Nouvel article de Vitalik : l'avenir possible d'Ethereum, The Surge

La feuille de route d'Ethereum comprenait initialement deux stratégies d'extensibilité : le sharding et les protocoles Layer 2. Le sharding permet à chaque nœud de ne vérifier et de stocker qu'une petite partie des transactions, tandis que les protocoles Layer 2 gardent la majorité des données et des calculs en dehors de la chaîne principale. Ces deux voies se sont finalement fusionnées pour former une feuille de route centrée sur les Rollups, qui reste la stratégie d'extension actuelle d'Ethereum.

La feuille de route centrée sur Rollup propose une répartition simple : Ethereum L1 se concentre sur le fait d'être une couche de base puissante et décentralisée, tandis que L2 prend en charge la tâche d'aider l'écosystème à s'étendre. Cette année, cette feuille de route a réalisé des résultats importants : le lancement des blobs EIP-4844 a considérablement augmenté la bande passante des données d'Ethereum L1, plusieurs machines virtuelles Ethereum (EVM) Rollup sont entrées dans la première phase. Mais ce chemin fait également face à des défis uniques.

Les objectifs clés de The Surge comprennent :

1. L'avenir d'Ethereum via L2 peut atteindre plus de 100 000 TPS;
2. Maintenir la décentralisation et la robustesse de L1;
3. Au moins certains L2 héritent complètement des propriétés fondamentales d'Ethereum ( telles que la confiance, l'ouverture et la résistance à la censure ) ;
4. Ethereum devrait se sentir comme un écosystème unifié, et non comme 34 blockchains différentes.

Cet article explorera les aspects suivants:

1. Paradoxe du triangle de l'évolutivité
2. Avancées supplémentaires sur l'échantillonnage de la disponibilité des données
3. Compression des données
4. Plasma généralisé
5. Système de preuve L2 mature
6. Amélioration de l'interopérabilité entre L2
7. Étendre l'exécution sur L1

Le paradoxe de la triangle de la scalabilité

Le paradoxe du triangle de la scalabilité soutient qu'il existe une contradiction entre la décentralisation, la scalabilité et la sécurité des blockchains. Bien que ce ne soit pas un théorème mathématique strict, il souligne la difficulté de briser cette contradiction. Certaines chaînes haute performance prétendent avoir résolu le paradoxe ternaire, mais en réalité, faire fonctionner des nœuds est plus difficile que sur Ethereum.

La combinaison de l'échantillonnage de la disponibilité des données et des SNARKs résout effectivement le paradoxe du triangle : elle permet aux clients de vérifier qu'un certain nombre de données sont disponibles et qu'un certain nombre d'étapes de calcul sont correctement exécutées, tout en ne téléchargeant qu'une petite quantité de données et en exécutant très peu de calculs. L'architecture Plasma est également une solution qui transfère la responsabilité de surveiller la disponibilité des données aux utilisateurs de manière compatible avec les incitations.

Progrès supplémentaires sur l'échantillonnage de la disponibilité des données

Notre objectif est d'atteindre une bande passante de disponibilité des données de 16 Mo par slot, combinée aux améliorations de compression des données Rollup, ce qui devrait aboutir à environ 58000 TPS.

PeerDAS est une implémentation relativement simple du "1D sampling". Dans Ethereum, chaque blob est un polynôme de degré 4096 dans un champ premier de 253 bits. Nous diffusons les parts du polynôme, chacune contenant 16 valeurs d'évaluation sur 16 coordonnées adjacentes parmi un total de 8192 coordonnées. N'importe quelles 4096 valeurs d'évaluation peuvent restaurer le blob.

Le fonctionnement de PeerDAS consiste à faire en sorte que chaque client écoute un petit nombre de sous-réseaux et demande, en interrogeant des pairs dans le réseau p2p mondial, les blobs d'autres sous-réseaux dont il a besoin. Une version plus conservatrice, SubnetDAS, utilise uniquement le mécanisme de sous-réseau, sans interroger la couche de pairs.

En théorie, nous pouvons étendre l'échelle du "1D sampling" assez largement, mais cela empêcherait les clients à bande passante limitée de réaliser des échantillons. Par conséquent, nous voulons aller plus loin et effectuer un échantillonnage en 2D, une méthode qui échantillonne non seulement aléatoirement à l'intérieur des blobs, mais également entre les blobs.

Ensuite, il s'agit de finaliser la mise en œuvre et le lancement de PeerDAS. Par la suite, le nombre de blobs sur PeerDAS augmentera progressivement, tout en observant attentivement le réseau et en améliorant le logiciel pour garantir la sécurité, ce qui est un processus progressif. Nous devons également faire davantage de travail pour déterminer la version idéale de 2D DAS et prouver ses attributs de sécurité.

Compression des données

Actuellement, chaque transaction Rollup occupe beaucoup d'espace de données sur la chaîne. Nous devons faire en sorte que chaque transaction dans le Rollup occupe moins de bytes sur la chaîne.

Les méthodes de compression des données incluent :

1. Compression à zéro octet
2. Agrégation de signatures
3. Remplacer les adresses par des pointeurs
4. Sérialisation personnalisée des valeurs de transaction
5. Différences de statut de publication plutôt que de transaction

En adoptant l'ERC-4337 et en intégrant finalement une partie de son contenu dans l'EVM L2, il est possible d'accélérer considérablement le déploiement des technologies d'agrégation.

Plasma généralisé

Plasma est une solution de mise à l'échelle qui implique qu'un opérateur publie des blocs hors chaîne et place la racine Merkle de ces blocs sur la chaîne. Les premières versions de Plasma ne pouvaient gérer que des cas de paiement et n'étaient pas capables de se développer efficacement.

Si nous exigeons que chaque racine soit vérifiée par SNARK, alors Plasma deviendra beaucoup plus puissant. Chaque jeu de défi peut être considérablement simplifié, car nous avons éliminé la plupart des chemins possibles de tricherie des opérateurs. En même temps, cela ouvre de nouveaux chemins, permettant à la technologie Plasma de s'étendre à une plus large gamme de catégories d'actifs.

Le système Plasma n'a pas besoin d'être parfait. Même si vous ne pouvez protéger qu'un sous-ensemble d'actifs, vous avez déjà considérablement amélioré l'état actuel de l'EVM hautement évolutif.

Système de preuve L2 mature

Actuellement, la plupart des Rollups ne sont en réalité pas sans confiance. Il existe un comité de sécurité qui a la capacité de remplacer le fonctionnement du système de preuve. Nous avons besoin de Rollups sans confiance, nous devons donc faire face à ce problème et le résoudre.

Le principal défi pour atteindre un Rollup sans confiance est d'obtenir suffisamment de confiance pour prouver que le système est en réalité suffisamment fiable. Il existe deux principales méthodes pour y parvenir :

1. Vérification formelle : utiliser des mathématiques modernes et des techniques de calcul pour prouver que le système de preuve n'accepte que les blocs conformes aux spécifications de l'EVM.

2. Plusieurs preuves : créer plusieurs systèmes de preuve et investir des fonds dans ces systèmes de preuve ainsi que dans le comité de sécurité. Si les systèmes de preuve sont d'accord, le comité de sécurité n'a aucun pouvoir ; s'ils ne sont pas d'accord, le comité de sécurité ne peut choisir que l'un d'entre eux.

Amélioration de l'interopérabilité entre les L2

Nous devons faire en sorte que l'utilisation de l'écosystème L2 ressemble à celle d'un écosystème Ethereum unifié. Les améliorations de l'interopérabilité entre L2 incluent :

1. Adresse de la chaîne spécifique
2. Demande de paiement pour une chaîne spécifique
3. Échange inter-chaînes et paiement des frais de Gas
4. Client léger
5. Portefeuille Keystore
6. Pont de tokens partagé
7. Synchronisation combinatoire

La plupart de ces propositions sont des structures de "niveau supérieur", donc les considérations au niveau L1 n'ont pas beaucoup d'impact. Une exception est le tri partagé, qui a un impact significatif sur la valeur maximale pouvant être extraite (MEV).

Élargir l'exécution sur L1

Si L2 devient très évolutif et réussi, mais que L1 ne peut toujours traiter qu'un très faible volume de transactions, alors Ethereum pourrait rencontrer certains risques. Par conséquent, continuer à faire évoluer L1 elle-même et s'assurer qu'elle peut continuer à accueillir un nombre croissant de cas d'utilisation est très précieux.

Les stratégies d'extension L1 incluent :

1. Améliorer la technologie pour rendre L1 plus facile à vérifier, puis augmenter la limite de Gas.
2. Réduire le coût de certaines opérations, tout en augmentant la capacité moyenne sans augmenter le risque de cas défavorables.
3. Rollups natifs : créer N copies parallèles de l'EVM.

Une question majeure à laquelle tout plan de scalabilité L1 doit répondre est : quelle est la vision finale de L1 et L2 respectivement ? Nous avons besoin de quelques principes directeurs pour garantir qu'il n'y ait pas de dommages graves à la décentralisation d'Ethereum L1.

Attirer plus d'utilisateurs sur L1 ne signifie pas seulement améliorer l'évolutivité, mais aussi améliorer d'autres aspects de L1. Cela signifie que plus de MEV restera sur L1, donc le besoin de traiter clairement le MEV deviendra plus urgent. Cela augmentera considérablement la valeur du temps de slot rapide sur L1. En même temps, cela dépend également fortement du bon déroulement de la validation de L1.