Introduction à Aligned Layer

Introduction à la couche alignée

Au cours de ses premières étapes, Ethereum n'était pas spécifiquement conçu pour la technologie des preuves à divulgation nulle de connaissance (ZK-Proofs). Alors que la technologie blockchain n'a cessé d'évoluer, l'intégration de nouvelles fonctionnalités dans Ethereum pour améliorer son système de preuves a été un processus techniquement difficile et lent. Face à ces défis, le projet Aligned Layer vise à transformer Ethereum en une plateforme de vérification SNARK haute performance et rentable.

Aligned Layer s'engage à étendre les capacités de preuve de connaissance nulle d'Ethereum, en intégrant des fonctionnalités diverses et innovantes dans l'écosystème Ethereum. Le projet tire parti des méthodes de calcul vérifiables et des fonctionnalités de sécurité d'Ethereum pour fournir l'infrastructure des futures applications sans confiance.

Avec Aligned Layer, le processus de vérification des preuves d'Ethereum deviendra plus rapide et plus rentable, les coûts de vérification étant estimés à une baisse de 90%. Cette réduction significative des coûts améliore l'efficacité du traitement et abaisse les barrières économiques à la participation des utilisateurs, permettant à davantage de développeurs et d'utilisateurs de bénéficier.

La couche alignée est une couche de vérification efficace construite sur EigenLayer. Il utilise le mécanisme de mise en jeu d'EigenLayer pour fournir une sécurité économique et une confiance. Cela permet à la couche alignée d'obtenir une vérification à faible coût et haute efficacité en agrégeant et en validant plusieurs systèmes de preuve sans altérer le protocole principal d'Ethereum. En même temps, EigenLayer facilite l'innovation ouverte sur Ethereum, permettant aux développeurs d'introduire de nouvelles technologies de preuve pour améliorer la scalabilité et la flexibilité du système.

Introduction aux membres fondateurs

L'équipe se compose des quatre membres suivants : Le premier à gauche est le fondateur Roberto José Catalán, diplômé de l'Institut de technologie de Buenos Aires. Il est développeur de logiciels senior chez LambdaClass et a fondé Yet Another Company. Le deuxième à gauche est Federico Carrone, dédié à la promotion de l'innovation et du développement au sein de l'écosystème Ethereum. Le troisième à gauche est Diego Kingston, fondateur d'Aligned Layer et directeur de la recherche. Le quatrième à gauche est Mauro Toscano, le fondateur et directeur de l'ingénierie, qui fait progresser avec succès la direction technique du projet et les stratégies de mise en œuvre.

Source: Couche Alignée

Introduction aux preuves de connaissance nulle

Introduction aux preuves de connaissance nulle

Les preuves à divulgation nulle (ZKP) sont des algorithmes mathématiques introduits en 1985 dans l'article "La complexité de la connaissance des systèmes de preuve interactive" de Shafi Goldwasser et d'autres. Dans une preuve à divulgation nulle, le prouveur fournit une preuve mathématique que seul lui peut générer, tandis que le vérifieur peut utiliser cette preuve pour valider la vérité de l'énoncé. Cependant, le vérifieur ne peut pas utiliser la preuve pour reconstruire l'information originale.

Ainsi, les preuves de connaissance nulle sont utiles lorsqu'il s'agit d'informations sensibles ou lorsque le prouveur ne souhaite pas que le vérificateur ait accès aux détails. Par exemple, de nombreux projets DeFi utilisent ZKP pour offrir une confidentialité et une sécurité accrues aux utilisateurs, l'appliquant dans des domaines tels que les prêts, les emprunts et les transactions.

De plus, il est important de noter que les preuves à connaissance nulle sont des preuves probabilistes plutôt que déterministes, mais certaines techniques peuvent réduire la marge d'erreur à un niveau négligeable.

Caractéristiques des preuves de connaissance zéro

Complétude : Si l'énoncé est vrai, un prouveur honnête pourra toujours convaincre un vérificateur honnête. En d'autres termes, les "énoncés vrais ne peuvent être faux." Un énoncé correct devrait convaincre le vérificateur.

Solidité: Si l'énoncé est faux, dans la plupart des cas, un prouveur essayant de tromper ne peut pas faire croire à un vérificateur honnête que l'énoncé est faux. En d'autres termes, "les énoncés faux ne peuvent pas être vrais."

Zero-Knowledge : Si l'énoncé est vrai, après avoir confirmé la véracité de l'énoncé, le vérificateur ne peut obtenir aucune information supplémentaire au-delà du fait que l'énoncé est vrai. Cette approche protège la confidentialité du prouveur et évite toute fuite d'information potentielle.

Exemples de preuves de connaissance nulle

Vérification d'identité

Sur Internet, la preuve de l'identité nécessite souvent des informations sensibles telles que le nom et la date de naissance, ce qui peut entraîner des fuites de données personnelles. Nous pouvons créer un identifiant numérique cryptographique unique pour chaque utilisateur grâce à la technologie de la blockchain, établissant ainsi un système de vérification d'identité décentralisé. Ce système garantit que la preuve d'identité ne peut pas être altérée ou utilisée de manière abusive sans la connaissance de l'utilisateur. Les preuves à connaissance nulle permettent aux utilisateurs de prouver efficacement leur identité sans divulguer d'informations personnelles, simplifiant ainsi considérablement le processus de vérification et réduisant les risques liés au stockage centralisé des données. De plus, les preuves à connaissance nulle peuvent être utilisées pour établir des systèmes de réputation privés, permettant aux utilisateurs de tirer parti des preuves de réputation provenant de plates-formes telles que Facebook, Twitter et GitHub sans révéler de comptes de médias sociaux spécifiques.

Paiements anonymes

Dans les systèmes de paiement traditionnels, les détails des transactions sont souvent exposés à plusieurs parties, y compris les fournisseurs de services de paiement, les banques et les agences gouvernementales, ce qui peut compromettre la confidentialité des utilisateurs. Alors que les cryptomonnaies utilisent des transactions de pair à pair pour éviter la surveillance par des tiers, la plupart des blockchains publiques affichent les transactions publiquement. Cela signifie que même avec des adresses anonymes, les gens peuvent suivre des transactions spécifiques grâce à la corrélation des adresses ou aux procédures de KYC des échanges. Une fois qu'une adresse de portefeuille est connue, son solde et son historique de transactions deviennent visibles.

La technologie de preuve de zéro-connaissance offre des solutions de paiement anonymes à trois niveaux : les cryptomonnaies axées sur la confidentialité, les applications de confidentialité et les blockchains axées sur la confidentialité. Par exemple, les cryptomonnaies axées sur la confidentialité comme Zcash utilisent la technologie de preuve de zéro-connaissance pour dissimuler les détails des transactions, y compris les adresses de l'expéditeur et du destinataire, les montants des transactions et les horodatages. De même, Tornado Cash, une application décentralisée construite sur Ethereum, utilise des preuves de zéro-connaissance pour obscurcir les détails des transactions, améliorant ainsi la confidentialité des transactions.

Développements importants en ZK (Zero-Knowledge)

zk-SNARKs

ZK-SNARKs est une technologie de preuve de connaissance nulle spécialisée qui permet la vérification sans divulguer d'informations supplémentaires sur l'énoncé. Cette technologie a été appliquée dans les systèmes de paiement blockchain tels que Zcash et JPMorgan.

De plus, les ZK-SNARKs améliorent l'efficacité et la scalabilité des réseaux de blockchain. Dans les blockchains traditionnelles, garantir la correction des transactions nécessite que chaque nœud vérifie chaque transaction de manière répétée, ce qui est chronophage et limite la scalabilité du réseau. Les ZK-SNARKs évitent le besoin pour les nœuds de rejouer l'étape de calcul étape par étape en vérifiant la correction des calculs hors chaîne. Cela réduit le besoin de stockage des données de transaction et améliore considérablement la vitesse de traitement du réseau.

L'utilisation de ZK-SNARKs nécessite un processus de configuration de confiance ponctuel, où un générateur de clé utilise des algorithmes et des paramètres secrets pour produire deux clés publiques cruciales: une pour la création de preuves et une autre pour la vérification. Ce processus comporte des risques potentiels, tels que la fuite de paramètres secrets, qui pourraient être utilisés pour générer de fausses preuves. Par conséquent, la communauté universitaire recherche activement des moyens de supprimer la dépendance à l'égard des configurations de confiance dans les ZK-SNARKs pour renforcer la sécurité.

zk-Rollups

Le Zero-Knowledge Rollup fait référence à l’utilisation d’une technologie de preuve à divulgation nulle de connaissance pour déplacer le calcul hors chaîne, réduisant ainsi la charge sur le réseau. En tant que « solution de mise à l’échelle » de couche 2 pour Ethereum, elle peut augmenter considérablement le débit des transactions tout en maintenant des frais de transaction faibles. Par exemple, en 2022, la BNB Chain a lancé le testnet zkBNB basé sur l’architecture zkRollup. zkBNB regroupe des centaines de transactions hors chaîne en un seul lot et génère une preuve cryptographique pour confirmer l’exactitude de toutes les transactions. Cette technologie offre un équilibre entre évolutivité et sécurité, ce qui la rend adaptée aux environnements nécessitant des transactions à grande échelle et à faible latence.

La machine virtuelle Ethereum (EVM) initialement conçue n'a pas envisagé d'utiliser la technologie de preuve de zéro connaissance. Le fondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin, estime que la mise en œuvre technique de zk-Rollup est relativement complexe à court terme.

Défis de zk-Rollup et de la couche alignée

zk-RollUp rencontre encore plusieurs défis, notamment la liquidité et la dispersion des utilisateurs, les coûts de vérification plus élevés en raison des limites d'EVM et les difficultés à suivre les innovations du système de preuve. En d'autres termes, l'infrastructure actuelle n'est pas conçue pour être un vérificateur universel. EigenLayer permet aux développeurs de créer de nouveaux protocoles sur la couche de confiance d'Ethereum, brisant les limites d'EVM et favorisant l'innovation ouverte. Une nouvelle infrastructure peut être introduite pour accélérer le développement d'Ethereum sans modifier le protocole sous-jacent.

Aligned Layer, en tant que couche de vérification universelle, vise à devenir l'infrastructure principale du réseau en créant une couche spécifiquement conçue pour les preuves zk. Cela permet aux développeurs d'accéder à un réseau de vérification décentralisé rapide, rentable et évolutif. Avec la fonctionnalité de restaking d'EigenLayer, Ethereum sera pris en charge. Cette approche réduit la dépendance aux prix volatils et améliore le pontage et l'expérience utilisateur globale. De plus, Aligned Layer stimule l'innovation d'Ethereum grâce à la computation vérifiable, à l'intégration de nouveaux systèmes de preuves personnalisées, à la réduction des coûts de vérification et à l'amélioration de la convivialité des développeurs, favorisant ainsi l'innovation dans de nouvelles applications sans confiance.

Difficultés des technologies existantes

Inconvénients des blockchains originales

Un inconvénient des blockchains initialement conçues est que l'ajout de matériel supplémentaire ne rend pas le système plus rapide. Cela est dû au fait que chaque nœud doit réexécuter les calculs. Les preuves de connaissance nulle (preuves ZK) abordent ce problème en permettant de vérifier rapidement des calculs complexes avec un matériel supplémentaire. L'idée principale des preuves de connaissance nulle est de vérifier une courte chaîne (généralement de l'ordre de ko, beaucoup plus petite que toutes les informations nécessaires pour l'énoncé de la preuve), ce qui rend le temps de vérification logarithmique par rapport à l'échelle de calcul, 𝑂 (log 𝑛), où (n) est le nombre d'étapes de calcul.

Bien que théoriquement compris depuis longtemps, la faisabilité pratique n'a émergé qu'après 2014. Depuis lors, il y a eu une croissance explosive en cryptographie et en théorie de la preuve, avec des avancées telles que différents champs finis, des courbes elliptiques, des fonctions de hachage et des schémas d'engagement polynomial. Ces développements ont entraîné des compromis dans les temps de preuve et de vérification et dans les tailles de preuve.

Couche de confidentialité à zéro connaissance 2 (zk-rollups)

Les solutions de couche 2 à connaissance nulle (telles que zkSync, Starknet et Polygon) étendent les capacités d'Ethereum, le rendant plus rapide et moins cher tout en maintenant ses garanties de sécurité.

• Les ZK-rollups utilisent plus efficacement l'espace de bloc, réduisant les coûts.
• Les rollups externalisent l'exécution à un ou plusieurs nœuds, prouvent les calculs à Ethereum via des contrats EVM et s'appuient sur des garanties cryptographiques et cryptographiques pour faire confiance à Ethereum.

Cependant, ils créent également des problèmes de liquidité et de fragmentation des utilisateurs, tels que la nécessité de construire des ponts, ce qui augmente les coûts et complique l'expérience utilisateur. Avec les solutions actuelles, si vous créez des applications sur la base du calcul vérifiable, vous ne pouvez construire que des applications faisant confiance à la couche de calcul vérifiable. EigenLayer permet la création d'applications héritant de la confiance d'Ethereum sans avoir à construire des applications sur la blockchain elle-même. Vous pouvez utiliser différents mécanismes de consensus pour créer de nouvelles blockchains.

De plus, EigenLayer prend en charge la création de systèmes décentralisés tels que des ponts, la disponibilité des données, MEV et même des couches de vérification ZK (comme sa couche Alignée). En bref, EigenLayer utilise des solutions différentes des autres solutions de couche 2 pour étendre la fonctionnalité d'Ethereum.

Innovations d'EigenLayer

Mécanisme de réinvestissement

EigenLayer introduit un nouveau mécanisme de restaking qui permet aux stakers d'Ethereum d'utiliser les mêmes actifs misés pour participer à plusieurs applications, appelées Services de Validation Actifs (SVA). Les stakers peuvent gagner des récompenses supplémentaires à partir de plusieurs applications sans encourir de coûts supplémentaires significatifs, améliorant ainsi leur participation et la sécurité globale du réseau.

Scénarios d'application diversifiés: EigenLayer prend en charge la construction de diverses applications, y compris les couches de disponibilité des données, les séquenceurs décentralisés, les oracles, la gestion de MEV opt-in et les ponts Fast-Mode pour les Rollups. Cette diversité permet non seulement d'étendre les fonctionnalités de l'écosystème Ethereum, mais offre également aux développeurs une plateforme d'innovation plus flexible, permettant la conception de solutions plus efficaces adaptées à différents besoins.

Expansion des capacités d'Ethereum

EigenLayer permet aux développeurs de construire de nouveaux protocoles et applications sur la couche de confiance d'Ethereum sans s'exécuter directement sur la blockchain Ethereum. Cela permet aux développeurs de tirer parti de la sécurité et de la fondation de confiance d'Ethereum tout en choisissant librement différents mécanismes de consensus et paramètres de conception, ce qui permet d'obtenir des solutions de blockchain plus efficaces. Par exemple, les développeurs peuvent créer de nouvelles blockchains qui bénéficient de la confiance d'Ethereum tout en offrant une plus grande flexibilité en termes de performances et de coûts.

Amélioration de l'efficacité de vérification

Le mécanisme de réenjeu d'EigenLayer améliore considérablement l'efficacité de la vérification, rendant ainsi le processus de vérification plus rapide et plus rentable. Ce mécanisme permet d'agréger plusieurs résultats de vérification en une seule preuve, réduisant ainsi considérablement les ressources de calcul et les coûts nécessaires pour les vérifications individuelles. Cette approche de vérification agrégée améliore non seulement la scalabilité du système, mais augmente également l'efficacité globale du processus de vérification, ce qui permet aux applications blockchain de fonctionner plus facilement.

Explication de l'architecture de couche alignée

Composants principaux de la couche alignée

• Aligned Layer: Reçoit des preuves de différents systèmes de preuve, les vérifie, envoie les résultats finaux à Ethereum et publie des données sur la couche de disponibilité des données (DA).
• Couche de disponibilité des données (couche DA) : Fournit un espace de stockage pour diverses preuves, garantissant l'accessibilité et la persistance des données.
• Vérificateurs de preuve généraux: extrait périodiquement des preuves de la couche DA et génère des preuves pour toutes les vérifications de preuve. Ces vérificateurs généraux peuvent être basés sur des machines virtuelles comme SP1, Risc0 ou Nexus, qui peuvent vérifier l'exécution du code Rust général. Les preuves de vérification finales sont stockées dans un arbre récursif pour agréger et compresser les tailles de preuve.
• Ethereum : Fournit la source de confiance et de liquidité, recevant les résultats de vérification de la couche alignée.

Source : Livre blanc de la couche alignée

Source : Livre Blanc de Layer Aligned

Processus de vérification

Le gestionnaire de tâches publie les preuves dans la couche DA et crée une nouvelle tâche sur Ethereum, en envoyant la valeur de hachage de la preuve et les métadonnées requises. Les opérateurs récupèrent la tâche depuis Ethereum, obtiennent la preuve de la couche DA, puis envoient les résultats de vérification à l'agrégateur. L'agrégateur vérifie les résultats et les publie sur la blockchain Ethereum.

Source : livre blanc de la couche alignée

Mécanisme de réduction

Pour garantir que les participants à un réseau décentralisé ont des incitations appropriées, le projet introduit un mécanisme de réduction pour pénaliser les participants lorsque des activités malveillantes sont détectées. Ce mécanisme est encore en développement dans la plupart des services de validation active (AVS) d'EigenLayer. La solution à court terme nécessite un consensus de deux tiers des opérateurs du réseau et des résultats à publier sur Ethereum. Les opérateurs qui ne parviennent pas à atteindre un consensus seront pénalisés pour s'opposer aux résultats convenus par la plupart du réseau. Bien que ce mécanisme soit imparfait, étant donné que le logiciel client de Aligned Layer sera léger et aura des exigences matérielles plus faibles, le réseau peut accueillir plus de participants pour atteindre la décentralisation. Plus le réseau est décentralisé, plus il est probable que la plupart des membres agiront honnêtement.

Modèle de double mise en jeu

L'équipe du projet a proposé un modèle de double-staking. Tout d'abord, il nécessite l'utilisation d'Ethereum (ETH) et la re-staking d'EigenLayer pour lancer le réseau Proof of Stake (PoS). Cette phase vise à exploiter les ressources et la base de confiance existantes d'Ethereum pour établir le fonctionnement et la sécurité initiaux du réseau. Dans la deuxième phase, des jetons natifs sont introduits en tant que partie de toute infrastructure critique pour permettre les droits de gouvernance, rendant le coût de perturbation de l'activité et de la sécurité du réseau très élevé. Le modèle de double-staking assure une sécurité et une activité élevées du réseau. En introduisant des jetons natifs pour la gouvernance décentralisée, le modèle améliore la transparence et la participation aux décisions sur les changements structurels importants, assurant le fonctionnement stable du réseau et sa durabilité à long terme.

Conclusion

L'objectif de la couche Aligned est de relever les défis de la conception initiale qui n'était pas destinée aux preuves à connaissance zéro (ZK-Proofs) et de transformer Ethereum en une plateforme de vérification SNARK efficace et économique. La couche Aligned utilise le mécanisme de restaking d'EigenLayer pour fournir une sécurité économique et une source de confiance, ce qui lui permet de réaliser des processus de vérification à faible coût et efficaces en agrégeant et en vérifiant plusieurs systèmes de preuve sans changer le protocole sous-jacent d'Ethereum. EigenLayer permet aux développeurs de construire de nouveaux protocoles et applications sur la couche de confiance d'Ethereum, favorisant l'innovation ouverte et introduisant de nouvelles technologies de preuve, améliorant ainsi la scalabilité et la flexibilité du système.