Arbitrum est un protocole de mise à l'échelle Ethereum utilisant Optimistic Rollup. Les gens nous demandent souvent pourquoi Arbitrum a choisi Optimistic et si nous nous attendons à ce qu'Arbitrum passe à la preuve ZK. J'ai déjà répondu à cette question, mais c'était il y a presque deux ans. Ceci est mon opinion personnelle actuelle et d'autres peuvent ne pas être d'accord.
Je crois fermement au pragmatisme lorsqu'il s'agit de concevoir des systèmes. Plutôt que de tomber amoureux d’une approche technique et de l’appliquer à tout prix, nous devrions nous demander quelle approche répond le mieux aux besoins des utilisateurs et des développeurs. La meilleure approche peut changer avec le temps, et si tel est le cas, nous sommes prêts à effectuer le changement.
Nous avons choisi Optimistic pour Arbitrum pour des raisons pragmatiques. Je pense que la preuve optimiste reste un meilleur choix que la preuve ZK et qu'elle peut mieux répondre aux besoins des utilisateurs et des développeurs. En termes simples, Optimistic est moins cher, plus simple et plus flexible que ZK. Je vais aborder chacune de ces affirmations ci-dessous.
Cela dit, si les choses changent et que ZK devient un meilleur choix, je pense qu'Arbitrum devrait changer. Mais je ne m’attends pas à ce que cela se produise de sitôt.
Coût inférieur optimiste
La beauté des preuves optimistes est que le coût de la preuve est toujours nul pour les parties honnêtes. Dans les situations courantes, aucune preuve n’est requise car seules des déclarations véridiques sont émises et ne peuvent jamais être contestées. Si des défis existent, leur résolution entraînera des coûts. Mais chaque partie malhonnête perdra le défi, ainsi que sa part mise en jeu, qui peut être utilisée pour payer le coût du défi.
Les protocoles optimistes reposent sur l'exécution par plusieurs parties afin qu'elles puissent vérifier toutes les affirmations publiées sur les résultats de l'exécution. En d’autres termes, la chaîne doit comporter des nœuds. Mais toute chaîne ayant un objectif significatif comportera un grand nombre de nœuds ordinaires, gérés par des utilisateurs ou des fournisseurs d'infrastructures, pour soutenir les activités de la chaîne. Ces nœuds serviront naturellement de tours de guet pour le protocole Optimiste.
En revanche, ZK exige qu'une preuve cryptographique soit générée pour chaque affirmation publiée, et la preuve doit être vérifiée au niveau de la couche 1. Au fil du temps, les chercheurs de ZK ont réduit le coût de génération de ces preuves, mais jamais à zéro.
En fait, le coût des épreuves ZK est assez élevé par rapport à l’exécution optimiste. Si un contrat intelligent effectue une opération ET au niveau du bit, chaque validateur du système Optimistic n'effectuera qu'une opération ET au niveau du bit. Le prouveur ZK doit exécuter une instruction ET au niveau du bit, puis effectuer un grand nombre d'opérations cryptographiques coûteuses pour prouver le résultat de l'instruction ET au niveau du bit. Si Alice et Bob vont acheter des fruits, Alice achète un raisin et Bob achète un raisin et une pastèque, alors le coût d'Alice sera toujours inférieur à celui de Bob.
Dans Optimistic Rollup et ZK Rollup, les nœuds ordinaires doivent exécuter chaque transaction afin de comprendre l'historique d'évolution de la chaîne, cette partie n'est donc pas différente.
Ainsi, Optimiste coûte moins cher.
Optimiste est plus simple
En génie logiciel, et en particulier en ingénierie de sécurité, plus simple est mieux. La complexité augmente les risques de sécurité et rend tout plus lent et plus difficile.
Il ne fait aucun doute que la preuve optimiste est plus simple que la preuve ZK. Les preuves optimistes sont facilement comprises par les développeurs, tandis que les preuves ZK reposent sur des mathématiques complexes et des théorèmes cryptographiques ésotériques et subtils que peu de gens comprennent. Même les professeurs qui enseignent la cryptographie ont du mal à comprendre le système de preuve ZK.
Optimiste est plus flexible
La preuve est nécessaire pour toute L2. Mais la preuve n’est pas la seule chose que veulent les utilisateurs et les développeurs. Ils veulent de nouvelles capacités qui peuvent être construites plus facilement et plus rapidement sur les systèmes Optimistic.
Un bon exemple est Arbitrum Stylus, qui permet aux développeurs d'écrire des contrats intelligents en utilisant des langages à usage général tels que Rust et C++, et d'exécuter ces programmes dans la machine virtuelle WASM. Ils sont sur la même chaîne que le contrat EVM et sont entièrement composables. . Des fonctionnalités telles que Stylus sont difficiles à créer, nécessitant l’intégration de deux machines virtuelles dans un seul système transparent.
L'une des raisons pour lesquelles de telles fonctionnalités peuvent être intégrées aux systèmes Optimistic est que les implémentations Optimistic peuvent utiliser des langages et des outils de programmation standard, ce qui facilite le développement de logiciels. En revanche, ZK nécessite différents outils de programmation, soit en construisant le circuit ZK manuellement, soit en utilisant un compilateur intermédiaire pour tout réduire à un circuit. Les outils personnalisés et les méthodes de programmation sont toujours plus lents et plus lourds à utiliser, ce qui signifie que le développement global du système progresse plus lentement.
La simple performance des systèmes Optimistic se traduit par une plus grande flexibilité et une évolution plus rapide.
Le temps de finalisation est le même
Les gens demandent souvent quand les rollups optimistes et les rollups ZK seront finalisés, et la réponse est qu'ils sont identiques.
Une transaction est définitive lorsque son issue est totalement certaine et connue de tous les participants à l'accord. La chaîne Rollup, qu'il s'agisse de la chaîne Optimiste ou de la chaîne ZK, fonctionne en deux étapes : premièrement, le séquenceur publie et enregistre la séquence de transactions qui a atteint la chaîne ; deuxièmement, la couche de règlement d'exécution calcule et prouve les résultats des transactions exécutées. transactions en séquence, une par une. La finalité est atteinte lorsqu'une transaction a une position finalisée dans la séquence de transactions, auquel cas le résultat de la transaction est entièrement déterminé par la séquence de transactions finalisée et tout le monde connaît le résultat.
Étant donné que la finalité est déterminée par la sortie du séquenceur publiée sur Ethereum (qui est la même pour les processus Optimistic et ZK), plutôt que par le prouveur, les systèmes Optimistic et ZK ont exactement le même comportement final.
Temps de communication inter-chaînes
Là où ZK a un avantage inhérent, c'est dans la latence de la communication inter-chaînes, c'est-à-dire le temps qu'il faut à un contrat sur une chaîne pour envoyer un message à un contrat sur une autre chaîne sans confiance.
Les transferts inter-chaînes d'actifs fongibles (ETH ou jetons) sont généralement effectués via des services de transition rapide, et leurs opérations ne reposent pas sur des preuves optimistes et des preuves ZK, de sorte que les utilisateurs ordinaires ne verront aucune différence dans les délais de transfert d'actifs entre chaînes.
Pour d'autres types de messages inter-chaînes, ZK peut être plus rapide car la chaîne ZK peut vérifier son état vers la chaîne parent (c'est-à-dire L2 Ethereum) plus rapidement que la chaîne optimiste. Cela signifie que si la chaîne d'envoi utilise des preuves ZK, la messagerie inter-chaînes sans confiance sera plus rapide pour les cas d'utilisation autres que les transferts d'actifs.
On ne sait pas exactement quelle est l’importance de cette différence. Aujourd’hui, la grande majorité des activités inter-chaînes sont des transferts d’actifs, et l’expérience utilisateur n’est pas très différente.
en conclusion
Pour moi, la réponse est claire : les avantages d'Optimistic (faible coût, simplicité et flexibilité) sont plus importants que les avantages de ZK (vitesse des fonctionnalités inter-chaînes de transfert de non-actifs).
C'est pourquoi Arbitrum utilise toujours des preuves optimistes.
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Offchain Labs Lianchuang : D'un point de vue pratique, pourquoi Arbitrum a-t-il finalement choisi Optimistic Rollup ?
Écrit par Ed Felten, co-fondateur, Offchain Labs
Compilé par : Luffy, Foresight News
Arbitrum est un protocole de mise à l'échelle Ethereum utilisant Optimistic Rollup. Les gens nous demandent souvent pourquoi Arbitrum a choisi Optimistic et si nous nous attendons à ce qu'Arbitrum passe à la preuve ZK. J'ai déjà répondu à cette question, mais c'était il y a presque deux ans. Ceci est mon opinion personnelle actuelle et d'autres peuvent ne pas être d'accord.
Je crois fermement au pragmatisme lorsqu'il s'agit de concevoir des systèmes. Plutôt que de tomber amoureux d’une approche technique et de l’appliquer à tout prix, nous devrions nous demander quelle approche répond le mieux aux besoins des utilisateurs et des développeurs. La meilleure approche peut changer avec le temps, et si tel est le cas, nous sommes prêts à effectuer le changement.
Nous avons choisi Optimistic pour Arbitrum pour des raisons pragmatiques. Je pense que la preuve optimiste reste un meilleur choix que la preuve ZK et qu'elle peut mieux répondre aux besoins des utilisateurs et des développeurs. En termes simples, Optimistic est moins cher, plus simple et plus flexible que ZK. Je vais aborder chacune de ces affirmations ci-dessous.
Cela dit, si les choses changent et que ZK devient un meilleur choix, je pense qu'Arbitrum devrait changer. Mais je ne m’attends pas à ce que cela se produise de sitôt.
Coût inférieur optimiste
La beauté des preuves optimistes est que le coût de la preuve est toujours nul pour les parties honnêtes. Dans les situations courantes, aucune preuve n’est requise car seules des déclarations véridiques sont émises et ne peuvent jamais être contestées. Si des défis existent, leur résolution entraînera des coûts. Mais chaque partie malhonnête perdra le défi, ainsi que sa part mise en jeu, qui peut être utilisée pour payer le coût du défi.
Les protocoles optimistes reposent sur l'exécution par plusieurs parties afin qu'elles puissent vérifier toutes les affirmations publiées sur les résultats de l'exécution. En d’autres termes, la chaîne doit comporter des nœuds. Mais toute chaîne ayant un objectif significatif comportera un grand nombre de nœuds ordinaires, gérés par des utilisateurs ou des fournisseurs d'infrastructures, pour soutenir les activités de la chaîne. Ces nœuds serviront naturellement de tours de guet pour le protocole Optimiste.
En revanche, ZK exige qu'une preuve cryptographique soit générée pour chaque affirmation publiée, et la preuve doit être vérifiée au niveau de la couche 1. Au fil du temps, les chercheurs de ZK ont réduit le coût de génération de ces preuves, mais jamais à zéro.
En fait, le coût des épreuves ZK est assez élevé par rapport à l’exécution optimiste. Si un contrat intelligent effectue une opération ET au niveau du bit, chaque validateur du système Optimistic n'effectuera qu'une opération ET au niveau du bit. Le prouveur ZK doit exécuter une instruction ET au niveau du bit, puis effectuer un grand nombre d'opérations cryptographiques coûteuses pour prouver le résultat de l'instruction ET au niveau du bit. Si Alice et Bob vont acheter des fruits, Alice achète un raisin et Bob achète un raisin et une pastèque, alors le coût d'Alice sera toujours inférieur à celui de Bob.
Dans Optimistic Rollup et ZK Rollup, les nœuds ordinaires doivent exécuter chaque transaction afin de comprendre l'historique d'évolution de la chaîne, cette partie n'est donc pas différente.
Ainsi, Optimiste coûte moins cher.
Optimiste est plus simple
En génie logiciel, et en particulier en ingénierie de sécurité, plus simple est mieux. La complexité augmente les risques de sécurité et rend tout plus lent et plus difficile.
Il ne fait aucun doute que la preuve optimiste est plus simple que la preuve ZK. Les preuves optimistes sont facilement comprises par les développeurs, tandis que les preuves ZK reposent sur des mathématiques complexes et des théorèmes cryptographiques ésotériques et subtils que peu de gens comprennent. Même les professeurs qui enseignent la cryptographie ont du mal à comprendre le système de preuve ZK.
Optimiste est plus flexible
La preuve est nécessaire pour toute L2. Mais la preuve n’est pas la seule chose que veulent les utilisateurs et les développeurs. Ils veulent de nouvelles capacités qui peuvent être construites plus facilement et plus rapidement sur les systèmes Optimistic.
Un bon exemple est Arbitrum Stylus, qui permet aux développeurs d'écrire des contrats intelligents en utilisant des langages à usage général tels que Rust et C++, et d'exécuter ces programmes dans la machine virtuelle WASM. Ils sont sur la même chaîne que le contrat EVM et sont entièrement composables. . Des fonctionnalités telles que Stylus sont difficiles à créer, nécessitant l’intégration de deux machines virtuelles dans un seul système transparent.
L'une des raisons pour lesquelles de telles fonctionnalités peuvent être intégrées aux systèmes Optimistic est que les implémentations Optimistic peuvent utiliser des langages et des outils de programmation standard, ce qui facilite le développement de logiciels. En revanche, ZK nécessite différents outils de programmation, soit en construisant le circuit ZK manuellement, soit en utilisant un compilateur intermédiaire pour tout réduire à un circuit. Les outils personnalisés et les méthodes de programmation sont toujours plus lents et plus lourds à utiliser, ce qui signifie que le développement global du système progresse plus lentement.
La simple performance des systèmes Optimistic se traduit par une plus grande flexibilité et une évolution plus rapide.
Le temps de finalisation est le même
Les gens demandent souvent quand les rollups optimistes et les rollups ZK seront finalisés, et la réponse est qu'ils sont identiques.
Une transaction est définitive lorsque son issue est totalement certaine et connue de tous les participants à l'accord. La chaîne Rollup, qu'il s'agisse de la chaîne Optimiste ou de la chaîne ZK, fonctionne en deux étapes : premièrement, le séquenceur publie et enregistre la séquence de transactions qui a atteint la chaîne ; deuxièmement, la couche de règlement d'exécution calcule et prouve les résultats des transactions exécutées. transactions en séquence, une par une. La finalité est atteinte lorsqu'une transaction a une position finalisée dans la séquence de transactions, auquel cas le résultat de la transaction est entièrement déterminé par la séquence de transactions finalisée et tout le monde connaît le résultat.
Étant donné que la finalité est déterminée par la sortie du séquenceur publiée sur Ethereum (qui est la même pour les processus Optimistic et ZK), plutôt que par le prouveur, les systèmes Optimistic et ZK ont exactement le même comportement final.
Temps de communication inter-chaînes
Là où ZK a un avantage inhérent, c'est dans la latence de la communication inter-chaînes, c'est-à-dire le temps qu'il faut à un contrat sur une chaîne pour envoyer un message à un contrat sur une autre chaîne sans confiance.
Les transferts inter-chaînes d'actifs fongibles (ETH ou jetons) sont généralement effectués via des services de transition rapide, et leurs opérations ne reposent pas sur des preuves optimistes et des preuves ZK, de sorte que les utilisateurs ordinaires ne verront aucune différence dans les délais de transfert d'actifs entre chaînes.
Pour d'autres types de messages inter-chaînes, ZK peut être plus rapide car la chaîne ZK peut vérifier son état vers la chaîne parent (c'est-à-dire L2 Ethereum) plus rapidement que la chaîne optimiste. Cela signifie que si la chaîne d'envoi utilise des preuves ZK, la messagerie inter-chaînes sans confiance sera plus rapide pour les cas d'utilisation autres que les transferts d'actifs.
On ne sait pas exactement quelle est l’importance de cette différence. Aujourd’hui, la grande majorité des activités inter-chaînes sont des transferts d’actifs, et l’expérience utilisateur n’est pas très différente.
en conclusion
Pour moi, la réponse est claire : les avantages d'Optimistic (faible coût, simplicité et flexibilité) sont plus importants que les avantages de ZK (vitesse des fonctionnalités inter-chaînes de transfert de non-actifs).
C'est pourquoi Arbitrum utilise toujours des preuves optimistes.