethereum des autres L1, qui ont choisi une voie différente. Ces derniers sacrifient une partie de la décentralisation pour offrir rapidité et faible coût. Ils sont rapides et peu chers grâce à des mécanismes comme la preuve d’historique, des blocs plus volumineux et le traitement parallèle. Ces concepts permettent des transactions rapides et économiques, mais augmentent la charge des validateurs. C’est pourquoi les exigences matérielles des validateurs sur d’autres L1 sont supérieures à celles d’Ethereum.
Jusqu’à ce qu’Ethereum s’étende lui-même via des mises à jour comme l’expiration de l’historique, le modèle sans état ou les arbres de Verkle, nous avons délégué ces tâches aux Rollup.
Il y a quatre ans, Ethereum a adopté une feuille de route centrée sur les Rollup, en externalisant l’exécution afin de créer un environnement plus convivial pour les utilisateurs jusqu’à l’arrivée des améliorations. Grâce à cela, nous atteignons désormais une moyenne quotidienne de 250 TPS sur l’ensemble d’Ethereum.
rollup.wtf
Comme indiqué précédemment, quatre ans se sont écoulés depuis qu’Ethereum a opté pour une feuille de route centrée sur les Rollup. Pendant cette période, de nombreuses expérimentations ont eu lieu sur les L2 concernant « ce qu’Ethereum devrait être ». AltVM (Fuel, Fluent), zkVM (Aztec, Starknet), zkEVM (Scroll, Linea, zkSync), EVM parallèle (MegaETH), etc. Toutes ces initiatives apportent des idées pour l’avenir d’Ethereum. Mais elles ont aussi créé de nombreuses blockchains isolées, sans lien entre elles. C’est pourquoi les couches de triage partagé sont apparues pour résoudre ce problème de fragmentation.
Couche de triage partagé
Actuellement, les Rollup utilisent des séquenceurs centralisés, ce qui introduit de grands risques de censure, de perte d’activité et d’extraction de MEV. Pour s’orienter vers la décentralisation, un Rollup peut choisir un séquenceur partagé. En utilisant un tel séquenceur, un Rollup peut bénéficier de finalité, de décentralisation, de transactions rapides et de composable atomique inter-chaînes. Comme l’a dit Vitalik : « Décentraliser un Rollup nécessite 90 % des efforts requis pour développer une nouvelle L1. » Ainsi, en choisissant un séquenceur partagé, on évite cet effort d’ingénierie.
Une couche de triage partagé est essentiellement une couche qui relie le droit de triage des Rollup participants à un même réseau de séquenceurs. Elle exécute un protocole de consensus, comme BFT, auquel tout le monde peut participer (dans les limites du design du protocole). Ainsi, plusieurs Rollup disposent d’un mécanisme commun pour déterminer l’ordre des transactions. Ce mécanisme offre également une finalité rapide au niveau L2 et une composable entre tous les Rollup participants.
La couche de triage partagé fonctionne comme un marché de séquenceurs. Dans ce marché, les Rollup peuvent vendre leur espace de bloc (et le droit de proposition) slot par slot au plus offrant. Cela crée également une couche de redistribution du MEV entre tous les Rollup participants.
Préoccupations
La couche de triage partagé bénéficie d’effets de réseau, créant une composable atomique et un partage du MEV entre tous les Rollup participants. Les Rollup rejoignent ce réseau pour augmenter la valeur de leurs blocs (tout en décentralisant leur séquenceur).
Toutefois, selon la conception du système, le nombre de Rollup participants doit être aussi élevé que possible. Si un Rollup X quitte le réseau, cette redistribution du MEV est perturbée, affectant directement les effets de réseau. Par conséquent, le triage partagé est un jeu sans fin où les participants doivent rester constamment engagés. Comme l’a souligné Rushi ici, il s’agit d’un modèle purement B2B.
La couche de triage partagé exécute parallèlement au marché des séquenceurs un protocole comme BFT pour assurer une finalité rapide au niveau L2, ce qui introduit une hypothèse d’honnêteté : elle suppose qu’au moins la moitié des validateurs sont honnêtes. Si, pour une raison quelconque, la moitié des validateurs sont hors ligne ou malhonnêtes, la chaîne pourrait perdre son activité (bien qu’un mécanisme de secours puisse être utilisé). Si le protocole BFT perd son activité, les Rollup participants ne pourront pas profiter de la finalité rapide, car ils dépendent de ce protocole pour obtenir une certification de finalité. Les retraits depuis cette couche seront également suspendus. Toutefois, même si le protocole BFT échoue, la redistribution du MEV continuera, car dans Espresso par exemple, celle-ci est séparée du protocole BFT. En comparaison, Ethereum reste le protocole BFT le plus robuste en termes de sécurité cryptoeconomique et d’activité.
En outre, s’ils utilisent le re-staking, des risques supplémentaires apparaissent. Si les exigences matérielles des validateurs sont trop élevées, cela peut conduire à un monopole. Une erreur dans un service de re-staking pourrait aussi entraîner des slashing massifs ; pour plus d’informations, voir la FAQ sur les risques d’Eigenlayer. Pour en savoir plus sur les méthodes de re-staking dans les séquenceurs partagés, voir l’étude conjointe de Nethermind et Fourpillar.
Il est important de noter que, étant donné que les séquenceurs partagés utilisent des préconfirmations, ce processus pourrait être réalisé directement sur la L1 (c’est-à-dire basé sur des préconfirmations), éliminant ainsi le besoin d’une nouvelle couche. Il convient également de rappeler que les séquenceurs partagés doivent toujours transiter par la L1. Par conséquent, la notion de « finalité rapide » n’a ici que peu de sens.
En résumé, nous pensons que si les couches de séquenceurs partagés manquent de décentralisation et de robustesse, elles deviennent un point de défaillance unique. Elles représenteront alors le maillon le plus faible de tous les Rollup qui y adhèrent.
La composable neutre n’est plus une plaisanterie : il faut être "Based"
Comme mentionné, Ethereum est la couche la plus neutre et digne de confiance pour construire diverses applications. Les Rollup atteignent cet objectif en envoyant leurs lots et preuves à Ethereum, en utilisant sa couche de disponibilité des données. Actuellement, la plupart des Rollup sont gérés par des séquenceurs centralisés, où toutes les transactions sont triées par l’équipe du Rollup. Certaines équipes travaillent encore à concevoir des schémas pour décentraliser leur réseau, comme le Fernet d’Aztec. Une autre méthode permet d’atteindre la décentralisation sans investissement massif en ingénierie : le modèle de triage basé.
Taiko est le premier Based Rollup à utiliser Ethereum comme couche de triage. La construction des blocs repose entièrement sur Ethereum. N’importe qui peut proposer un bloc, ce processus étant totalement permisif. Chaque Rollup peut ainsi atteindre la composable sans ajouter une nouvelle couche. Puisque les slots d’Ethereum et des Based Rollup avancent de concert, ils sont parfaitement compatibles. Cela signifie qu’on peut réaliser un prêt flash sur la L1 et effectuer une action sur un Based Rollup dans le même slot (merci à notre conception BBR, voir ici pour plus de détails). Toutefois, l’approche basée sur Ethereum comporte aussi des coûts.
Source : L2Beat
Nous avons abordé ce sujet dans notre article "Considérations centrales autour des Rollup basés sur des préconfirmations", mais résumons brièvement. Comme dit, le temps de bloc d’un Based Rollup est identique à celui d’Ethereum : 12 secondes. Cela signifie que le Based Rollup doit envoyer ses données à la L1 toutes les 12 secondes via des blobs (ou calldata). S’il ne parvient pas à remplir suffisamment le blob avec des transactions L2 pour couvrir les frais L1, il subit une perte. Pour ne pas reporter ce coût à nos utilisateurs, nous l’avons assumé initialement, dépensant d’importantes sommes. Aujourd’hui, le temps de bloc des proposants dépasse 12 secondes (environ 20 secondes) afin d’assurer la rentabilité.
Voici des exemples illustrant les difficultés rencontrées par les Based Rollup, comme le montre le cas de Taiko. En résumé, le problème principal réside dans le temps de bloc et les limites de revenus dues aux frais de base, plutôt qu’à un séquenceur centralisé. Vous sacrifiez des revenus car le triage est totalement permisif, tout votre MEV va à Ethereum, et vous ne pouvez tirer aucune valeur des transactions (le Spire Labs travaille sur un cadre basé visant à améliorer le modèle de revenus des Based Rollup).
Pour résoudre les problèmes d’expérience utilisateur et de temps de bloc, nous avons deux options :
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Préconfirmations basées
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Temps de bloc plus rapide sur la L1
Préconfirmations basées (Based Preconfirmations)
Les préconfirmations basées utilisent simplement un sous-ensemble de validateurs L1 pour fournir des préconfirmations aux utilisateurs L2. Actuellement, les préconfirmations basées fonctionnent avec succès sur le testnet Helder, permettant désormais des transactions extrêmement rapides sur Taiko (20 millisecondes dans la démo Gattaca, contre environ 260 millisecondes sur Arbitrum).
Démonstration des préconfirmations basées sur Titan
Dans les préconfirmations basées, vous n’héritez pas de toute la sécurité et l’activité d’Ethereum. Vous faites confiance à un sous-ensemble du jeu de validateurs d’Ethereum. Toutefois, il est important de noter que nous recevons actuellement des engagements fiables des proposants d’Ethereum. N’importe qui peut devenir fournisseur de préconfirmation en plaçant une certaine quantité d’ETH dans un contrat d’enregistrement. Nous avons expliqué en détail ce mécanisme dans un précédent article, disponible ici.
L’espace des préconfirmations basées en est encore à ses débuts et continue d’évoluer. Il fait face à certaines menaces, similaires à la centralisation actuelle de la construction de blocs sur Ethereum, mais grâce à de nouvelles approches et recherches, des architectures plus solides seront conçues. Nous partagerons bientôt notre propre conception de préconfirmation.
Des blocs plus rapides ?
Personne ne refuserait de rendre Ethereum plus convivial. Des confirmations plus rapides, des temps de bloc plus courts et un traitement accéléré des transactions sont les scénarios les plus favorables pour les Based Rollup. Comme mentionné, le temps de bloc de la L1 constitue l’unique obstacle à devenir un Based Rollup. Un temps de bloc L1 plus rapide signifie des blocs plus rapides pour les Based Rollup.
L’idée principale derrière une L1 plus rapide consiste à adopter un mécanisme de consensus capable de réduire fondamentalement la durée des slots. La finalité en un seul slot (Single Slot Finality, SSF) est un mécanisme envisagé, notamment Orbit SSF, où chaque slot peut être finalisé en quelques secondes. Avec le protocole Gasper actuel, la finalité prend 2 périodes, soit 13 minutes. Toutefois, SSF présente l’inconvénient d’être vulnérable à une fuite de 33 % en cas d’inactivité.
Le vrai problème est le suivant : si une L1 plus rapide est toujours nécessaire, pourquoi avoir passé quatre ans à développer des Rollup plutôt que d’accélérer directement la L1 ? Nous avons consacré d’importants efforts de R&D aux Rollup, explorant de nombreuses approches différentes. Même si un accord était trouvé aujourd’hui pour raccourcir le temps de bloc, le développement prendrait encore 2 à 3 ans.
Ethereum a choisi une voie très claire : celle qui ne fait aucun compromis sur la décentralisation et protège les « petits stakers individuels ». Clairement, des blocs plus rapides nécessitent des modifications du consensus d’Ethereum, modifications qui pourraient réduire davantage la distribution des validateurs. C’est une décision importante que la communauté Ethereum devra prendre.
Conclusion
Avec le développement et la popularisation des Rollup, la fragmentation et l’isolement deviennent des problèmes sérieux. Devenir un Based Rollup ou rejoindre une couche de séquenceur partagé représente donc une distinction importante. Les couches de triage partagé permettent une finalité rapide et une composable inter-chaînes, mais elles reposent sur de nouvelles hypothèses de confiance et peuvent échouer, perdant ainsi leurs effets de réseau. Les Based Rollup exploitent l’infrastructure existante d’Ethereum pour la construction de blocs, mais font face à des défis liés au temps de bloc et au modèle de revenus. Malgré tout, ils offrent une solution réelle à la fragmentation de liquidité et à la composable complète avec la L1.
La voie à suivre pourrait passer par de nouvelles solutions comme les préconfirmations basées ou un temps de bloc L1 plus rapide, afin de surmonter les inconvénients des Based Rollup. L’objectif est d’améliorer l’expérience utilisateur sans compromettre les principes fondateurs d’Ethereum. Notre but est de créer un écosystème évolutif, décentralisé et convivial, fidèle à la vision d’Ethereum.
Choisir d’être basé sur Ethereum n’est pas seulement une décision technique, c’est un choix stratégique qui oriente le cadre même des Rollup décentralisés.
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