Discuter des rollups Bitcoin : la meilleure solution de mise à l'échelle ?

Auteur | Callum@Web3CN.Pro

Bitcoin, en tant que blockchain la plus ancienne et la plus populaire, effectue des centaines de milliers de transactions chaque jour. Cependant, au début de la conception de Bitcoin, la sécurité était une priorité dans son cadre décentralisé, ce qui a conduit à ignorer les problèmes d'évolutivité et a conduit les gens à considérer Bitcoin uniquement comme un actif numérique et un moyen de stockage de valeur.

Bien que la sécurité et la décentralisation de Bitcoin aient toujours été ses avantages, sa vitesse de transaction et son échelle de transaction limitées ont affecté le développement de l'écologie Bitcoin. Ces dernières années, diverses solutions ont vu le jour pour résoudre ce problème et permettre aux constructeurs d'exploiter l'intégralité de l'écosystème Bitcoin. Les solutions de mise à l'échelle sont désormais au centre non seulement d'autres réseaux de blockchain, mais également de Bitcoin.

Dans l'article Exploring the BTC Layer 2 Track and Opportunities, nous avons expliqué pourquoi Bitcoin doit se développer et présenté les solutions Bitcoin Layer 2 associées, telles que: Lightning Network, side chains, etc.

Dans cet article, nous nous concentrerons sur une autre solution pour l'expansion de Bitcoin : les rollups. Par rapport au Lightning Network et aux sidechains, les Rollups ont le potentiel d'améliorer l'évolutivité, la confidentialité et la programmabilité de Bitcoin sans sacrifier la valeur fondamentale et la fonctionnalité de Bitcoin en tant que système de paiement électronique peer-to-peer.

La nécessité du cumul de Bitcoin

Les cumuls sont souvent associés au réseau Ethereum. Après la transition vers la preuve de participation en septembre 2022, la blockchain Ethereum devient plus centralisée. De plus, de nombreux Rollups reposent en fait sur un ordre centralisé des transactions sur L2. La décentralisation peut en effet apporter une plus grande sécurité, notamment dans le Bitcoin, mais avec le développement du Bitcoin, la contradiction entre la décentralisation et l'échelle de la puissance de calcul est devenue de plus en plus prégnante. La source de cette contradiction est qu'elle réside dans l'augmentation du nombre de utilisateurs et la quantité de calcul lors de la vérification des blocs, et la clé pour atténuer cette contradiction est d'améliorer l'évolutivité de la blockchain.

Le réseau Lightning dont nous avons parlé précédemment utilise des technologies telles que la multi-signature et le verrouillage du temps de hachage pour stocker des données sous la chaîne et combiner plusieurs transactions en un seul traitement de transaction, qui peut réaliser un paiement rapide et bon marché ; la chaîne latérale consiste à créer une chaîne distincte , sans affecter la chaîne principale Bitcoin, verrouille Bitcoin de la chaîne principale, puis réalise le traitement d'un grand nombre de transactions dans la chaîne latérale, ce qui peut grandement améliorer la vitesse de transaction sans affecter la sécurité de la chaîne principale Bitcoin. Le rollup consiste à mettre à jour l'architecture technique ou le système technique du réseau Bitcoin, et il permettra d'optimiser les données sur la chaîne.

Rollup agit comme une solution de mise à l'échelle pour les réseaux blockchain de couche 1. Ils déplacent la transaction hors chaîne, où elle est traitée (généralement au niveau 2), et plusieurs transactions sont regroupées dans un lot et renvoyées à la chaîne de couche 1. Le contrat intelligent vérifie ensuite le lot de transactions et met à jour l'état de la blockchain.

Ce graphique illustre visuellement la superposition Bitcoin Rollup. Dans cet exemple, il y a deux cumuls L2 : un dédié à la disponibilité des données et un autre dédié aux paiements et contrats hautement sécurisés. En plus du cumul de disponibilité des données L2, il existe trois cumuls L3, chacun dédié à un cas d'utilisation différent : paiements p2p privés, contrats financiers et propriété et transfert d'actifs dans le jeu. Étant donné que les cumuls L3 reposent sur des nœuds complets L2 pour la disponibilité des données, ils peuvent être considérés comme moins sécurisés que les cumuls L2 qui reposent sur des nœuds complets Bitcoin L1 pour la sécurité de la disponibilité des données.

Les cumuls deviennent de plus en plus populaires car ils augmentent le débit des transactions tout en réduisant les coûts de transaction. En effet, Rollup signifie que les blockchains n'ont pas besoin de traiter des milliers de transactions individuellement, elles n'ont techniquement besoin de traiter qu'une seule transaction. Ceci est particulièrement utile pour les dApps, qui nécessitent des transactions fréquentes et rapides pour fonctionner efficacement. C'est pourquoi Rollup est considéré comme une solution de mise à l'échelle viable pour les blockchains comme Bitcoin.

Actuellement, les types de Bitcoin Rollup incluent principalement ZK Rollup et Sovereign Rollup.

Application de ZK Rollup sur Bitcoin

Cumul ZK

ZK Rollup utilise des "preuves de validité" cryptographiques pour garantir que les nouveaux blocs Rollup suivent les règles du protocole Rollup. Chaque fois qu'un producteur de bloc Rollup crée un bloc Rollup valide, le producteur de bloc soumet une transaction de mise à jour d'état à la chaîne parent. Les transactions de mise à jour de l'état de cumul contiennent des données sur chaque transition d'état dans le bloc de cumul, appliquent la nouvelle racine d'état de cumul après la transition d'état dans le bloc et prouvent la disponibilité et la validité des données, preuve que la nouvelle racine d'état de cumul est une mise à jour valide confirmée au parent chain La dernière racine d'état Rollup valide, seule la transaction de mise à jour d'état avec une preuve valide peut faire avancer avec succès l'état Rollup après confirmation.

ZK Rollup regroupe les données de transaction dans le réseau principal et soumet en même temps un certificat de validité pour prouver que ces transactions sont valides. Lors de la réception de ces transactions, il vérifiera directement ces certificats de validité. S'il n'y a pas de problème avec le certificat, cela signifie que ces transactions sont valides et que les utilisateurs n'ont plus besoin d'attendre pour retirer des actifs.

Dans ZK Rollup, l'utilisateur reproduit et vérifie tous les changements d'état en fonction des données packagées, mais ZK Rollup publie moins de données et n'a besoin de publier que les données minimales requises pour reconstruire le solde du compte et le dernier état, afin que ZK Rollup puisse Traitement plus de transactions en même temps, moins de ressources informatiques et de stockage incluses sur la chaîne principale réduisent également la congestion sur la chaîne, et la vitesse est également réduite car il n'y a pas d'arriéré de données de transaction, ce qui entraîne des coûts de transaction plus rapides et moins chers sur la chaîne.

Améliorations de l'extension de ZK Rollup pour Bitcoin

ZK Rollup améliore le débit. Comme de plus en plus de transactions sur le réseau Bitcoin doivent être prouvées valides à chaque couche Rollup, la difficulté de créer la preuve de validité nécessaire augmente. La solution de ZK Rollup au calcul requis pour créer ces preuves consiste à les paralléliser à l'aide d'une composition de preuve récursive. La récursivité consiste essentiellement à "prouver la validité d'une preuve", de sorte que de nombreux ordinateurs peuvent prouver la validité de différentes transactions, puis ces preuves peuvent éventuellement être combinées en une seule preuve, permettant à plusieurs ordinateurs de s'adapter horizontalement en même temps, aidant ainsi à prouver l'efficacité de la transaction. Les preuves SNARK et STARK peuvent implémenter des combinaisons de preuves récursives sans confiance.

En termes d'application, cette preuve récursive permettra au modèle de compte ZK Rollup de compresser les transactions de second niveau, d'améliorer l'évolutivité en augmentant le nombre de transactions, et la capacité de transaction supplémentaire apportée peut être utilisée pour prendre en charge davantage de transactions Lightning Network, qui peuvent être augmenté pour devenir auto-hôte Le nombre d'utilisateurs qui rejoignent et utilisent le Lightning Network d'une manière qui étend également le Lightning Network.

Cumuls souverains sur Bitcoin

Cumuls souverains

Les rollups souverains sont différents de la conception actuelle des rollups. Dans le passé, OP Rollup et ZK Rollup devaient utiliser des contrats intelligents pour confirmer l'exécution des rollups, mais les rollups souverains ne nécessitent pas de contrats intelligents ni de couches de règlement, d'où le nom "Sovereign". .

En observant OP et ZK Rollup, ils ont tendance à utiliser L1 comme couche de disponibilité des données et couche de consensus. Cependant, Sovereign Rollup utilise uniquement la couche 1 pour la disponibilité des données, garantissant ainsi une connexion plus directe à la couche de base. Un Sovereign Rollup diffère d'un Rollup commun en ce qu'il a une règle de sélection de fourche qui lui permet de bifurquer indépendamment de sa couche de base. Au lieu de cela, un Rollup normal déléguera son choix de fourche à sa couche de règlement, car il doit garantir l'exactitude du Rollup.

À la base, Sovereign Rollup est une blockchain qui publie ses transactions sur la couche de disponibilité des données pour un consensus et la disponibilité des données. La couche de disponibilité des données ne garantit pas que les transactions Sovereign Rollup sont correctes. Il trie simplement les transactions et vérifie si elles sont disponibles. Les précédents OP et ZK Rollups s'appuyaient sur les contrats intelligents Ethereum pour vérifier que leurs transactions étaient correctes, généralement par fraude ou preuve de validité. Dans Sovereign Rollup, le nœud détermine si la transaction est correcte. Son nœud téléchargera toutes les transactions et vérifiera si elles sont valides. Si la transaction n'est pas valide, la transaction sera rejetée.

Sovereign Rollup Scaling Améliorations apportées à Bitcoin

Sovereign Rollup est actuellement la solution la plus populaire dans Bitcoin Rollup.La principale différence entre elle et ZK Rollup est que Sovereign Rollup est indépendant du réseau principal. ZK Rollup utilise le réseau principal comme couche de disponibilité des données et couche de règlement. Les données pertinentes ne seront pas seulement stockées sur le réseau principal, mais la transaction sera également vérifiée par le contrat intelligent sur le réseau principal, tandis que Sovereign Rollup n'en utilise qu'un. couche de la blockchain comme couche de disponibilité des données, mais n'utilise pas de couche pour effectuer le règlement. Par conséquent, pour Bitcoin avec une puissance de calcul limitée du réseau principal, ce schéma sera plus convivial que ZK Rollup.

Dans cette solution, en utilisant le cadre modulaire de Rollup, les développeurs peuvent insérer une couche d'exécution personnalisée et une couche de disponibilité des données, Sovereign Rollup gère sa propre exécution et son règlement, tout en transférant le consensus et la disponibilité des données au réseau principal de la couche 1 Bitcoin. Cette solution ne nécessite pas de contrats intelligents ni n'utilise la couche de règlement pour la vérification du cumul.La deuxième couche n'est pas affectée par l'attaque sur le réseau principal de la première couche et a son propre consensus, ce qui est plus évolutif.

En termes d'application, Sovereign Rollup ressemble plus à une sorte de RaaS à l'avenir, en utilisant la disponibilité des données de Bitcoin, les développeurs peuvent créer Rollup avec n'importe quel environnement d'exécution, héritant de la garantie de disponibilité des données et de la garantie de sécurité de Bitcoin. Par exemple, Rollkit, le produit de structure modulaire Rollup de la blockchain modulaire Celestia, peut exécuter EVM sur Bitcoin en tant que Rollkit Sovereign Rollup en intégrant la couche de disponibilité des données Bitcoin Sovereign Rollup, en élargissant l'application de Rollup et en aidant Bitcoin à ouvrir un marché écologique plus large.

Résumer

Dans le schéma ZK Rollup, sa sécurité dépend fortement de sa relation avec sa chaîne principale.Diverses applications sur ZK Rollups pourront hériter de la décentralisation et de la sécurité du réseau Bitcoin et améliorer la scalabilité de la question du modèle économique du réseau Bitcoin. Cette relation résout pour Rollup deux fonctionnalités clés qui manquent aux autres protocoles "hors chaîne": la sécurité héritée des doubles dépenses et le pontage bidirectionnel sécurisé. Bien que les avantages qu'il peut apporter à Bitcoin incluent un débit de transaction accru, une meilleure confidentialité des transactions et une plus grande flexibilité, ces avantages ne sont pas sans coût ni risque, car ils impliquent également des mises à jour logicielles Bitcoin et des changements de consensus.

Dans le schéma Sovereign Rollup, il a son propre consensus, peut fonctionner indépendamment d'une couche de blockchain, peut définir ses propres règles de vérification et de règlement des transactions et dispose d'une plus grande autonomie. Mais c'est cette indépendance qui perd également une couche de sécurité de la blockchain dans une certaine mesure, et en raison du mécanisme de consensus séparé, la mise en œuvre des mises à niveau Sovereign Rollup peut être compliquée. Le développement actuel de Sovereign Rollup en est encore à ses débuts.Avec la recherche et l'approfondissement de ce domaine, la manière dont la technologie future se développera pour renforcer sa sécurité mérite également notre attention.

Le développement autour de Rollup prouve que Bitcoin peut être la chaîne sous-jacente pour plus d'opérations que jamais auparavant. En général, que ce soit sur Bitcoin ou sur tout autre L1, Rollup change la façon dont nous percevons les données de transaction en chaîne, la vérification des preuves et les transactions en chaîne impliquant de grandes quantités de données, ce qui détermine la façon dont nous stockons, lisons et utilisons la chaîne. Les derniers développements dans la discussion sur les données, qui à leur tour fournissent une autre dimension à la discussion sur l'évolutivité de Bitcoin, d'autant plus que les développeurs tentent de créer une économie écologique complète sur la blockchain Bitcoin. Les rollups en sont encore à leurs balbutiements, cependant, leur impact potentiel est prometteur.

les références