La clé de la mise à l'échelle d'Ethereum : optimiser la disponibilité des données (DA)

Auteur : TY, Medium ; Compilateur : Lynn, MarsBit

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Alors qu’Ethereum évolue d’une technologie expérimentale à un système entièrement développé capable de fournir aux utilisateurs communs une expérience ouverte, globale et sans autorisation, une transition technique importante sera nécessaire implique le déplacement des utilisateurs vers L2.

Pour parvenir à une adoption généralisée, Ethereum doit traiter des millions de transactions par seconde. Le trilemme de l’évolutivité met en évidence les défis liés à la mise à l’échelle complète d’Ethereum dans le cadre des contraintes de décentralisation, de sécurité et d’évolutivité. Avec des coûts de transaction allant de 4 $ à 200 $, Ethereum n'est pas attrayant pour de nombreux utilisateurs.

Source : Etherscan.io

** Relever les défis de mise à l'échelle d'Ethereum avec une approche centrée sur le rollup **

Afin d’augmenter la capacité d’une blockchain en intégrant plus de données et de transactions dans un bloc, il y a un compromis : cela peut nécessiter un matériel plus puissant pour exécuter les nœuds et peut nuire à la décentralisation. Une autre option consiste à créer des solutions de niveau supérieur avec Ethereum comme couche de base, plutôt que d’introduire de nouvelles fonctionnalités de blockchain qui pourraient perturber le réseau.

Les solutions de mise à l'échelle hors chaîne fournissent une méthode indirecte de mise à l'échelle de la couche principale de la blockchain. Ils déchargent le calcul des transactions en dehors du réseau Ethereum, en tirant parti de la blockchain principale pour la confiance et l'arbitrage. Cette approche est appelée mise à l’échelle de la couche 2 et ajoute une couche supplémentaire au-dessus d’Ethereum. Différentes approches telles que les canaux d'état, les sidechains, le plasma, les cumuls optimistes et les cumuls de validité (communément appelés zk-rollups) entrent toutes dans cette catégorie.

Rollup fournit une solution polyvalente et polyvalente qui permet même à l'EVM (Ethereum Virtual Machine) de s'exécuter en son sein. Cela signifie que les contrats intelligents Ethereum existants peuvent être déplacés vers Rollup avec des modifications de code minimes, tout en bénéficiant de la sécurité et de la disponibilité des données d'Ethereum. Le calcul des données s'effectue hors chaîne et suffisamment d'informations sont stockées en chaîne pour que l'état interne complet puisse être calculé localement par n'importe qui à la demande et soit souvent utilisé à des fins de détection de fraude.

Chaque rollup nécessite le déploiement d’un contrat spécifique sur Ethereum. Les transactions dans Rollup sont exécutées hors ligne sur une chaîne dédiée, puis les données de transaction sont regroupées et compressées avant d'être soumises à Ethereum. Cela allège la charge sur les ressources informatiques d'Ethereum, réduit les frais et permet un traitement des transactions plus évolutif. Bien que les rollups puissent faire évoluer Ethereum en traitant davantage de transactions et impliquer une production de blocs quelque peu centralisée, il existe toujours une forte protection anti-censure tant qu'il existe une validation décentralisée et sans confiance.

Source : "Endgame" de Vitalik

Modèle de cumuls aujourd'hui

Actuellement, l'environnement de cumul d'Ethereum comprend des solutions optimistes et à connaissance nulle qui utilisent des techniques de compression avancées pour regrouper des lots de données de transaction sur Ethereum en tant que données d'appel. Cependant, cette approche a un coût important en raison de la grande quantité de données stockées en permanence dans l’historique des transactions Ethereum.

Par exemple, le 5 mai 2023, en raison de la flambée des frais d'Ethereum Gas, la soumission par lots de transactions d'Arbitrum à Ethereum nécessitait une grande quantité de Gas (353,93 ETH), bien qu'il n'y ait eu que 1369 transactions impliquées sur Ethereum, et le volume de transactions était inférieur à 1 million de Pen. Transactions sur Arbitrum.

Source : Etherscan.io — Soumissionnaire de lots Arbitrum

Source : Arbiscan.io

Avant la mise à niveau de Bedrock le 7 juin, le collecteur Optimism publiait en moyenne 3 000 lots de transactions sur Ethereum par jour. Suite à la mise à niveau de Bedrock, Optimism a connu une augmentation du volume de transactions sur le réseau tout en soumettant moins de transactions à Ethereum, ce qui suggère que chaque lot de transactions contient désormais un volume plus élevé.

Avec la popularité croissante des rollups Ethereum, le déploiement de Linea, Polygon zkEVM et zkSync Era sur le réseau principal, et les L1 alternatifs comme Celo et Fantom envisageant les rollups, il est clair que chaque solution finira par être confrontée à des défis avec Ethereum, notamment des goulots d'étranglement en matière d'évolutivité liés aux frais de Square Gas.

Actuellement, environ 7 000 lots de transactions sont soumis chaque jour à Ethereum via des agrégats tels que zkSync Era, Linea, Arbitrum, Base et Optimism. Ce nombre devrait encore augmenter à mesure que le développement d’Ethereum L2 attire davantage l’attention et devient plus convivial pour les développeurs.

De nombreux projets ont été construits sur Ethereum à l'aide de la chaîne OP, notamment Coinbase, Debank, Mantle, Celo, Worldcoin, Zora Network et Public Goods Network. De plus, de nombreux projets de déploiement se préparent à publier leurs propres piles pour faciliter le développement L2 (et L3).

** Utilisez EIP-4844 pour améliorer l'efficacité de l'agrégation **

Dans l'espace croissant de l'écosystème centré sur le cumul d'Ethereum, il existe un besoin croissant d'améliorer l'évolutivité des cumuls sur Ethereum tout en maintenant la disponibilité sécurisée des données. Cet objectif s’articule autour d’une approche intelligente : éliminer le besoin de stocker en permanence de grandes quantités de données sur Ethereum, tout en permettant aux utilisateurs de calculer l’état interne en cas de besoin.

EIP-4844 introduit un nouveau type de transaction appelé grand objet binaire (blob) et alloue 6 blobs supplémentaires (128 Ko chacun) d'espace de données par bloc, dédiés aux cumuls. Considérant qu’Ethereum génère en moyenne 7 100 blocs par jour, avec une moyenne de 3 blobs par bloc, cela équivaut à 21 300 blobs traités par jour.

Avec cette mise à niveau, le trieur formatera les données de transaction par lots en blobs et les stockera dans le pool de mémoire d’Ethereum. Les validateurs intégreront ensuite ces transactions blob dans des blocs, et le blob résidera temporairement dans la couche de consensus Ethereum pendant trois semaines maximum. Cela réduit considérablement le coût de synthèse des données de publication sur Ethereum, car il ne stocke pas les données sous forme de données d'appel. Cependant, cela signifie également que les données blob ne peuvent pas être directement récupérées via la couche d'exécution d'Ethereum.

Source : FAQ Danksharding originale

De plus, cette mise à niveau introduit un marché de frais unique pour les transactions blob, de conception similaire au marché de frais d'EIP-1559. Imaginez un restaurant de hamburgers très fréquenté qui met en place une ligne distincte pour sa populaire crème glacée molle. De même, les blobs seront négociés sur leur propre marché de frais désigné, les dissociant ainsi des transactions régulières. Par conséquent, pour chaque bloc utilisant plus de la moitié de l’espace blob (minimum 384 Ko), le coût de transaction du blob augmentera de 12,5 % et vice versa.

L'engagement KZG joue un rôle clé dans EIP-4844. Ces engagements agissent comme une forme de preuves à connaissance nulle, facilitant la manipulation et la vérification efficaces d'objets de données volumineux tels que les blobs. Le processus consiste à représenter les blobs sous forme de polynômes, permettant aux ordinateurs d'évaluer les propriétés des blobs sans lire l'intégralité de la transaction blob.

Lancée en janvier 2023, avec plus de 130 000 contributions à ce jour, la cérémonie KZG implique une configuration de confiance unique qui combine l'entropie de plusieurs contributions pour générer une valeur unique et irremplaçable. Ce processus garantit la sécurité et l’intégrité maximales promises par KZG.

Il convient de noter que même si cette mise à niveau n’a pas directement augmenté la capacité de transaction d’Ethereum, elle a considérablement réduit les dépenses opérationnelles associées aux rollups. Cette amélioration rend L2 plus rentable et assure une disponibilité sécurisée des données pour les cumuls.

Établissez les bases nécessaires pour un darksharding complet

Alors que l'EIP-4844 devait initialement permettre des économies de coûts pour les transactions blob par rapport aux transactions régulières, il est important de prendre en compte les augmentations de coûts potentielles à mesure que le nombre d'agrégats Ethereum augmente. L'objectif ultime de l'EIP-4844 est d'incorporer jusqu'à 64 blobs dans Ethereum sans surcharger les nœuds lors de la validation des blocs. Cette décision vise à faire d'Ethereum une couche de disponibilité des données (DA) optimisée, convertissant progressivement les utilisateurs finaux à effectuer des transactions sur l'agrégat au lieu d'Ethereum à long terme.

Pour parvenir à un darksharding complet, il faut mettre en œuvre le Data Availability Sampling (DAS) et le codage d’effacement. DAS est conçu pour garantir que les données triées ont été publiées sur la chaîne en sélectionnant au hasard des nœuds complets pour vérifier la disponibilité des données. Plus les données sont échantillonnées, plus la confiance dans la disponibilité des données complètes est élevée. Le codage d'effacement entre en jeu lorsqu'un séquenceur malveillant conserve une partie des données du blob. Le codage d'effacement introduit la redondance en reconstruisant les données perdues sur la base de fragments connus, contrecarrant ainsi les tentatives de rétention de données.

Aspects de l'écosystème Rollups qui méritent d'être explorés

À mesure que le domaine de la mutualisation se développe, il devient essentiel de créer des preuves de fraude décentralisées et des commandes partagées. Les cumuls actuels fonctionnent souvent en silos, se concentrent sur l'appel à des groupes d'utilisateurs spécifiques, et ils peuvent négliger l'importance de l'interopérabilité entre les L2. L'établissement d'un protocole de communication inter-chaînes entre les L2 jouera un rôle essentiel pour fournir aux utilisateurs une expérience de transaction transparente au sein de l'écosystème Ethereum au sens large. Il sera également intéressant d'observer l'émergence de MEV inter-chaînes à la suite de ces développements Rollup.

Alors qu'Ethereum vise à être le summum d'une couche de disponibilité des données (DA) décentralisée et sécurisée, les services DA décentralisés existants tels que Eigenlayer et Celestia satisfont aux exigences globales de DA. Il sera intéressant de voir comment le paysage DA continue d’évoluer pour rendre l’écosystème Ethereum plus efficace. Le fragment danois complet sera encore dans des années.

** Réflexions finales **

Afin de faciliter la mise à l'échelle d'Ethereum grâce aux rollups, Ethereum doit se transformer en une couche de disponibilité des données optimisée qui garantit la sécurité et attire l'établissement et la finalisation de nouveaux rollups. Cela doit être réalisé sans exiger qu’Ethereum stocke des données agrégées, car l’expansion rapide du paysage agrégé pourrait mettre à rude épreuve les nœuds Ethereum et conduire à des effets potentiels de centralisation. Afin qu’Ethereum puisse évoluer efficacement pour la prochaine vague d’adoption, des techniques avancées de manipulation et de validation des données doivent être utilisées pour répondre à la demande croissante.

L'impact de l'EIP-4844 sur la réduction des coûts L2 reste à voir, compte tenu de l'évolution de la capacité et des capacités des cumuls Ethereum. En outre, il sera intéressant de voir comment cette mise à niveau peut contribuer à stimuler l’activité de mutualisation et à libérer le potentiel des technologies associées.