Rédaction : Benjamin Simon, chercheur chez Mechanism Capital
Traduction : Perry Wang
Faisons une analogie.
Imaginons que nous sommes de retour en cours de mathématiques au collège. Notre professeur, aussi impitoyable que celui que vous avez peut-être eu, nous donne une liste de cent divisions posées avec des nombres très grands. On nous dit que notre tâche consiste à résoudre autant de problèmes que possible. Mais il y a un problème ! Nous devons écrire sur une seule feuille la solution finale ainsi que chaque étape du calcul. Quelques minutes plus tard, avec un sentiment d’angoisse grandissant, nous réalisons que cette tâche est absurde et impossible. Sur une seule page, on ne peut tout simplement pas écrire beaucoup de solutions complètes.
Quel rapport entre cette histoire kafkaïenne et les Rollups ?
Dans cette analogie, la feuille de réponse représente un bloc Ethereum, et les problèmes de division posée sont des transactions de contrats intelligents. Actuellement, Ethereum est extrêmement saturé. Il y a trop de transactions à inclure dans chaque bloc. Pire encore, la majorité de ces transactions sont intensives en calcul — par exemple les prêts flash ou les transactions routées via des agrégateurs. L’époque bénie où l’on se contentait de simples transferts et paiements, avant l’essor de la DeFi, est révolue.
Et voilà le cœur du problème. Tout comme le professeur exige que nous écrivions chaque ligne pénible de nos divisions posées sur une seule feuille, Ethereum doit traiter et enregistrer chaque ligne de calcul pour chaque transaction.
C’est là qu’interviennent les rollups.
Les rollups déplacent les calculs hors chaîne, tout en stockant sur chaîne uniquement la quantité minimale nécessaire de données transactionnelles. En ce sens fondamental, ils servent de brouillon de calcul à Ethereum. Les rollups gèrent tout le traitement désordonné des données, permettant ainsi à un nombre exponentiel de transactions de contrats intelligents d’être regroupées (« rollup ») dans un seul bloc Ethereum.
Cette analogie aide à visualiser le problème que les rollups cherchent à résoudre (« congestion due à une surcharge de calcul »). Elle nous donne même une idée floue de ce que la solution requiert concrètement (« déplacer les calculs hors chaîne »). Mais pour comprendre comment fonctionnent réellement les rollups, à quoi ils ressemblent, et pourquoi ils enthousiasment des gens comme moi, nous devons approfondir.
Qu'est-ce qu'un rollup ?
Un rollup est essentiellement une blockchain distincte, mais modifiée. Comme Ethereum, les protocoles de rollup disposent d'une « machine virtuelle » (EVM) capable d'exécuter du code de contrat intelligent. La machine virtuelle du rollup fonctionne indépendamment de celle d'Ethereum, mais elle est gérée par un contrat intelligent Ethereum. Ce lien permet aux rollups et à Ethereum de communiquer : les rollups exécutent les transactions et traitent les données, tandis qu’Ethereum reçoit et stocke les résultats.
Sur le plan technique, la différence clé entre une chaîne rollup et les blockchains plus traditionnelles réside dans la manière dont les nouveaux blocs sont produits.
Généralement, une blockchain est maintenue par un réseau distribué d'acteurs (« mineurs » ou « validateurs », selon le type de chaîne). Ces acteurs produisent collectivement les blocs par consensus. En termes simples, ils votent sur la manière de traiter un ensemble de transactions — ou autrement dit, sur la façon de construire le prochain bloc. Le bloc qui obtient la majorité devient permanent et est inscrit dans la chaîne.
En revanche, les chaînes rollup ne fonctionnent pas selon la règle de la minorité soumise à la majorité. Au lieu de cela, un acteur surveillant l’état du rollup peut envoyer à Ethereum une « assertion » expliquant comment les transactions doivent être traitées. L’important, c’est qu’Ethereum puisse accepter ou rejeter cette assertion, indépendamment du fait que la majorité des autres acteurs du rollup la soutienne ou non. En pratique, cela signifie souvent qu’un acteur spécifique est désigné pour traiter les transactions et générer les blocs.
Attendez… Les rollups sont-ils centralisés ?
La centralisation de la production de blocs dans les rollups est précisément ce qui leur permet de traiter les transactions si efficacement. Mais cela soulève une question évidente et inquiétante : sans consensus majoritaire, comment garantir que la production de blocs est correcte ? Et que se passe-t-il si le producteur de blocs est malveillant ?
Ce caractère centralisé trouble les utilisateurs habitués aux blockchains basées sur le consensus. En effet, si l’histoire s’arrêtait là, on pourrait (à tort) conclure, comme l’a récemment affirmé Kevin Seqniqi, cofondateur d’Avalanche, sur Twitter, que les rollups ne sont rien d’autre que des « bases de données dupliquées par une seule entité ».
En réalité, comme nous allons le voir, l’accusation de centralisation est moins fausse que trompeuse logiquement. En général, une blockchain centralisée sans mécanisme de consensus fort est vulnérable à la corruption et aux prises de contrôle malveillantes. Mais dans le cas particulier des rollups, l’absence de décentralisation n’entraîne pas de problème de sécurité ni d’intégrité. Pour comprendre pourquoi, il faut creuser davantage.
L'importance cruciale de la disponibilité des données
Reprenons notre analogie initiale du devoir de mathématiques. Notre salut serait d’avoir une feuille de brouillon pour faire les calculs, afin de ne devoir écrire sur la feuille officielle que les questions et leurs réponses. Les rollups jouent exactement ce rôle de brouillon : on dit qu’ils « déplacent les calculs des contrats intelligents hors chaîne, tout en stockant sur chaîne un minimum de données transactionnelles ».
Or, ce dernier point — le stockage des données transactionnelles sur chaîne — est crucial pour le fonctionnement des rollups. Dans un rollup, seul le calcul (le traitement des données) est effectué hors chaîne. Chaque transaction traitée par le rollup conserve ses données d’entrée (nommées formellement « données d’appel » ou « calldata ») stockées sur Ethereum.
Pourquoi est-il si important de conserver les données transactionnelles sur chaîne ? Dans notre analogie du devoir de mathématiques, la feuille remise au professeur contient les divisions posées et leurs réponses. Le professeur peut donc vérifier nos résultats, même si les étapes intermédiaires du calcul ne figurent pas sur la feuille. De même, la disponibilité continue des données sur chaîne signifie qu’Ethereum peut refaire n’importe quel calcul effectué sur le rollup.
En bref, la disponibilité des données sur chaîne implique un mécanisme intégré de vérification. Ethereum peut « revérifier » l’intégrité des transactions traitées par le rollup avant de les inscrire définitivement dans le registre — un peu comme le pouvoir de contrôle judiciaire de la Cour suprême des États-Unis.
La puissance de la contrainte
Ainsi, la véritable valeur ajoutée des rollups réside dans leur nature contrainte. Les rollups peuvent pousser des transactions vers la couche de base, mais ils ne peuvent pas les imposer, car Ethereum peut annuler toute transaction de rollup si nécessaire. Du fait de ce processus de vérification, les transactions des rollups n’ont pas de finalité absolue.
Compte tenu de cette nature contrainte, revenons à l’accusation de centralisation. Un producteur de blocs unique dans un rollup pourrait tenter de traiter malicieusement des transactions. Mais dans ce cas, Ethereum rejetterait simplement le lot après vérification, et le producteur de blocs serait puni.
Le fonctionnement exact de ce « processus de vérification » dépend du fait que le rollup soit de type optimiste ou à preuve de connaissance nulle (zero-knowledge). Mais dans les deux cas, ce processus est exponentiellement plus efficace que si Ethereum devait traiter lui-même chaque transaction sans rollup.
En résumé, le système des rollups repose sur un principe de « freins et contrepoids » qui garantit qu’Ethereum reste la chaîne souveraine ; son propre consensus est l’arbitre ultime de la vérité. Mais ceci diffère fondamentalement des solutions de sidechains. Faute d’un processus de vérification similaire, les sidechains traitent les transactions via leur propre mécanisme de consensus, entièrement indépendant. Les transactions sur les sidechains sont « finales », contrairement à celles des rollups (qui ne deviennent définitives qu’après confirmation sur Ethereum). Ainsi, les sidechains nécessitent des hypothèses de confiance plus fortes, car elles ne bénéficient pas de la sécurité décentralisée d’Ethereum. En réalité, je considère que les sidechains ressemblent davantage à des solutions de niveau 1 compatibles EVM qu’à des rollups.
Conclusion
Pour résumer : les rollups déplacent les calculs hors chaîne afin de libérer de l’espace sur chaîne. La disponibilité des données sur chaîne est cruciale, car elle permet à Ethereum de vérifier rigoureusement l’intégrité des transactions des rollups. À son tour, ce processus de vérification agit comme un « contrôle » sur la production de blocs du rollup, rendant inutile un mécanisme de consensus complet.
Les rollups permettent finalement à Ethereum d’avoir un gâteau assez grand et de le manger aussi : ils libèrent exponentiellement plus de capacité sur chaîne sans compromettre la sécurité décentralisée du réseau. Du moins à mes yeux, c’est une solution de mise à l’échelle aussi élégante qu’on puisse espérer.
Merci à t11s et Hasu pour leurs commentaires et suggestions constructifs.
