Nouvel article de Vitalik : étendre considérablement la couche 1 reste pertinent, cela rendra le développement d'applications plus simple et plus sûr
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Nouvel article de Vitalik : étendre considérablement la couche 1 reste pertinent, cela rendra le développement d'applications plus simple et plus sûr
L'objectif de cet article est de démontrer qu'il est très important que la couche L1 soit agrandie d'environ 10 fois, indépendamment du fait que davantage d'applications doivent fonctionner à long terme sur la L1.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesAuteur : Vitalik Buterin
Traduction : Daisy, MarsBit
Un débat important à court terme sur la feuille de route d'Ethereum concerne l'augmentation du plafond de gaz L1. Récemment, ce plafond est passé de 30 millions à 36 millions, augmentant ainsi la capacité du réseau de 20 %. De nombreuses personnes soutiennent une augmentation encore plus importante dans un avenir proche. Ces hausses sont rendues possibles grâce aux améliorations techniques récentes et à venir, telles que l'amélioration de l'efficacité des clients Ethereum, la proposition EIP-4444 qui réduit la nécessité de stocker les données historiques (voir feuille de route), ainsi que les futures technologies de clients sans état.
Cependant, avant de prendre cette mesure, nous devons réfléchir à une question clé : dans une trajectoire centrée sur les rollups, est-il judicieux, à long terme, d’augmenter le plafond de gaz L1 ? Augmenter ce plafond est facile, mais le réduire est très difficile — même si une baisse était effectuée ultérieurement, l'impact sur la décentralisation pourrait être permanent. Si une utilisation excessive de L1 entraînait des risques de centralisation, sans garantie de bénéfices suffisants, cela constituerait un résultat indésirable.
Cet article défendra l'idée qu'étendre fortement L1 conserve une valeur importante, même dans un monde où la majorité des utilisateurs et applications s’exécutent sur L2, car cela simplifie et sécurise les modèles de développement d'applications.
Cet article ne cherche pas à argumenter sur le fait que davantage d'applications devraient fonctionner longtemps sur L1. Son objectif est plutôt de démontrer que, quel que soit l'issue de ce débat, une extension d’environ 10 fois la capacité L1 présente une importance significative à long terme.
Résistance à la censure
L'objectif est la résistance à la censure
Note de MarsBit : Le texte dans l'image provient du roman « 1984 » : « La guerre, c’est la paix ; La liberté, c’est l’esclavage ; L’ignorance, c’est la force »
L'un des principaux atouts des blockchains est leur résistance à la censure : si une transaction est valide et que l'utilisateur peut payer les frais de gaz au tarif du marché, alors cette transaction doit pouvoir être intégrée de manière fiable et rapide à la chaîne.
Dans certains cas, cette résistance doit être effective à très court terme. Par exemple, un utilisateur détenant une position dans un protocole DeFi pourrait voir son poste liquidé en cas de fluctuations rapides des prix, même avec un délai d’intégration de seulement 5 minutes.
L'ensemble des validateurs (stakers) sur L1 étant hautement décentralisé, il est extrêmement difficile de censurer durablement une transaction ; au maximum, on peut retarder sa validation de quelques blocs (slots). Des propositions existent déjà pour renforcer davantage la résistance à la censure d'Ethereum, afin de garantir que les transactions soient intégrées même si la construction des blocs est fortement centralisée ou externalisée.
En revanche, les L2 dépendent de producteurs de blocs (block producers) relativement plus centralisés ou de séquenceurs centralisés capables aisément de choisir de censurer certaines transactions. Certains L2 (comme Optimism et Arbitrum, voir leurs documents officiels) proposent un mécanisme d'inclusion forcée (force-inclusion mechanism), permettant aux utilisateurs de soumettre directement leurs transactions via L1. Cependant, la faisabilité pratique de ce mécanisme repose sur deux facteurs clés :
1. Les frais de transaction sur L1 doivent être suffisamment bas pour que les utilisateurs puissent supporter le coût de soumission directe sur L1 ;
2. L1 doit disposer d’un espace de bloc suffisant pour intégrer les transactions envoyées directement par les utilisateurs, même en cas de censure massive par un L2.
Ainsi, augmenter la capacité de L1 permet non seulement de réduire les frais, mais aussi de renforcer la capacité des utilisateurs L2 à faire face à la censure, préservant ainsi la valeur fondamentale de la blockchain : la résistance à la censure.
Hypothèses mathématiques de base
Nous pouvons utiliser quelques calculs pour estimer le coût réel de l'utilisation du mécanisme d’inclusion forcée. Voici certaines hypothèses que nous réutiliserons par la suite :
1. Actuellement, le coût d’une transaction de dépôt L1 → L2 est d’environ 120 000 unités de gaz L1. Exemple avec Optimism.
2. Une opération L1 minimale, comme modifier la valeur d’un emplacement de stockage, coûte 7 500 unités de gaz L1 (SSTORE froid + coût des données calldata de l’adresse + frais de calcul).
3. Le prix de l’ETH est fixé à 2 500 dollars.
4. Le prix du gaz est de 15 gwei, une moyenne raisonnable sur le long terme.
5. L’élasticité de la demande est proche de 1 (si le plafond de gaz double, le prix diminue de moitié). Cette hypothèse est partiellement appuyée par des analyses antérieures, bien que l'élasticité réelle puisse varier dans les deux sens.
6. Nous souhaitons que le coût de réponse à une attaque soit inférieur à 1 dollar. Le coût d’une opération « normale » ne devrait pas excéder 0,05 dollar par transaction. Pour les opérations inhabituelles intermédiaires (ex. changement de clé), il devrait rester inférieur à 0,25 dollar. Il s’agit évidemment d’un jugement de valeur subjectif.
Selon ces hypothèses, le coût actuel de contournement de la censure est : 120000 * 15 * 10**-9 * 2500 = 4,5 $
Pour ramener ce coût en dessous de l’objectif, nous devrions étendre L1 d’un facteur 4,5 (bien que ce soit une estimation très approximative, l’élasticité étant difficile à mesurer, tout comme le niveau d’utilisation absolue).
Nécessité de transférer des actifs entre L2
Les utilisateurs ont souvent besoin de transférer des actifs d’un L2 à un autre. Pour les actifs courants et à fort volume, la méthode la plus pratique consiste à utiliser des protocoles d'intention (ex. ERC-7683). En pratique, seuls quelques market makers doivent transférer directement des actifs entre deux L2 ; les autres utilisateurs font simplement des échanges avec eux. Toutefois, pour les actifs à faible volume ou les NFT, cette approche n’est pas viable. Dans ces cas, l’utilisateur individuel doit envoyer une transaction via L1 pour transférer ses actifs d’un L2 à un autre.
Actuellement, le coût de retrait d’un L2 est d’environ 250 000 unités de gaz L1, et celui du dépôt de 120 000 unités. Théoriquement, ce processus peut être largement optimisé. Par exemple, pour transférer un NFT d’Ink vers Arbitrum, la propriété de base du NFT doit passer du pont Ink au pont Arbitrum, une opération qui a lieu sur L1. C’est une simple écriture de stockage, coûtant environ 5 000 unités de gaz. Les autres opérations sont essentiellement des appels et des preuves, dont le coût peut être minimisé avec une logique adaptée ; supposons un coût total de 7 500 unités de gaz.
Calculons les coûts pour ces deux scénarios.
Situation actuelle : 370000 * 15 * 10**-9 * 2500 = 13,87 $
Conception idéale : 7500 * 15 * 10**-9 * 2500 = 0,28 $
Notre objectif idéal est de 0,05 dollar, ce qui signifie que L1 devrait être étendu d’un facteur d’environ 5,5.
Ou bien, analysons directement selon la capacité. Supposons qu’en moyenne, chaque utilisateur doive effectuer un transfert de NFT (ou d’ERC20 rare) entre L2 une fois par mois. La capacité mensuelle totale de gaz d’Ethereum est : 18 000 000 × (12 × 30 × 3600) = 3,88 billions de gaz, suffisante pour 518 millions de tels transferts. Ainsi, si Ethereum vise à servir tous les utilisateurs mondiaux (en supposant 3,1 milliards, comme Facebook), il devrait étendre sa capacité d’environ 6 fois, rien que pour ce seul usage sur L1.
Sorties massives des L2 (L2 mass exits)
Une caractéristique importante des L2 est la possibilité pour les utilisateurs de sortir vers L1 en cas de panne, ce que les « alt L1 » ne peuvent offrir. Que se passe-t-il si tous les utilisateurs ne peuvent pas réussir leur sortie en une semaine ? Pour les optimistic rollups, ce n’est peut-être pas critique : tant qu’il existe un participant honnête, il peut empêcher la confirmation d’une racine d’état malveillante. Mais dans les systèmes Plasma, si les données deviennent indisponibles, les utilisateurs doivent généralement sortir dans un délai d’une semaine. Même dans un optimistic rollup, en cas de mise à jour gouvernance hostile, les utilisateurs disposent d'une fenêtre de 30 jours pour retirer leurs actifs (voir : définition phase 2).
Qu’est-ce que cela implique ? Supposons qu’une chaîne Plasma tombe en panne, avec un coût de sortie de 120 000 unités de gaz. Combien d’utilisateurs peuvent sortir en une semaine ? Calculons : 86400 * 7 / 12 * 18000000 / 120000 = 7,56 millions d'utilisateurs.
Pour un optimistic rollup subissant une mise à jour gouvernance hostile avec un délai de 30 jours, ce chiffre monte à 32,4 millions. Supposons qu’un protocole de sortie massive permette à beaucoup d’utilisateurs de sortir simultanément. Si nous poussons l’efficacité à l’extrême, chaque utilisateur n’a besoin que d’une opération SSTORE et d’un peu de calcul supplémentaire (soit 7 500 unités de gaz), les chiffres passent alors à 121 millions et 518 millions d’utilisateurs.
Sony a aujourd’hui un L2 sur Ethereum, Soneium, avec environ 116 millions d’utilisateurs mensuels actifs. Si tous ces utilisateurs devenaient des utilisateurs Soneium, l’Ethereum actuel ne pourrait pas supporter un événement de sortie massive. Toutefois, avec un protocole de sortie massive intelligent, cela devient juste envisageable.
Si nous voulons éviter les protocoles complexes de soumission de hachage, il faudrait prévoir 7 500 unités de gaz par actif. Dans mon portefeuille principal Arbitrum, j’ai 9 actifs de grande valeur ; en extrapolant, L1 devrait peut-être être étendu d’un facteur 9.
Un autre problème pour les utilisateurs est que même si L1 est assez sécurisé, ils peuvent perdre beaucoup d’argent à cause de coûts de gaz très élevés.
Analysons le coût en gaz des sorties, en comparant situation actuelle et situation « idéale » :
Situation actuelle : 120000 * 15 * 10**-9 * 2500 = 4,5 $
Situation idéale : 7500 * 15 * 10**-9 * 2500 = 0,28 $
Toutefois, le problème de ces estimations est que lors d’une sortie massive, tout le monde tente de sortir simultanément, donc le coût en gaz augmente fortement. Nous avons déjà vu des jours où le coût moyen quotidien en gaz L1 dépassait 100 gwei. En prenant 100 gwei comme référence, le coût de retrait serait de 1,88 dollar, ce qui signifie que L1 devrait être étendu d’un facteur 1,9 pour que la sortie reste abordable (inférieure à 1 dollar). En outre, si vous souhaitez permettre aux utilisateurs de retirer tous leurs actifs en une seule fois sans recourir à un protocole complexe de soumission de hachage, chaque actif pourrait nécessiter 7 500 unités de gaz, portant le coût de retrait à 2,5 ou 16,8 dollars selon les paramètres, et le facteur d’extension nécessaire de L1 changerait en conséquence pour maintenir ce coût dans des limites supportables.
Émission de jetons ERC20 sur L1
Aujourd'hui, de nombreux jetons sont émis sur L2. Cela pose toutefois un problème de sécurité sous-estimé : si un L2 subit une mise à jour gouvernance hostile, les jetons ERC20 émis dessus pourraient commencer à émettre illimitément de nouveaux jetons, sans que cela puisse être arrêté dans tout l’écosystème. Si le jeton est émis sur L1, les conséquences d’un dérapage de L2 restent principalement limitées à ce L2.
Jusqu’à présent, plus de 200 000 jetons ERC20 ont été émis sur L1. Prendre en charge jusqu’à 100 fois plus de jetons est techniquement faisable. Toutefois, pour que l’émission de jetons ERC20 sur L1 devienne une option populaire, le coût doit être suffisamment bas. Prenons l'exemple du jeton Railgun (un protocole majeur de confidentialité). Son coût de déploiement est de 16 470 unités de gaz, soit environ 61,76 dollars selon nos hypothèses. Ce coût est acceptable pour une entreprise. En principe, il peut être considérablement réduit par l'optimisation, surtout pour les projets émettant de nombreux jetons selon une logique identique. Cependant, même en réduisant le coût à 120 000 unités de gaz, il reste à 4,5 dollars.
Si notre objectif est d’amener Polymarket sur L1 (au moins pour l’émission des actifs ; les échanges pouvant continuer sur L2), et que nous voulons de nombreux micro-marchés, alors selon l’objectif ci-dessus de 0,25 dollar, nous devrions étendre L1 d’environ 18 fois.
Opérations de portefeuille Keystore
Un portefeuille Keystore est un type de portefeuille doté d'une logique de vérification modifiable (pour changer de clés, d’algorithme de signature, etc.), et ces modifications se propagent automatiquement à tous les L2. La logique de vérification se trouve sur L1, et les L2 utilisent des lectures synchronisées (par exemple L1SLOAD, REMOTESTATICCALL) pour y accéder. On peut placer la logique de vérification sur L2, mais cela ajoute beaucoup de complexité.
Supposons que chaque utilisateur doive effectuer une modification de clé ou une mise à jour de compte une fois par an, avec 3,1 milliards d’utilisateurs. Si chaque opération coûte 50 000 unités de gaz, la consommation de gaz par slot est : 50000 * 3100000000 / (31556926 / 12) ~= 59 millions, soit environ 3,3 fois la cible actuelle.
Nous pouvons réduire fortement ce coût par de grandes optimisations, par exemple en lançant l’opération de changement de clé depuis L2, mais en stockant les données sur L1 (merci à l’équipe Scroll pour cette idée). Cela réduit la consommation de gaz à une simple écriture de stockage et un peu de calcul supplémentaire (disons 7 500 unités de gaz), ce qui permettrait aux mises à jour Keystore d’utiliser environ la moitié de la capacité actuelle de gaz d’Ethereum.
Estimons maintenant le coût d’une opération Keystore : 7500 * 15 * 10**-9 * 2500 = 0,28 $, d’où une extension de L1 d’un facteur 1,1 suffirait à rendre les portefeuilles Keystore suffisamment abordables.
Soumission de preuves L2 (L2 proof submission)
Pour que l’interopérabilité entre L2 soit rapide, universelle et sans confiance, les L2 doivent fréquemment soumettre des preuves à L1 afin de connaître directement l’état les uns des autres. Pour obtenir une latence optimale, chaque L2 devrait soumettre un bloc à L1 à chaque intervalle.
Avec la technologie actuelle (comme les ZK-SNARKs), le coût de soumission pour chaque L2 est d’environ 500 000 unités de gaz, ce qui limite Ethereum à 36 L2 maximum (contre environ 150 L2 suivis par L2beat, incluant validiums et optimiums). Plus important encore, cela est presque économiquement irréaliste : avec un prix moyen de gaz de 15 gwei et un prix ETH de 2 500 dollars, le coût annuel de soumission serait : 500000 * 15 * 10**-9 * (31556926 / 12) * 2500 = 49 millions de dollars/an.
Avec un protocole d’agrégation, le coût pourrait être réduit davantage, atteignant environ 10 000 unités de gaz par soumission, car le mécanisme d’agrégation est plus complexe que la simple mise à jour d’un emplacement de stockage. Le coût annuel par L2 serait alors d’environ 1 million de dollars.
Idéalement, nous voudrions que chaque bloc soit soumis à L1, et que cela devienne une opération naturelle. Pour atteindre cet objectif, la capacité de L1 devra augmenter fortement. Un coût annuel de 100 000 dollars est modeste pour une équipe L2, mais 1 million de dollars par an n’est pas négligeable.
Conclusion
Nous pouvons résumer les cas d’usage ci-dessus dans le tableau suivant :
Notez que les colonnes une et deux sont additives. Par exemple, si les opérations de portefeuille Keystore occupent la moitié de la consommation actuelle de gaz, il faut encore suffisamment d’espace pour exécuter une sortie massive de L2.
De plus, rappelons que les estimations basées sur les coûts sont très approximatives. L’élasticité de la demande (comment les frais réagissent au changement du plafond de gaz, particulièrement à long terme) est très difficile à estimer, et même à utilisation constante, l’évolution du marché des frais reste incertaine.
Dans l’ensemble, cette analyse montre que même dans un monde dominé par les L2, une extension de 10 fois du gaz L1 conserve une valeur importante. Cela signifie en retour que, quelle que soit la perspective à long terme, une extension à court terme de L1 réalisable dans les 1 à 2 prochaines années reste précieuse.
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