Les rollups Ethereum sont des solutions de mise à l'échelle de la couche 2 conçues pour augmenter la scalabilité et le débit du réseau de la blockchain Ethereum.

Bien que la blockchain Ethereum soit connue pour être très sécurisée, elle n'est pas naturellement évolutive. Cependant, à mesure qu'elle continuait de croître, il était nécessaire d'augmenter sa scalabilité et sa puissance de traitement des transactions. Pour y parvenir, des rollups Ethereum ont été développés.

En regroupant ou en regroupant plusieurs transactions soumises ultérieurement à la blockchain Ethereum en une seule transaction, les rollups Ethereum facilitent la chaîne principale d'Ethereum, augmentant la vitesse de traitement des transactions ou le débit du réseau de la blockchain Ethereum.

Types de rollups Ethereum : rollups optimistes et rollups à connaissance nulle

Rollups Optimistes Ethereum

Les rollups optimistes sont des rollups qui supposent la validité des transactions sur la L2. Comme son nom l'indique, ils ne vérifient pas la validité des transactions rollup. Ils supposent que les transactions sont valides sauf preuve du contraire.

Pour garantir que les transactions erronées ne sont pas calculées et envoyées à la chaîne principale d'Ethereum, les rollups optimistes donnent aux utilisateurs une période de défi de 7 à 14 jours, pendant laquelle ils peuvent contester la validité des transactions rollup.

Les transactions déjà calculées sont ré-exécutées en cas d'erreur, et l'état de rollup correct est mis à jour sur la chaîne principale Ethereum. Cela ne s'arrête pas là - le séquenceur responsable du calcul et de l'inclusion de la transaction erronée reçoit une pénalité de slashing.

Arbitrum est un exemple d'un rollup Ethereum optimiste. C'est une solution de mise à l'échelle de la couche deux qui alimente des transactions rapides de contrats intelligents pour le réseau de la blockchain Ethereum.

Il gère le traitement et le regroupement des transactions de la blockchain Ethereum, réduisant la congestion et les coûts de transaction pour la blockchain Ethereum.

En raison de sa fonction unique de compression des transactions, qui aide à réduire les frais de gaz, Arbitrum est désormais utilisé par des projets DeFi comme Sushiswap et Aave pour un échange DeFi efficace et économique.

Rollups de connaissance nulle (ZK)

Les rollups Ethereum à connaissance zéro vérifient la validité des transactions. Contrairement aux rollups optimistes, qui supposent que les transactions rollup sont valides, les rollups à connaissance zéro ne supposent pas; au lieu de cela, ils prennent leur temps pour vérifier la validité des transactions.

Une fois que les transactions rollup sont vérifiées et validées, le rollup Zero-knowledge soumet une preuve cryptographique à la chaîne principale Ethereum, authentifiant leur validité. Les contrats intelligents permettent la vérification des transactions roll-up.

ZK sync est une solution L2 principalement conçue pour mettre à l'échelle le réseau de la blockchain Ethereum et augmenter sa capacité de traitement ou sa vitesse de traitement des transactions. Grâce à ses ZK-rollups, ZKSync peut traiter des transactions sur la chaîne principale d'Ethereum, les regrouper et les soumettre à nouveau à la blockchain Ethereum une fois terminées. Scroll et Starkware sont deux autres rollups à connaissance nulle célèbres.

Comment fonctionnent les rollups Ethereum ? Transactions hors chaîne et regroupement de transactions

Transaction hors chaîne

Puisque les rollups sont des solutions de couche 2 pour la blockchain, ils ne traitent pas les transactions sur le réseau principal de la blockchain Ethereum. Ils traitent les transactions en dehors du réseau Ethereum.

Une entité ou un composant de rollup connu sous le nom de séquenceur est responsable de la confirmation des transactions de rollup, de la construction des blocs L2 et de la soumission des preuves cryptographiques à la chaîne principale Ethereum.

Traitement par lots de transactions

Le regroupement de transactions consiste à regrouper plusieurs transactions par le séquenceur. Le séquenceur facilite la chaîne principale Ethereum en retirant certaines transactions de la chaîne principale Ethereum, puis en les regroupant en une seule transaction.

Une fois que les transactions sont regroupées, le roll-up publie les données de transaction sur la chaîne L1 en utilisant des contrats intelligents. Une fois ajoutée à la chaîne Ethereum L1, la transaction de roll-up unique ne peut être modifiée ou modifiée.

De plus, certains rollups à connaissance zéro publient également des résumés ou des preuves cryptographiques sur la chaîne principale Ethereum, authentifiant la validité des transactions soumises.

Mécanismes de preuve de la blockchain : preuve de fraude et preuve de validité

fraud proof

La preuve de fraude, également connue sous le nom de preuve de défaut, est un mécanisme de preuve de blockchain utilisé pour valider l'authenticité des données publiées par les rollups optimistes.

Pour empêcher les rollups optimistes de soumettre les mauvaises données à la chaîne Ethereum L1, les mécanismes de preuve de fraude permettent aux utilisateurs de la blockchain Ethereum de contester les transactions regroupées des roll-ups.

Une fois qu'une transaction erronée est repérée parmi les transactions groupées, elle est supprimée et réexécutée, après quoi la transaction révalidée est soumise à nouveau au lot. Le séquenceur responsable de l'inclusion de la transaction erronée est également pénalisé.

Cependant, si aucune transaction erronée n'est repérée pendant la période de contestation, le changement d'état est considéré comme correct de manière optimiste.

Types de preuve de fraude : interactif à un seul tour et interactif à plusieurs tours

Preuve de fraude interactive en un seul tour

Le mécanisme de preuve interactive à un seul tour est un mécanisme anti-fraude qui permet à un challenger de contester l'authenticité ou la validité d'une transaction rollup sans interaction ou communication constante avec l'opérateur, car la transaction peut être vérifiée d'un coup.

OP Stack est un exemple d'une solution blockchain qui utilise le mécanisme interactif de preuve de fraude à un seul tour. OP Stack est une feuille de route modulaire et open-source utilisée pour construire des blockchains hautement évolutives et interopérables.

Développé par la fondation Optimism, la pile OP permet aux développeurs de créer des blockchains qui peuvent interagir avec le superchaîne Optimism. Grâce au système de preuve de fraude interactive à un seul tour, la pile OP facilite la prévention de la fraude dans les blockchains.

Preuve de fraude interactive à plusieurs tours

La preuve interactive à plusieurs tours est un mécanisme de preuve de fraude qui nécessite qu'un défi constant ou répété avec l'opérateur.

L'opérateur divise souvent le bloc Rollup contesté en moitiés égales, puis en morceaux beaucoup plus petits jusqu'à ce que le challenger repère l'erreur. Pendant ce processus, une communication constante a lieu entre l'opérateur et le challenger.

Bien que la preuve interactive en un seul tour soit un moyen beaucoup plus rapide de vérifier la validité d'une transaction, elle est coûteuse. En revanche, bien que beaucoup plus longue, la preuve interactive en plusieurs tours est plus rentable et efficace pour résoudre les litiges liés à des accords de contrats intelligents complexes.

Arbitrum, la solution de mise à l'échelle L2, utilise le système de preuve de fraude interactive à plusieurs tours. Comme discuté précédemment, Arbitrum améliore le débit de la blockchain Ethereum, comprimant les transactions et réduisant les frais de gaz.

Comment fonctionne la preuve de fraude ? Vérification de la racine de Merkle

Vérification de la racine de Merkle

La preuve de fraude fonctionne en vérifiant les racines de Merkle. Une racine de Merkle est une structure de données utilisée pour sécuriser la blockchain. Elle compresse les données d'un réseau blockchain afin que les utilisateurs n'aient pas à télécharger l'intégralité de la blockchain.

Pour vérifier la validité des transactions rollup, le mécanisme de preuve de fraude doit comparer les états initiaux et finaux des racines de Merkle avant et après une transaction, soit à travers une preuve interactive à un seul tour, soit à travers une preuve interactive à plusieurs tours.

Si les deux états de la racine de Merkle correspondent, cela signifie que la transaction est valide; sinon, la transaction est invalide et réexécutée.

Ainsi, si un vérificateur souhaite contester la validité d'une transaction rollup, il lui suffit de soumettre la racine de l'état final actuel et des parties spécifiques de l'arbre de Merkle, qui seront utilisées pour calculer la racine de l'état final correcte.

Avantages de la preuve de fraude: coût de calcul faible, simplicité, frais de gaz bas

• Faible coût de calcul : La preuve de fraude utilisée pour vérifier les transactions rollup optimistes nécessite souvent peu d'efforts de calcul. Son hypothèse de validité des transactions le rend moins intensif en termes de calcul.
• Simplicité : Étant donné que les systèmes de preuve de fraude ne nécessitent pas de systèmes cryptographiques complexes, ils sont simples et flexibles.
• Les frais de gaz bas: Les frais de gaz bas sont dus aux exigences cryptographiques moindres des preuves de validité dans la vérification de la validité des rollups optimistes.

preuve de validité

La preuve de validité, également connue sous le nom de preuve à divulgation nulle, est un mécanisme de preuve de blockchain utilisé pour vérifier l'authenticité ou la validité des données publiées par des rollups à divulgation nulle.

Cette validité comprend trois entités : le prouveur, le vérificateur et le témoin.

• Le prover est l'entité créant la preuve.
• Le vérificateur est l'entité qui vérifie la validité ou l'exactitude des données de transaction rollup prouvées par le prouveur.
• Le témoin est la donnée partagée entre le prouveur et le vérificateur.

Pendant que le prouveur et le vérificateur communiquent, il est important de noter que le contenu du témoin (ou des informations partagées) n'est pas divulgué.

Comment fonctionne la preuve de validité? Engagements polynomiaux

Engagement polynomial

Les preuves de validité dépendent des engagements polynomiaux pour vérifier la validité des transactions rollup. Dans les engagements polynomiaux, les informations de transaction à vérifier sont encodées dans des polynômes, qui sont des expressions mathématiques.

Ce processus de vérification et de validation de l'authenticité et de la véracité des transactions rollup est beaucoup plus sécurisé et difficile à contourner, donc plus efficace pour prévenir la fraude sur le réseau de la blockchain Ethereum.

Avantages de la preuve de validité: Sécurité renforcée, Temps de réalisation plus rapide, Haute évolutivité

• Sécurité renforcée: les preuves de validité reposent souvent sur une cryptographie complexe, ce qui rend très difficile l'inclusion de transactions frauduleuses dans une transaction groupée.
• Temps de traitement plus rapide : Comme il n'y a pas de périodes de contestation comme dans les systèmes à preuve de fraude, les transactions peuvent être terminées à temps.
• Haute évolutivité : En retirant les transactions de la chaîne principale Ethereum et en les regroupant ultérieurement, le réseau de la blockchain Ethereum devient hautement évolutif.

Conclusion

L'intégration de la preuve de fraude et de la preuve de validité dans les rollups Ethereum a significativement amélioré l'efficacité et la sécurité du réseau. Les développeurs et les utilisateurs peuvent tirer parti des avantages des rollups tout en maintenant l'intégrité de l'écosystème Ethereum.

À mesure que la blockchain Ethereum évolue, l'importance de solutions évolutives et sécurisées ne fera qu'augmenter. Les rollups Ethereum, alimentés par la preuve de fraude et la preuve de validité, pourraient jouer un rôle essentiel dans la façon dont la technologie de la blockchain évoluera à l'avenir.