En octobre 2020, Vitalik Buterin, le co-fondateur d'Ethereum, a introduit le "Centre de la feuille de route d'Ethereum axé sur les rollups." Actuellement, nous vivons dans un écosystème dominé par de multiples rollups. Alors que la feuille de route des rollups d'Ethereum a apporté des avantages significatifs tels qu'une amélioration de l'expérience utilisateur, elle a également déclenché une série de nouveaux défis. Par exemple, les développeurs sont souvent confrontés à des dilemmes de fragmentation et de prise de décision lorsqu'ils traitent avec un écosystème de rollups diversifié. De plus, les séquenceurs centralisés ont entraîné des problèmes tels que la censure des transactions et l'exploitation de la valeur extractible du mineur (MEV), ce qui cause à certains utilisateurs des coûts ou des expériences opérationnelles injustes.

Les solutions actuelles les plus courantes comprennent les séquenceurs partagés et les rollups basés pour résoudre les problèmes posés par les séquenceurs centralisés. Les séquenceurs partagés offrent des services de séquençage unifiés pour plusieurs chaînes de couche 2, mais en tant que tiers, ils présentent des problèmes de confiance et de mécanisme d'incitation. Les rollups basés, quant à eux, dépendent des proposants Ethereum L1 pour le séquençage, ce qui améliore la décentralisation. Cependant, le temps de confirmation de la transaction dépend du temps de bloc Ethereum L1 (environ 12 secondes), ce qui ne permet pas d'obtenir une finalité rapide.

Le Contexte Historique des Préconfirmations

Les préconfirmations, ou "Preconfs," peuvent être comprises comme une forme de "prévisualisation fiable avant la confirmation finale." Une analogie simple est lorsque vous réservez une table dans un restaurant : le restaurant confirme votre réservation, mais vous n'êtes pas encore arrivé. Il s'agit d'une forme de préconfirmation. Vous avez reçu un engagement fiable qui garantit une place pour vous à l'heure spécifiée, ce qui vous fait gagner du temps que vous auriez sinon passé à attendre en ligne.

Les préconfirmations ne sont pas un concept nouveau. Dans les premiers jours du développement de Bitcoin, la communauté Bitcoin a introduit le concept de "0conf". Cela désignait le traitement d'une transaction comme valide avant que le réseau Bitcoin ne la confirme entièrement. Cela réduisait le temps d'attente pour la confirmation finale de la transaction. En 2023, Uri Klarman a étendu cette idée à Ethereum en introducingle concept de «Chained Preconfirmations». L'idée principale est que les futurs préconfirmeurs peuvent non seulement pré-confirmer la transaction actuelle, mais aussi hériter des préconfirmations faites par tous les préconfirmeurs précédents. Primev ensuite plus loin@muratlite/primev-v01#Qu'est-ce-que-Primev">a exploré ce concept, proposant un mécanisme d'enchères novateur appelé "Preconfirm (Pre-conf)" qui permet à une alliance de constructeurs de blocs de s'engager à inclure une transaction dans des blocs futurs dans une fenêtre de temps spécifique, de sorte que les utilisateurs soient autorisés à participer à des enchères de préconfirmation.

(Primev est en développement mev-commit, une plateforme décentralisée spécialement conçue pour coordonner les transactions MEV. En utilisant des engagements cryptographiques en temps réel et des mécanismes d'enchères efficaces, il aide les utilisateurs et les fournisseurs à garantir la fiabilité et la rapidité des transactions. Il est applicable aux scénarios complexes nécessitant une confirmation et une exécution rapides, telles que les préconfirmations et autres stratégies de trading à haute fréquence.)

Justin Drake a poussé plus loin ce concept en proposant l'idée de "rollups"Préconfirmations baséesActuellement, de nombreux systèmes de couche 2 utilisent des séquenceurs centralisés, qui offrent un avantage significatif en fournissant des préconfirmations. Cette confirmation indique que le séquenceur s'est engagé à inclure la transaction de l'utilisateur dans un futur bloc. Cependant, cette confirmation n'est pas définitive ; les utilisateurs peuvent toujours rencontrer un réordonnancement ou une annulation de transaction. Le mécanisme de "préconfirmation basée" proposé par Justin Drake vise à fournir une préconfirmation immédiate tout en garantissant que L1 achève le séquençage décentralisé (Rollup basé).

La proposition et l'optimisation du mécanisme de préconfirmation basé

Le concept de Based Rollups a été introduit pour la première fois par Vitalik Buterin dans son article de 2021 “Un guide incomplet des rollups”Dans cet article, Vitalik a présenté l'idée de "Total Anarchy", qui décrit un environnement entièrement décentralisé où n'importe qui pourrait soumettre des lots de transactions à tout moment, sans aucune restriction.

En mars 2023, Justin Drake a clarifié davantage le concept de Rollups Basés dans son article“Rollups basés - superpuissances de séquençage L1”Lorsque le séquençage d'un Rollup est piloté par L1, on parle de Rollup basé ou de Rollup séquencé par L1. Dans cette architecture, la génération et le séquençage des blocs Rollup sont effectués par des proposants sur L1, qui peuvent collaborer avec des chercheurs et des constructeurs pour inclure directement des blocs Rollup dans les blocs L1. Il est à noter que, par défaut, les blocs Rollup basés sont construits par des constructeurs L2, de sorte que les Rollups basés n'ajoutent pas de charge aux validateurs L1.

Pour plus de détails sur les rollups basés, vous pouvez consulter l'article Qu'est-ce que Based Rollup, héritant de la vitalité d'Ethereum ?

En transférant la responsabilité du séquençage des transactions à L1, les rollups basés héritent de la sécurité et de la vivacité de L1 tout en optimisant les performances de L2. Ce mécanisme présente plusieurs avantages, tels que la réduction des coûts d'infrastructure et opérationnels pour L2. Cependant, des défis subsistent, comme le fait que la plupart de la valeur extractible par les mineurs (MEV) générée par les rollups basés va à L1. Cependant, ce n'est pas un problème majeur puisque les rollups centralisés génèrent principalement des revenus à partir des frais de transaction L2 et des opportunités MEV, les premiers étant la principale source de revenus et les seconds nécessitant des coûts d'infrastructure et de maintenance importants. Les rollups basés préservent les frais de transaction L2 comme leur principale source de revenus tout en externalisant le rôle des proposeurs aux constructeurs L1, réduisant ainsi les coûts d'infrastructure et opérationnels. Un autre défi est que les rollups basés ne peuvent pas atteindre une finalité de transaction rapide. Comme les temps de confirmation des transactions de rollup basés dépendent entièrement des temps de bloc Ethereum L1 (actuellement d'environ 12 secondes), cela contraste fortement avec les confirmations douces rapides fournies par les séquenceurs centralisés.

Pour résoudre le problème de la vitesse de confirmation des transactions dans Based Rollups, Justin Drake a introduit le concept de Basé pré-confirmationsen novembre 2023. Il utilise l'exécution Slash pour fournir une préconfirmation pour les Rollups basés. Dans la proposition initiale, Justin Drake a souligné deux exigences clés : premièrement, les proposants de L1 doivent opter pour des conditions de pénalité supplémentaires pour devenir des préconfirmateurs (un mécanisme de restaking) ; deuxièmement, les proposants de L1 doivent être en mesure d'imposer l'inclusion des transactions on-chain (listes d'inclusion).

Par la suite, Justin Drake optimiséla proposition, qui permet aux rollups d'utiliser Ethereum L1 pour le séquençage partagé et la préconfirmation sans avoir besoin d'une hard fork. Dans la nouvelle proposition, certains validateurs deviennent volontairement des séquenceurs, tandis que les validateurs qui ne souhaitent pas séquencer les transactions deviennent des « inclus ». Les inclus peuvent inclure des transactions mais ne les séquence pas. Les séquenceurs peuvent réorganiser les transactions des inclus et même insérer des transactions supplémentaires. Les utilisateurs peuvent soumettre des transactions de deux manières : premièrement, en envoyant la transaction à une mémoire tampon de sauvegarde et en payant des frais réduits pour que les inclus les incluent ; deuxièmement, en communiquant avec le prochain séquenceur, en payant des frais de préconfirmation plus élevés pour demander une préconfirmation. Si le séquenceur ne parvient pas à régler la transaction dans les créneaux désignés, les inclus peuvent quand même traiter ces transactions.

Par rapport à la proposition initiale, la solution optimisée exploite directement la sécurité économique d'Ethereum L1, ce qui permet aux proposants L1 de devenir volontairement des séquenceurs sans mesures de pénalité supplémentaires. Cela réduit la dépendance à l'égard des infrastructures supplémentaires.

De la conception à la pratique : l'application des préconfirmations basées

Taiko: Le pionnier dans le développement et la promotion de Rollups basés

Depuis la seconde moitié de 2023, Taiko évolue pour devenir un Rollup basé. En tant que Rollup basé, Taiko s'appuie sur un système de proposants décentralisé où les proposants exécutent des clients spécifiques (taiko-geth) et restent synchronisés avec la mémoire tampon L2. Lorsqu'un proposant détecte un lot de transactions pouvant former un bloc rentable, il soumet le bloc pré-compilé à Ethereum L1.

Dans le flux de traitement des transactions, les transactions soumises par les utilisateurs sur Taiko entrent d'abord dans le mempool L2. Les chercheurs L2 recherchent des transactions rentables dans le mempool et les regroupent en lots de transactions L2. Les chercheurs L1, en tant que proposants de blocs L2, trient ensuite ces lots de transactions L2 en blocs L2, qui sont ensuite inclus dans leurs packages de transactions L1 et intégrés dans un bloc L1. Enfin, les validateurs L1 vérifient et soumettent ces blocs à la chaîne principale Ethereum pour garantir la finalité des transactions.

Pour améliorer l'efficacité, Taiko introduit un mécanisme de préconfirmation. Les proposeurs peuvent publier des informations de préconfirmation à d'autres participants du réseau avant de soumettre officiellement un bloc. Cela les informe des transactions qui seront incluses dans le prochain bloc. De plus, les proposeurs peuvent régulièrement publier de petits lots de préconfirmation en séquence aux constructeurs de blocs, qui peuvent ensuite choisir de libérer ces transactions préconfirmées en plus petits lots vers la L1, plutôt qu'un seul gros bloc de données, réduisant ainsi les coûts de publication des données.

De plus, dans un système de proposants décentralisé, plusieurs proposants peuvent tenter de soumettre simultanément des blocs contenant les mêmes transactions. Dans de tels cas, un seul bloc sera accepté par L1, et les autres seront annulés, et les proposants non retenus perdront leurs frais de blocage. Pour atténuer ce conflit potentiel, Taiko introduit un mécanisme d'élection du leader. À tout moment donné, un seul proposant est élu leader, ce qui lui confère des droits exclusifs pour finaliser le bloc. Cela garantit que le bloc créé par le leader est ajouté à la blockchain, tandis que les blocs créés par d'autres proposants sont jetés, évitant ainsi les multiples blocs conflictuels et les pertes de frais pour les proposants échoués.

Puffer UniFi: Remodelage de l'écosystème de la chaîne d'application décentralisée

Puffer Financea également introduit une solution basée sur la préconfirmation, Puffer UniFiEn tant que Rollup basé, le séquençage des transactions sur UniFi est externalisé vers Ethereum L1, tandis que le mécanisme de préconfirmation dans Puffer UniFi est mis en œuvre à travers la solution native de Puffer.restaking des validateurs.

En termes de processus, les transactions soumises par les utilisateurs sont d’abord traitées par les validateurs de Puffer, qui sont enregistrés en tant que nœuds de « retaking natif » sur Ethereum. Les validateurs fournissent des engagements de préconfirmation aux utilisateurs dans un délai d’environ 100 millisecondes, ce qui les informe rapidement que leurs transactions ont été reçues et seront incluses dans les futurs blocs. Pour s’assurer que les validateurs respectent leurs engagements de préconfirmation, Puffer a également déployé le mécanisme UniFi AVS, qui impose des conditions de pénalité supplémentaires aux validateurs. Après avoir fourni une préconfirmation, les validateurs de Puffer regroupent ces transactions avec d’autres et soumettent les blocs à Ethereum L1. Enfin, le contrat Puffer Sequencer, qui fait partie du contrat intelligent Puffer UniFi, accepte les transactions par lots et garantit que l’état de la transaction a été confirmé et ne peut pas être inversé.

Selon les derniers feuille de route, Le testnet UniFi de Puffer devrait être lancé en septembre 2024 et le mécanisme UniFi AVS devrait être opérationnel au quatrième trimestre 2024, en même temps que le mainnet UniFi.

La vision de Puffer UniFi est de remédier à la fragmentation actuelle de la liquidité à travers les chaînes. À l'avenir, les applications construites sur Puffer UniFi seront considérées comme des chaînes d'application indépendantes. Ces chaînes d'application s'appuient sur les mécanismes de séquençage et de préconfirmation L1 fournis par UniFi, ce qui réduit les coûts de développement et permet une interopérabilité transparente avec d'autres Rollups ou chaînes d'application séquencées L1. Par exemple, considérez l'utilisateur Alice, qui souhaite utiliser des jetons de Rollup A comme garantie pour emprunter des actifs sur Rollup B. Étant donné que Rollup A et Rollup B s'appuient sur les mêmes validateurs L1 d'Ethereum pour le séquençage des transactions, le validateur peut traiter les transactions d'Alice sur les deux Rollups dans le même bloc Ethereum. Cela permet à Alice de fonctionner sur différents Rollups sans avoir besoin de ponts inter-chaînes complexes.

Quoi d'autre vaut la peine d'être regardé?

En plus des deux projets mentionnés ci-dessus, il existe plusieurs autres développements remarquables liés aux préconfirmations. Par exemple, Primev a lancé la plateforme mev-commit, qui peut fournir des services de préconfirmation pour n'importe quel Based Rollup. Primev a également proposé une solution combinant mev-commit et des listes d'inclusion (IL) pour les préconfirmations de blob. Pendant ce temps, Espresso a @EspressoSystems/bft-and-proposer-promised-preconfirmations">a introduit le modèle de préconfirmation promise par le proposant, permettant à chaque Rollup de personnaliser l’ordre de séquençage et les conditions de pénalité des préconfirmations promises par le proposant. Spire a lancéle Registre de Préconfirmation, un système où les proposants (comme les grands opérateurs et les stakers indépendants) peuvent poster des garanties en ETH. Chainbound a également dévoiléBolt, un protocole qui permet aux proposants d'Ethereum de faire des engagements sur le contenu de leurs blocs.

De plus, pour simplifier l'expérience utilisateur et mieux coordonner les demandes de préconfirmation, les chercheurs explorent l'introduction de passerelles de préconfirmation pour abstraire la complexité des préconfirmations des utilisateurs. Grâce aux passerelles, les proposants peuvent déléguer leurs droits de préconfirmation, et la passerelle gère des tâches plus complexes, telles que la communication avec les utilisateurs et le maintien du temps de disponibilité des nœuds complets. Les projets de passerelles de préconfirmation notables incluent Aestus, Titan, et Ultra Son.

Face à la fragmentation actuelle de la liquidité au sein de l'écosystème Rollup, les Based Rollups sont largement considérés comme une solution potentielle efficace. Par exemple, Adam Cochran, associé chez Cinneamhain Ventures, a tweeté que les Based Rollups pourraient résoudre les défis économiques de la couche 2 d'Ethereum. La préconfirmation joue un rôle crucial dans l'amélioration de l'expérience utilisateur des Based Rollups. Alors que plusieurs protocoles majeurs continuent de progresser positivement, nous continuerons de surveiller les derniers développements dans ce domaine.

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