Validité des Rollups : La meilleure solution d'extension pour Ethereum ?
Les Validity Rollups (VRs), également appelés zk-rollups, sont considérés comme la solution la plus prometteuse pour augmenter le débit d'Ethereum de manière sécurisée et décentralisée. Le cœur de cette solution d'extension réside dans l'utilisation de preuves de validité pour effectuer des calculs vérifiables. Son fonctionnement est le suivant:
Les opérateurs transfèrent l'exécution des transactions dans un environnement hors chaîne ( de niveau 2 ) pour traitement. Après avoir traité un grand nombre de transactions, les opérateurs de niveau 2 renvoient les résultats pour appliquer à l'état d'Ethereum, tout en fournissant une preuve de validité pour vérifier l'intégrité de l'exécution hors chaîne. Cette preuve garantit que toutes les transactions dans le lot sont valides et sont automatiquement vérifiées par le contrat de validateurs sur chaîne. Cela permet à Ethereum d'appliquer les résultats à son état.
Il est important de noter que les Validity Rollups sont souvent appelés à tort des rollups à connaissance nulle, mais cela n'est pas exact. La plupart des Validity Rollups n'utilisent pas de ZKP et ne sont pas destinés à garantir la confidentialité. Par conséquent, le terme "Validity Rollup" est plus précis.
Machine virtuelle hors chaîne
La machine virtuelle (VM) est un environnement capable d'exécuter des programmes, semblable à faire fonctionner un système d'exploitation Windows sur un Mac. Elle effectue des calculs sur certaines entrées et effectue des transitions entre les états. La machine virtuelle d'Éthereum (EVM) est la VM qui exécute les contrats intelligents d'Éthereum.
La machine virtuelle à connaissance nulle ( zkVM ) est un environnement d'exécution de programmes capable de générer des preuves de validité faciles à vérifier, afin de prouver qu'un programme a été exécuté correctement. "zkEVM" fait généralement référence à l'utilisation de la machine virtuelle Ethereum ( EVM ) et à la capacité de prouver le résumé de l'exécution de l'EVM. Ce terme peut être trompeur, car l'EVM lui-même ne génère pas ces preuves ; au contraire, les preuves sont générées par un mécanisme de preuve distinct qui prend comme point de départ le résultat de l'exécution de l'EVM. De plus, ces preuves se concentrent sur la validité plutôt que sur la confidentialité, elles ne constituent donc pas des preuves à connaissance nulle complètes.
Bien que tous les Validity Rollups visent à utiliser les preuves de validité pour étendre Ethereum, ils diffèrent dans le choix de la VM pour exécuter les transactions hors chaîne. De nombreux Validity Rollups choisissent de reproduire la conception de l'EVM (, c'est pourquoi ils sont appelés "zkEVM rollups" ), essayant de reproduire Ethereum sur le rollup L2. Une autre solution utilise une nouvelle VM spécialement conçue - Cairo VM (CVM), visant à optimiser l'efficacité des preuves de validité.
Les deux méthodes ont leurs avantages et inconvénients, mais le zkEVM échange des performances pour la compatibilité avec Ethereum, tandis que le Cairo VM place les performances au-dessus de la compatibilité, en mettant l'accent sur la capacité d'extension.
Méthode zkEVM
zkEVM vise à intégrer complètement l'expérience Ethereum dans les blockchains de type Layer-2. Son objectif est de reproduire l'environnement de développement Ethereum sous forme de rollup. Grâce à zkEVM, les développeurs peuvent écrire des contrats intelligents ou porter des contrats intelligents vers des solutions plus évolutives sans modifier leur code ou renoncer à leurs outils EVM ( et contrats intelligents ).
Un des principaux inconvénients de cette méthode est qu'elle réduit le potentiel d'extensibilité de la preuve de validité. Puisque le zkEVM est dédié à la compatibilité avec Ethereum, il est donc plus lent et plus gourmand en ressources. Contrairement au CVM, l'EVM n'a pas été conçu en tenant compte de l'efficacité des preuves. Cela limite l'utilisation des optimisations qui pourraient améliorer l'efficacité et l'extensibilité, affectant finalement la performance globale du système.
Les défis de la vérifiabilité de l'EVM
Les principaux défis du méthode zkEVM proviennent de la conception originale de l'EVM - il n'a pas été conçu pour fonctionner dans un environnement de preuve de validité. Par conséquent, les efforts pour refléter ses fonctionnalités ne peuvent pas pleinement exploiter le potentiel de la preuve de validité, entraînant une efficacité médiocre. Cette faible efficacité finira par affecter les performances globales du système. La compatibilité de l'EVM avec la preuve de validité est limitée par les facteurs suivants :
L'EVM utilise un modèle basé sur la pile, tandis que la preuve d'efficacité est mieux adaptée à un modèle basé sur les registres. Les caractéristiques de la pile de l'EVM augmentent la difficulté de prouver la justesse de son exécution, rendant également plus difficile le soutien direct de sa chaîne d'outils natifs.
La disposition de stockage d'Ethereum dépend fortement de Keccak et de l'arbre de Merkle Patricia de grande taille, qui ne sont pas favorables à la preuve d'efficacité et augmentent considérablement la charge de preuve. Par exemple, Keccak fonctionne rapidement sur l'architecture x86, mais nécessite 90k étapes pour prouver. En revanche, la fonction de hachage de Pedersen, compatible avec zk, nécessite seulement 32 étapes. Même avec une compression récursive, l'utilisation de Keccak dans zkEVM signifie que les utilisateurs doivent supporter d'importants coûts en ressources de preuve.
Ainsi, divers schémas zkEVM offrent différents niveaux de soutien aux outils Ethereum - plus la compatibilité entre zkEVM et Ethereum est élevée, moins la performance est bonne.
Méthode Cairo-VM
Contrairement à zkEVM qui a consacré beaucoup de temps de développement à "adapter l'EVM aux Validity Rollups", Cairo-VM adopte un tout nouveau design de machine virtuelle dédiée et ajoute un support pour les outils Ethereum comme couche supplémentaire. C'est la méthode adoptée par Starknet, un Validity Rollup sans autorisation lancé en novembre 2021. Starknet est le premier Validity Rollup à offrir une plateforme de contrats intelligents génériques sur un réseau entièrement combinable.
Starknet utilise Cairo-VM (CVM), qui est un langage de haut niveau du même nom. Cairo-VM est une VM spécialement conçue pour générer efficacement des preuves de validité pour l'exécution de programmes.
Utilisant la machine virtuelle et le langage Cairo(, nous avons obtenu :
Preuve d'efficacité optimisée - Chaque instruction a une représentation algébrique valide.
Langage de type Rust utilisé pour écrire des programmes vérifiables
Représentation intermédiaire entre les instructions VM avancées Cairo et l'assemblage Cairo ), permettant l'exécution efficace du code Cairo.
Le développement de nouveaux langages peut être personnalisé en fonction de besoins spécifiques et équipé de fonctionnalités qui répondent à des besoins auparavant non satisfaits.
Cairo et diversité des codes
Le langage Cairo a été initialement conçu pour simplifier le processus de génération de preuves de validité et pour faciliter l'ajout de fonctionnalités et de logiques commerciales complexes à StarkEx. Les programmes Cairo sont compilés en code machine algébrique - une séquence numérique - exécutée par une VM fixe. Avec Cairo, la complexité de la génération de contraintes mathématiques décrivant le calcul est abstraite et capturée par un ensemble fixe de contraintes (, totalisant moins de 50 contraintes ). Ainsi, les développeurs peuvent tirer parti des preuves de validité pour étendre leurs applications sans avoir à comprendre les mathématiques sous-jacentes et l'infrastructure, en se contentant d'utiliser la syntaxe qu'ils connaissent pour écrire du code.
Starknet met l'accent sur l'innovation, ce qui se reflète dans sa méthode de codage diversifiée. Cairo utilise les STARKs pour obtenir la meilleure capacité d'extensibilité, qui n'est pas limitée à ceux qui écrivent des contrats directement en Cairo. Les développeurs peuvent choisir la méthode qui leur convient le mieux :
Écrire du code directement dans Cairo : avec la sortie de Cairo 1.0, les développeurs peuvent désormais utiliser un langage de type Rust ergonomique et sécurisé, ce qui rend l'écriture de la logique des programmes plus facile et moins sujette aux erreurs.
Compatibilité avec Solidity : Les développeurs Solidity peuvent écrire du code utilisable par la VM Cairo. Cette approche offre une expérience de développement similaire à celle d'Ethereum et rend les contrats intelligents Solidity portables vers Starknet. Il existe deux façons de mise en œuvre :
Transpilation : transformer le code source d'un langage de programmation en un autre langage. Une équipe a créé le transpileur Warp, utilisé pour transcrire le code Solidity en Cairo. Warp rend les contrats intelligents Solidity portables sur Starknet, les transformant efficacement en Type 4 zkEVM. Il a été utilisé pour transcrire et déployer un contrat DEX, nécessitant seulement de très petites modifications.
zkEVM sur Starknet : Le Cairo VM peut être utilisé pour prouver l'exécution d'un autre VM. Kakarot est un zkEVM écrit en Cairo, qui peut être utilisé pour exécuter des contrats intelligents Ethereum sur Starknet. Le Cairo VM et le zkEVM ne sont pas des solutions concurrentes, nous pouvons avoir à la fois le Cairo VM et le zkEVM !
Bien que sa durée d'existence soit courte, Cairo est devenu le quatrième langage de contrat intelligent le plus populaire en termes de TVL et a reçu plus de 350 millions de dollars de soutien financier.
Résumé
Le zkEVM vise à reproduire l'environnement Ethereum en tant que rollup et permet aux développeurs d'utiliser des outils Ethereum familiers. Cependant, cette approche limite tout le potentiel de la preuve de validité et peut être gourmande en ressources.
La VM Cairo est conçue pour les systèmes de preuve de validité, sans être limitée par l'EVM. Elle est soutenue par un nouveau langage de programmation de type Rust, sûr et ergonomique, Cairo 1.0, formant un puissant outil visant à réaliser une extension d'Ethereum avec une efficacité maximale grâce à l'utilisation de preuves STARK.
Les progrès continus de Cairo, ainsi que la croissance des choix de développement diversifiés tels que Kakarot zkEVM et Warp, sont enthousiasmants. Avec le passage à la production des applications basées sur Cairo, les puissantes fonctionnalités de Cairo sont mises en avant, et il est convaincu qu'il sera utilisé pour des projets plus ambitieux à l'avenir.
Grâce aux multiples voies d'extension de STARK et aux autres voies qui apparaîtront sans aucun doute dans les mois à venir, les développeurs ont désormais un contrôle sans précédent sur l'extension de la blockchain.
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RektRecovery
· 08-13 08:25
meh... une autre surface d'attaque attendant d'être exploitée franchement
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fomo_fighter
· 08-13 03:30
L2 devrait déjà être To the moon pour courir si vite.
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just_here_for_vibes
· 08-12 17:26
Le niveau 2 peut-il battre le vieux V ?
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ZkSnarker
· 08-11 05:15
en fait, techniquement, les rollups ne sont que des mécanismes de regroupement sophistiqués, pour être honnête.
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GateUser-7b078580
· 08-11 03:05
Regarder la tendance des frais de gas, j'ai l'impression qu'il va falloir encore attendre des années.
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Fren_Not_Food
· 08-11 02:45
L'eth a vraiment été réchauffé à un niveau incroyable.
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WalletManager
· 08-11 02:42
Le traitement par lot est trop lent, les risques de contrat sont insoutenables.
Validité des Rollups : La bataille entre EVM et Cairo VM mène à une nouvelle direction pour l'extension d'Ethereum
Validité des Rollups : La meilleure solution d'extension pour Ethereum ?
Les Validity Rollups (VRs), également appelés zk-rollups, sont considérés comme la solution la plus prometteuse pour augmenter le débit d'Ethereum de manière sécurisée et décentralisée. Le cœur de cette solution d'extension réside dans l'utilisation de preuves de validité pour effectuer des calculs vérifiables. Son fonctionnement est le suivant:
Les opérateurs transfèrent l'exécution des transactions dans un environnement hors chaîne ( de niveau 2 ) pour traitement. Après avoir traité un grand nombre de transactions, les opérateurs de niveau 2 renvoient les résultats pour appliquer à l'état d'Ethereum, tout en fournissant une preuve de validité pour vérifier l'intégrité de l'exécution hors chaîne. Cette preuve garantit que toutes les transactions dans le lot sont valides et sont automatiquement vérifiées par le contrat de validateurs sur chaîne. Cela permet à Ethereum d'appliquer les résultats à son état.
Il est important de noter que les Validity Rollups sont souvent appelés à tort des rollups à connaissance nulle, mais cela n'est pas exact. La plupart des Validity Rollups n'utilisent pas de ZKP et ne sont pas destinés à garantir la confidentialité. Par conséquent, le terme "Validity Rollup" est plus précis.
Machine virtuelle hors chaîne
La machine virtuelle (VM) est un environnement capable d'exécuter des programmes, semblable à faire fonctionner un système d'exploitation Windows sur un Mac. Elle effectue des calculs sur certaines entrées et effectue des transitions entre les états. La machine virtuelle d'Éthereum (EVM) est la VM qui exécute les contrats intelligents d'Éthereum.
La machine virtuelle à connaissance nulle ( zkVM ) est un environnement d'exécution de programmes capable de générer des preuves de validité faciles à vérifier, afin de prouver qu'un programme a été exécuté correctement. "zkEVM" fait généralement référence à l'utilisation de la machine virtuelle Ethereum ( EVM ) et à la capacité de prouver le résumé de l'exécution de l'EVM. Ce terme peut être trompeur, car l'EVM lui-même ne génère pas ces preuves ; au contraire, les preuves sont générées par un mécanisme de preuve distinct qui prend comme point de départ le résultat de l'exécution de l'EVM. De plus, ces preuves se concentrent sur la validité plutôt que sur la confidentialité, elles ne constituent donc pas des preuves à connaissance nulle complètes.
Bien que tous les Validity Rollups visent à utiliser les preuves de validité pour étendre Ethereum, ils diffèrent dans le choix de la VM pour exécuter les transactions hors chaîne. De nombreux Validity Rollups choisissent de reproduire la conception de l'EVM (, c'est pourquoi ils sont appelés "zkEVM rollups" ), essayant de reproduire Ethereum sur le rollup L2. Une autre solution utilise une nouvelle VM spécialement conçue - Cairo VM (CVM), visant à optimiser l'efficacité des preuves de validité.
Les deux méthodes ont leurs avantages et inconvénients, mais le zkEVM échange des performances pour la compatibilité avec Ethereum, tandis que le Cairo VM place les performances au-dessus de la compatibilité, en mettant l'accent sur la capacité d'extension.
Méthode zkEVM
zkEVM vise à intégrer complètement l'expérience Ethereum dans les blockchains de type Layer-2. Son objectif est de reproduire l'environnement de développement Ethereum sous forme de rollup. Grâce à zkEVM, les développeurs peuvent écrire des contrats intelligents ou porter des contrats intelligents vers des solutions plus évolutives sans modifier leur code ou renoncer à leurs outils EVM ( et contrats intelligents ).
Un des principaux inconvénients de cette méthode est qu'elle réduit le potentiel d'extensibilité de la preuve de validité. Puisque le zkEVM est dédié à la compatibilité avec Ethereum, il est donc plus lent et plus gourmand en ressources. Contrairement au CVM, l'EVM n'a pas été conçu en tenant compte de l'efficacité des preuves. Cela limite l'utilisation des optimisations qui pourraient améliorer l'efficacité et l'extensibilité, affectant finalement la performance globale du système.
Les défis de la vérifiabilité de l'EVM
Les principaux défis du méthode zkEVM proviennent de la conception originale de l'EVM - il n'a pas été conçu pour fonctionner dans un environnement de preuve de validité. Par conséquent, les efforts pour refléter ses fonctionnalités ne peuvent pas pleinement exploiter le potentiel de la preuve de validité, entraînant une efficacité médiocre. Cette faible efficacité finira par affecter les performances globales du système. La compatibilité de l'EVM avec la preuve de validité est limitée par les facteurs suivants :
L'EVM utilise un modèle basé sur la pile, tandis que la preuve d'efficacité est mieux adaptée à un modèle basé sur les registres. Les caractéristiques de la pile de l'EVM augmentent la difficulté de prouver la justesse de son exécution, rendant également plus difficile le soutien direct de sa chaîne d'outils natifs.
La disposition de stockage d'Ethereum dépend fortement de Keccak et de l'arbre de Merkle Patricia de grande taille, qui ne sont pas favorables à la preuve d'efficacité et augmentent considérablement la charge de preuve. Par exemple, Keccak fonctionne rapidement sur l'architecture x86, mais nécessite 90k étapes pour prouver. En revanche, la fonction de hachage de Pedersen, compatible avec zk, nécessite seulement 32 étapes. Même avec une compression récursive, l'utilisation de Keccak dans zkEVM signifie que les utilisateurs doivent supporter d'importants coûts en ressources de preuve.
Ainsi, divers schémas zkEVM offrent différents niveaux de soutien aux outils Ethereum - plus la compatibilité entre zkEVM et Ethereum est élevée, moins la performance est bonne.
Méthode Cairo-VM
Contrairement à zkEVM qui a consacré beaucoup de temps de développement à "adapter l'EVM aux Validity Rollups", Cairo-VM adopte un tout nouveau design de machine virtuelle dédiée et ajoute un support pour les outils Ethereum comme couche supplémentaire. C'est la méthode adoptée par Starknet, un Validity Rollup sans autorisation lancé en novembre 2021. Starknet est le premier Validity Rollup à offrir une plateforme de contrats intelligents génériques sur un réseau entièrement combinable.
Starknet utilise Cairo-VM (CVM), qui est un langage de haut niveau du même nom. Cairo-VM est une VM spécialement conçue pour générer efficacement des preuves de validité pour l'exécution de programmes.
Utilisant la machine virtuelle et le langage Cairo(, nous avons obtenu :
Le développement de nouveaux langages peut être personnalisé en fonction de besoins spécifiques et équipé de fonctionnalités qui répondent à des besoins auparavant non satisfaits.
Cairo et diversité des codes
Le langage Cairo a été initialement conçu pour simplifier le processus de génération de preuves de validité et pour faciliter l'ajout de fonctionnalités et de logiques commerciales complexes à StarkEx. Les programmes Cairo sont compilés en code machine algébrique - une séquence numérique - exécutée par une VM fixe. Avec Cairo, la complexité de la génération de contraintes mathématiques décrivant le calcul est abstraite et capturée par un ensemble fixe de contraintes (, totalisant moins de 50 contraintes ). Ainsi, les développeurs peuvent tirer parti des preuves de validité pour étendre leurs applications sans avoir à comprendre les mathématiques sous-jacentes et l'infrastructure, en se contentant d'utiliser la syntaxe qu'ils connaissent pour écrire du code.
Starknet met l'accent sur l'innovation, ce qui se reflète dans sa méthode de codage diversifiée. Cairo utilise les STARKs pour obtenir la meilleure capacité d'extensibilité, qui n'est pas limitée à ceux qui écrivent des contrats directement en Cairo. Les développeurs peuvent choisir la méthode qui leur convient le mieux :
Écrire du code directement dans Cairo : avec la sortie de Cairo 1.0, les développeurs peuvent désormais utiliser un langage de type Rust ergonomique et sécurisé, ce qui rend l'écriture de la logique des programmes plus facile et moins sujette aux erreurs.
Compatibilité avec Solidity : Les développeurs Solidity peuvent écrire du code utilisable par la VM Cairo. Cette approche offre une expérience de développement similaire à celle d'Ethereum et rend les contrats intelligents Solidity portables vers Starknet. Il existe deux façons de mise en œuvre :
Transpilation : transformer le code source d'un langage de programmation en un autre langage. Une équipe a créé le transpileur Warp, utilisé pour transcrire le code Solidity en Cairo. Warp rend les contrats intelligents Solidity portables sur Starknet, les transformant efficacement en Type 4 zkEVM. Il a été utilisé pour transcrire et déployer un contrat DEX, nécessitant seulement de très petites modifications.
zkEVM sur Starknet : Le Cairo VM peut être utilisé pour prouver l'exécution d'un autre VM. Kakarot est un zkEVM écrit en Cairo, qui peut être utilisé pour exécuter des contrats intelligents Ethereum sur Starknet. Le Cairo VM et le zkEVM ne sont pas des solutions concurrentes, nous pouvons avoir à la fois le Cairo VM et le zkEVM !
Bien que sa durée d'existence soit courte, Cairo est devenu le quatrième langage de contrat intelligent le plus populaire en termes de TVL et a reçu plus de 350 millions de dollars de soutien financier.
Résumé
Le zkEVM vise à reproduire l'environnement Ethereum en tant que rollup et permet aux développeurs d'utiliser des outils Ethereum familiers. Cependant, cette approche limite tout le potentiel de la preuve de validité et peut être gourmande en ressources.
La VM Cairo est conçue pour les systèmes de preuve de validité, sans être limitée par l'EVM. Elle est soutenue par un nouveau langage de programmation de type Rust, sûr et ergonomique, Cairo 1.0, formant un puissant outil visant à réaliser une extension d'Ethereum avec une efficacité maximale grâce à l'utilisation de preuves STARK.
Les progrès continus de Cairo, ainsi que la croissance des choix de développement diversifiés tels que Kakarot zkEVM et Warp, sont enthousiasmants. Avec le passage à la production des applications basées sur Cairo, les puissantes fonctionnalités de Cairo sont mises en avant, et il est convaincu qu'il sera utilisé pour des projets plus ambitieux à l'avenir.
Grâce aux multiples voies d'extension de STARK et aux autres voies qui apparaîtront sans aucun doute dans les mois à venir, les développeurs ont désormais un contrôle sans précédent sur l'extension de la blockchain.