Optimistic Rollup : Analyse technique

Concept abstrait

Le Rollup est une solution de scalabilité pour Ethereum Layer 2, conçue pour améliorer le débit d’Ethereum en traitant les transactions hors chaîne. L’Optimistic Rollup considère que toutes les transactions Layer 2 sont valides et regroupe plusieurs transactions en une seule soumission sur Ethereum. Après cette soumission, une période d’une semaine permet à tout participant du réseau de contester l’authenticité des transactions. En cas de fraude détectée lors de la mise à jour d’état, le contestataire peut recevoir une récompense.

Fonctionnement de l’Optimistic Rollup

Sur Layer 2, les transactions des utilisateurs sont transmises aux opérateurs de nœuds Optimistic Rollup. Ceux-ci jouent le rôle de « validateurs » et d’« agrégateurs » pour assembler et vérifier les transactions. Les nœuds compressent les données de plusieurs transactions en une seule transaction, qui intègre le pool de transactions Ethereum Layer 1.

Chacun peut devenir opérateur de nœud Optimistic Rollup ; néanmoins, les nœuds doivent déposer une garantie sur le réseau pour assurer leur intégrité. Lors de la publication d’un bloc, une période de « preuve de fraude » d’une semaine est offerte. Si aucun nœud ni utilisateur ne conteste la légitimité du bloc durant ce laps de temps, le bloc est confirmé.

Techniques de compression des données

Une transaction classique sur Ethereum occupe environ 110 octets, alors qu’un transfert d’ETH via Optimistic Rollup n’en consomme qu’environ 12. Les méthodes de compression comprennent :

• Omission complète du nonce, récupéré à partir de l’état précédent
• Déplacement des données relatives au gas hors des transactions Layer 2
• Utilisation d’index à la place des adresses Ethereum pour les champs « To » et « From »
• Enregistrement des valeurs en notation scientifique
• Agrégation des transactions à l’aide de signatures BLS
• Stockage des données de transaction dans le champ Calldata sur la chaîne

Soumission des données à Ethereum

Optimistic Rollup déploie un smart contract spécifique, appelé Rollup contract, sur Ethereum Layer 1. Ce contrat gère l’état du Rollup, notamment le suivi des soldes utilisateurs, le traitement des dépôts, la gestion des retraits et la résolution des litiges.

Les transactions sont collectées et agrégées par des nœuds hors chaîne, qui regroupent plusieurs transactions dans un « bloc Rollup ». Ensuite, les nœuds publient les données agrégées sous forme de calldata sur Ethereum. Le calldata permet d’optimiser le coût de stockage des données sur la chaîne.

Engagements d’état

Les données soumises incluent le contenu des transactions et la racine de l’arbre de Merkle avant et après la transaction. Cette racine reflète l’état d’Optimistic Rollup à chaque instant, englobant comptes, soldes et codes de contrat.

L’opérateur Layer 2 maintient localement un arbre d’état des comptes Layer 2 et enregistre la valeur du hachage racine avant et après les transactions par lot. Cette racine d’état fait référence au dernier état du Rollup et est stockée dans le contrat Rollup.

Mécanisme de preuve de fraude

Optimistic Rollup instaure une fenêtre d’une semaine durant laquelle les utilisateurs peuvent contester les blocs. Si une contestation survient, le protocole lance le calcul de la preuve de fraude.

En rejouant les transactions, une nouvelle racine d’état est calculée et comparée à celle proposée par le nœud. Si une différence est constatée, la transition d’état est annulée, le dépôt du nœud est confisqué et transféré au contestataire.

Machine virtuelle OVM

Optimistic Rollup intègre l’ensemble des fonctions des smart contracts Ethereum au sein de Layer 2, offrant une machine virtuelle OVM entièrement Turing-complete pour le développement et le déploiement de dApps.

La machine virtuelle OVM est totalement compatible avec l’Ethereum EVM, facilitant la migration des dApps vers Layer 2.

Conclusion

Les deux réseaux Layer 2 fondés sur le protocole Optimistic Rollup sont Optimism et Arbitrum. Progressivement, ils sont devenus les plus grands écosystèmes Layer 2 de l’univers Ethereum.

Optimistic Rollup repose sur les preuves de fraude, tandis que ZK Rollup s’appuie sur les zero-knowledge proofs. La supériorité de l’une ou l’autre solution requiert une analyse approfondie sur une durée étendue.

FAQ

Qu’est-ce que l’Optimistic Rollup ? Comment assure-t-il la scalabilité Layer 2 ?

L’Optimistic Rollup est une solution de mise à l’échelle Layer 2 qui traite les transactions hors chaîne et les inscrit sur la chaîne après validation. Il augmente le débit des transactions, réduit les coûts et renforce la capacité d’Ethereum grâce à un regroupement efficace des transactions.

Quel est le principe technique de l’Optimistic Rollup ? Comment fonctionne le mécanisme de preuve de fraude ?

Optimistic Rollup utilise des séquenceurs pour regrouper les transactions et réduire les frais. Le mécanisme de preuve de fraude vérifie les transactions via des contestations, assurant la sécurité en permettant aux utilisateurs de contester les transitions d’état invalides sur la chaîne.

Quelles sont les différences entre Optimistic Rollup et ZK-Rollup ? Quels sont leurs avantages et inconvénients respectifs ?

Optimistic Rollup considère les transactions valides jusqu’à preuve du contraire, ce qui permet une moindre complexité et des coûts réduits mais implique des délais de retrait plus longs. ZK-Rollup utilise les zero-knowledge proofs pour une validation instantanée, permettant des transactions plus rapides et une sécurité accrue, mais avec une complexité et une demande de calcul plus élevées.

Comment la sécurité d’Optimistic Rollup est-elle assurée ? Quels sont les risques potentiels ?

Optimistic Rollup garantit la sécurité grâce à des périodes de contestation qui permettent de résoudre les litiges et par des mécanismes de preuve de fraude. Les risques potentiels incluent la centralisation des séquenceurs, des délais dans la finalisation des transactions et une dépendance envers des validateurs honnêtes. Les évolutions se concentrent sur la vérification sans permission et la décentralisation.

Quel gain de performance Optimistic Rollup peut-il offrir ? De combien les coûts de transaction peuvent-ils être réduits ?

Optimistic Rollup accroît considérablement le débit des transactions, de 10 à 100 fois, et réduit les coûts jusqu’à 90 % par rapport aux réseaux Layer 1, permettant des transactions plus rapides et moins coûteuses.

Quels projets utilisent actuellement la technologie Optimistic Rollup ? Comment comparer Arbitrum et Optimism ?

Arbitrum et Optimism comptent parmi les principales solutions Optimistic Rollup. Arbitrum dispose d’un écosystème plus large, avec plus de 442 applications et une entrée plus précoce sur le marché (2021). Optimism privilégie une conception modulaire grâce à OP Stack. Les deux permettent la scalabilité Ethereum Layer 2, avec des approches techniques distinctes et une adoption croissante.

Quelle est la période de contestation pour les retraits dans l’Optimistic Rollup et pourquoi ce mécanisme est-il nécessaire ?

La période de contestation pour les retraits via Optimistic Rollup est généralement de 7 jours. Ce mécanisme empêche la fraude en autorisant les validateurs à contester les demandes de retrait invalides durant cette période. Il garantit la finalité des transactions et la sécurité en laissant un délai de vérification avant le déblocage des fonds.