co-écrit avec arixon. inspiré par Justin. dérivé de charlie et dan. merci à barnabe, mike et justin pour avoir lu des versions préliminaires de ce document.

Sur Ethereum L1, toutes les applications s'exécutent de manière atomique sur une machine d'état partagée. La feuille de route centrée sur le rollup sacrifie cette propriété fondamentale afin de faire évoluer Ethereum.

L'approche actuelle du rollup fonctionne bien tant que les applications restent locales au rollup. Cependant, le nombre d'applications que chacun de ces rollups peut prendre en charge est limité (en raison de goulets d'étranglement séquentiels inhérents) et ils ne sont pas conçus pour communiquer entre eux.

Aujourd'hui, la pression réglementaire et le manque d'interopérabilité native poussent les rollups vers des blockchains intermédiaires (ou des cadres de rollup dans l'esprit des superchains/hyperchains) qui permettent un séquençage partagé (et donc un certain degré de partage de liquidité et de composabilité atomique entre eux).

Un état final possible est un monde dans lequel chaque nouvelle L2 a besoin d'un logiciel intermédiaire tiers - un service de séquenceur partagé - pour communiquer efficacement avec les autres.

Une contrepartie importante - et sous-estimée - de cette approche est que les rollups n'héritent plus des garanties de disponibilité sous-jacentes de la L1 (une grande partie de ce qui rend Ethereum spécial) ni de la pleine force de sa neutralité crédible (puisque les rollups s'appuieraient sur un mécanisme de consensus alternatif en dehors d'Ethereum).

Les rollups basés offrent une vision différente d'un avenir résistant à la censure : une vision fondée sur la neutralité de la couche de base et sur le principe de la "liveness". Cette vision est inclusive, et non concurrentielle, à l'égard des rollups existants. Optimism et d'autres plateformes pourront se baser, sans nuire à leur modèle économique.

Qu'est-ce qu'un rollup basé ?

Pour récapituler, les rollups basés (ou à séquence L1) sont un sous-ensemble spécial de rollups. L'enchaînement de ces rollups est extrêmement simple et hérite de la vivacité et de la décentralisation de L1. En outre, les rollups basés sont particulièrement alignés économiquement sur leur base L1.

Un rollup est dit basé, ou séquencé L1, lorsque son séquençage est piloté par la base L1. Plus concrètement, un rollup basé est un rollup dans lequel le proposant L1 suivant peut, en collaboration avec les chercheurs et les créateurs L1, inclure sans permission le bloc de rollup suivant dans le bloc L1 suivant.

Les rollups basés sont uniques parce qu'ils héritent des propriétés de vivacité de la couche de base et peuvent atteindre l'interopérabilité sans dépendre d'une blockchain intermédiaire (ce qui leur permet d'augmenter de manière significative leur neutralité crédible sans réduire leur efficacité). La meilleure façon d'expliquer ces caractéristiques est de les comparer à d'autres architectures de rollup.

Architectures de rollup

La plupart des rollups actuels utilisent un séquenceur centralisé. Le séquenceur recueille les transactions du pool de mémoire, les regroupe par lots et les envoie sur le serveur L1. Le principal avantage de cette approche est que le séquenceur fournit aux utilisateurs des confirmations préalables rapides. Il permet également de limiter les risques pour les rollups en phase de démarrage qui n'ont pas de preuves de fraude/validité, et de limiter le risque de bogues dans le système de preuves pour ceux qui en ont. Si le séquenceur est géré par une entité de confiance (par exemple, l'Optimism Foundation), la probabilité qu'une transition d'état non valide se produise est considérablement réduite.

Le principal problème des séquenceurs centralisés (outre le risque d'abus de MEV) est qu'ils présentent un point de défaillance unique du point de vue de la disponibilité et de la résistance à la censure. Bien que les rollups actuels prévoient des trappes de sortie et une inclusion forcée pour se prémunir contre les temps d'arrêt des séquenceurs et la censure, il est réaliste de penser que cela ne profitera pas à un pourcentage important d'utilisateurs de la L2, qui ne sont pas censés dépenser un montant substantiel pour des transactions de la L1. Un autre problème potentiel est que si les utilisateurs sont contraints d'utiliser des trappes de sortie, les effets de réseau de ce rollup sont réinitialisés. Il est également relativement facile pour un gouvernement ou un organisme de réglementation puissant d'imposer des exigences en matière de connaissance du client ou de sanctions à la chaîne par l'intermédiaire du séquenceur.

Les séquenceurs partagés visent à résoudre un grand nombre de problèmes associés aux séquenceurs centralisés, tels que l'interopérabilité entre les écosystèmes de rollup et l'amélioration de la décentralisation : Espresso Systems et Astria sont des équipes qui travaillent sur cette approche. Un aspect intéressant de la conception du séquenceur partagé est que presque tous les rollups actuels peuvent mettre en œuvre cette architecture, qu'ils soient optimistes ou zk. L'idée est que les rollups qui adoptent cette conception auront la capacité de composer de manière atomique les uns avec les autres tout en maintenant un niveau plus élevé de décentralisation par rapport à un rollup à séquence centrale.

L'un des inconvénients du modèle de séquenceur externe partagé est que les rollups n'héritent pas des propriétés de vivacité de la couche de base (un facteur sous-estimé de résistance à la censure). Un autre inconvénient est qu'elle nécessitera probablement son propre jeton à un moment donné (ou devra s'engager dans une forme d'extraction de mev pour être rentable), ce qui signifie que les rollups qui s'appuient sur elle seront, selon toute vraisemblance, moins alignés économiquement avec la couche de base.

Un rollup basé s'appuie directement sur les proposants L1 en tant que séquenceurs partagés sans dépendre du consensus externe d'un système de séquenceur partagé comme HotShot pour Espresso (et le jeton intermédiaire et/ou la politique mev qui l'accompagne). En tant que telle, elle hérite d'une plus grande neutralité de la couche de base.

Interopérabilité

En s'appuyant sur les constructeurs et les proposants de la couche de base, les rollups basés sont en mesure de préserver l'interopérabilité entre les rollups dont les lots sont soumis dans le même bloc, sans qu'il soit nécessaire de recourir à un logiciel intermédiaire supplémentaire.

Les préconfirmations rapides (de l'ordre de 100 ms) sont triviales avec un séquençage centralisé et réalisables avec un consensus PoS externe. Il est possible d'obtenir des préconfirmations rapides avec le séquençage L1 en tirant parti de EigenLayer, des listes d'inclusion, de SSLE et de mev-boost.

Simplicité

Le séquençage basé est extrêmement simple ; il est même beaucoup plus simple que le séquençage centralisé (bien que les confirmations préalables basées introduisent une certaine complexité). Le séquençage basé ne nécessite aucune vérification de la signature du séquenceur, aucune trappe d'évacuation et aucun consensus PoS externe.

Le séquençage basé (sans preconfs) fonctionne sur les réseaux de test aujourd'hui. Le premier rollup basé, Taiko, se prépare pour le mainnet, et prévoit d'être mis en ligne au premier trimestre 2024.

Le pitch du rollup basé

L'un des superpouvoirs d'Ethereum, et son principal facteur de différenciation par rapport aux chaînes BFT Solana ou Cosmos, est sa capacité à s'auto-guérir en cas de blocage (une conséquence directe de ses garanties de durée de vie). L'accent mis sur la disponibilité dynamique permet à la couche de base d'être extrêmement résistante et de prospérer même dans un environnement hautement conflictuel - la résistance à la Troisième Guerre mondiale est en fait un objectif explicite de la conception.

Alors que la sagesse dominante veut que les conceptions à inclusion de force permettent aux rollups de tirer parti de la vivacité de la L1, la réalité est que les rollups non basés souffrent d'une dégradation de la vivacité (même avec des trappes d'évacuation).

Par rapport aux rollups basés, les rollups non basés ont des garanties de règlement plus faibles (les transactions doivent attendre une période d'attente avant le règlement garanti), sont susceptibles de MEV toxiques (en raison de la censure à court terme du séquenceur pendant la période d'attente), et obligent souvent les utilisateurs à subir une pénalité en temps et en gaz pour sortir (en raison de la compression sous-optimale des données de transactions non mises en lots).

Par conséquent, ils courent le risque que les effets de leur réseau se réinitialisent en réponse à une sortie massive déclenchée par une défaillance du séquenceur - par exemple une attaque de 51 % sur un mécanisme décentralisé de séquençage de PoS.

L'idée principale derrière les rollups basés est d'utiliser la séparation proposant-constructeur L1 pour inclure les blobs L2 (y compris toute compression) de manière native plutôt que d'utiliser un séquenceur. De ce point de vue, ils héritent de tout ce que la L1 a à offrir.

La mise en œuvre initiale d'Arbitrum était un rollup basé. Le séquenceur n'a été introduit que plus tard en raison de la demande des utilisateurs pour des transactions plus rapides. Les confirmations préalables basées sur les données permettent de résoudre cette tension. Une fois que EigenLayer, les listes d'inclusion et la SSLE seront en service (avec des délais d'attente plus longs), les rollups basés pourront hériter des propriétés de vivacité et de résistance à la censure de la L1 sans compromettre l'expérience de l'utilisateur.

Cette vision est inclusive et non concurrentielle par rapport aux rollups existants et à leurs modèles de revenus. En particulier, les rollups basés conservent la possibilité de percevoir des revenus provenant des redevances d'encombrement de la L2 (par ex. L2 dans le style de l'EIP-1559) malgré le sacrifice potentiel d'une partie des revenus du MEV.

Les rollups basés conservent également l'option de souveraineté malgré la délégation du séquençage au L1. Un rollup basé peut avoir un jeton de gouvernance, peut facturer des frais de base et peut utiliser le produit de ces frais de base comme il l'entend (par exemple pour financer des biens publics dans l'esprit de l'Optimisme).

Avantages des rollups basés

1. Coûts réduits : Le séquençage basé sur le gaz ne génère pas de frais généraux. Il n'est même pas nécessaire de vérifier les signatures des séquenceurs centralisés ou décentralisés. La simplicité du séquençage basé permet de réduire les coûts de développement, de raccourcir les délais de mise sur le marché et de réduire la surface de séquençage et d'élimination des bogues.
2. Alignement économique : Il n'est pas nécessaire d'utiliser une solution intermédiaire avec son propre jeton. En outre, la VME provenant des rollups basés s'écoule naturellement vers la base L1. Ces flux renforcent la sécurité économique de la L1 et, dans le cas de la combustion de MEV, améliorent la rareté économique du jeton natif de la L1. Cet alignement économique étroit sur la L1 peut aider les rollups basés à construire leur légitimité.
3. Une meilleure neutralité et une plus grande vivacité : Le séquençage basé hérite de la décentralisation de la L1 et réutilise naturellement l'infrastructure de recherche, de construction et de proposition de la L1 (ce qui le rend plus neutre sur le plan de la crédibilité). Le séquençage basé bénéficie des mêmes garanties de rapidité que le L1 (contrairement aux rollups non basés qui souffrent d'une dégradation de la rapidité).
4. Simplicité : Le séquençage sur base est d'une simplicité maximale ; il est nettement plus simple que le séquençage centralisé. Le séquençage basé ne nécessite aucune vérification de la signature du séquenceur, aucune trappe de secours, aucun jeton et aucun consensus PoS externe.

Inconvénients des rollups basés

1. Perte de revenus de la MEV : Les rollups basés renoncent à la MEV pour la L1, ce qui limite leurs revenus aux redevances de base.
   • Contre-argument 1 : Le MEV ne représente aujourd'hui qu'une petite fraction des recettes du rollup par rapport aux redevances de congestion. Il est raisonnable d'imaginer que cette tendance se poursuivra à l'avenir (à mesure que les applications prendront conscience de l'existence des mégadonnées et que les techniques d'atténuation telles que le cryptage des seuils se généraliseront). Pour les mêmes raisons, il est également possible que les recettes du MEV diminuent à l'avenir.
   • Contre-argument 2 : Dans l'ensemble, le fait d'être basé peut en fait augmenter le revenu global des rollups. Il est plausible que le paysage du rollup soit celui du plus grand gagnant (en raison des effets de réseau importants de la composabilité synchrone) et le rollup gagnant peut tirer parti de l'amélioration de la sécurité, de la décentralisation, de la simplicité et de l'alignement des rollups fondés pour dominer et, en fin de compte, maximiser ses revenus.
2. Il est plus difficile de partager les coûts entre les rollups : Le séquençage externe partagé vous donne "gratuitement" la possibilité de partager les coûts d'affichage des données, par exemple en achetant un seul blob pour héberger les données de deux rollups, ce qui réduit les coûts par rapport à l'achat de deux blobs distincts.
   • Contre-argument : Il est possible que l'auteur de la proposition de niveau 1 puisse partager les coûts entre tous les groupes de base qu'il sélectionne. Pour aller plus loin, il est également possible pour le proposant L1 de partager les coûts avec d'autres services, y compris des séquenceurs partagés.
3. Le débit reste limité par le L1 : tous les rollups partagent un seul Ethereum L1, dont le débit est limité. Ils ne peuvent pas tous atteindre leur tps simultanément, puisque les données sont sur la chaîne.
   • Contre-argument 1 : C'est vrai pour tous les rollups. Si les rollups basés gagnent du terrain, la L1 évoluera, dans une certaine mesure, pour s'adapter aux exigences des rollups basés.
   • Contre-argument 2 : la norme 4844 (attendue pour le premier trimestre 2024) dissociera la tarification de l'AD de la concurrence au niveau de la couche d'exécution. Ethereum avec Danksharding peut faire évoluer son débit de DA aussi haut que le permet la bande passante Internet.
4. La machine d'état partagée reste meilleure pour l'atomicité : Vous n'obtenez toujours pas les mêmes garanties d'atomicité en effectuant des transactions sur une machine d'état partagée (par exemple, entièrement sur Ethereum L1) puisque le proposant n'est pas celui qui exécute les transactions.
   • Contre-argument 1 : La composabilité asynchrone atomique est surestimée.
   • Contre-argument 2 : Si l'atomicité s'avère souhaitable dans un contexte asynchrone, alors <a href="https://hackmd.io/@EspressoSystems/SharedSequencing#Cryptographically-guaranteed-cross-rollup-atomic-bundles"> atomic bundles + <a href="https://hackmd.io/@EspressoSystems/SharedSequencing#Cryptoeconomically-assured-cross-rollup-atomicity"> cryptoeconomic assurances sont probablement suffisantes pour la majorité des cas d'utilisation.
5. Les préconfessions basées apportent des hypothèses de confiance supplémentaires : Étant donné que les transactions non préconfiées (à l'intérieur du rollup) sont mises en attente jusqu'à ce que le slot préconfié suivant soit engagé, à moins que 100 % des validateurs soient également engagés en tant que préconfirmateurs, les garanties de disponibilité d'un rollup basé avec des préconfiés basés sont strictement inférieures à celles d'un rollup basé qui n'utilise pas de préconfiés (et donc strictement inférieures à celles de la couche de base).
   • Contre-argument 1 : La différence devrait, en pratique, être négligeable. Les préconfirmations basées ne commencent à fonctionner que si 20 à 30 % de l'ensemble des validateurs sont engagés en tant que préconfirmateurs, étant donné qu'un nombre suffisant de validateurs L1 doivent être préconfirmateurs pour qu'il y ait au moins une préconfirmation dans le lookahead avec une probabilité élevée. Aujourd'hui, la chaîne de balises compte au moins 32 proposants en attente. Cela signifie que si 20 % des validateurs sont des préconféreurs, il y aura un préconféreur avec une probabilité d'au moins 1 - (1 - 20 %)^32 ≈ 99,92 %. Si 30 % des validateurs sont des préconfirmateurs, ce pourcentage passe à 1 - (1 - 30 %)^32 ≈ 99,999 %. Si vous êtes préoccupé par les réorgs ou les préconfigurations qui tombent aléatoirement hors ligne, vous pouvez faire le calcul qu'il y a au moins 2 ou 3 (ou n) préconfigurations dans le lookahead pour un pourcentage donné de validateurs s'engageant en tant que préconfigurations. Il existe un pourcentage, bien inférieur à 100, pour lequel la différence dans les garanties de permanence est négligeable (bien que ce chiffre précis puisse varier en fonction de votre interlocuteur). Il s'agit d'un monde différent de celui où l'on s'appuie sur un consensus externe pour déterminer l'existence d'une activité.
   • Contre-argument 2 : L'élection d'un chef secret unique (SSLE) permettra d'augmenter considérablement l'avance (par exemple jusqu'à 1024 emplacements), ce qui élimine effectivement ce problème. Il convient de noter que, dans le cadre de la SSLE, les préconfesseurs peuvent annoncer (hors chaîne et sur chaîne) des preuves à connaissance nulle qu'ils sont préconfesseurs à leurs emplacements respectifs sans révéler d'autres informations sur la clé publique de leur validateur.
   • Contre-argument 3 : Bien que SSLE corrige ce problème, nous n'avons même pas besoin d'attendre SSLE, puisque nous pouvons en fait augmenter les lookaheads du proposant de manière indépendante. Et il est beaucoup plus facile de le faire.

En résumé

La conception du protocole de reconduction est nébuleuse. Il n'existe pas de niveau "correct" de décentralisation ou de sécurité. Les qualités telles que la résistance à la censure ne peuvent être définies de manière exhaustive.

Aujourd'hui, les rollups sont poussés vers l'adoption d'un middleware blockchain avec consensus externe afin de décentraliser leur séquençage et d'améliorer l'interopérabilité entre les domaines. Les rollups basés offrent une alternative plus simple, plus neutre et plus économique.

Les rollups basés sur des préconfirmations rapides testent l'hypothèse selon laquelle les développeurs d'applications (et leurs utilisateurs) se soucient d'exploiter pleinement les superpouvoirs de liveness et de neutralité crédible d'Ethereum s'ils peuvent le faire d'une manière qui ne les oblige pas à sacrifier l'efficacité (dans ce cas, la vitesse de confirmation).

Avec des préconfigurations basées, les compromis entre l'utilisateur et l'expérience se dissolvent.

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