Validité des Rollups : le meilleur choix pour l'extension d'Ethereum
Les Validity Rollups (également appelés zk-rollups) sont considérés comme la solution la plus prometteuse pour augmenter la capacité de traitement d'Ethereum de manière sécurisée et décentralisée. Le cœur de cette solution d'extension réside dans l'utilisation de preuves de validité pour des calculs vérifiables. Voici comment cela fonctionne :
Les opérateurs déplacent le traitement des transactions vers un environnement hors chaîne (appelé deuxième couche), plutôt que de traiter chaque transaction sur le réseau principal d'Ethereum. Après avoir traité un grand nombre de transactions, les opérateurs de la deuxième couche renvoient les résultats pour les appliquer à l'état d'Ethereum, tout en fournissant une preuve de validité de l'intégrité de l'exécution hors chaîne. Cette preuve garantit la validité de toutes les transactions dans le lot et est automatiquement vérifiée par un contrat de validateurs sur chaîne. Cela permet à Ethereum d'appliquer les résultats à son propre état.
Il est important de noter que les Validity Rollups sont souvent appelés à tort des zéros connaissances, mais ce n'est pas exact. La plupart des Validity Rollups n'utilisent ni ZKP ni ne sont utilisées pour garantir la confidentialité. Par conséquent, le terme "Validity Rollup" est plus précis.
Machine virtuelle hors chaîne
Avant de discuter en profondeur, nous devons d'abord comprendre le concept de machine virtuelle (VM). En termes simples, une VM est un environnement dans lequel des programmes peuvent s'exécuter, tout comme exécuter un système d'exploitation Windows sur un Mac. Elle passe d'un état à un autre après avoir effectué des calculs sur certaines entrées. La machine virtuelle Ethereum (EVM) est la VM qui exécute les contrats intelligents Ethereum.
La machine virtuelle à connaissance nulle (zkVM) est un environnement d'exécution de programmes capable de générer des preuves de validité faciles à vérifier pour prouver qu'un programme a été exécuté correctement. Le terme "zkEVM" fait généralement référence à une somme qui utilise la machine virtuelle Ethereum (EVM) et qui peut prouver l'exécution de l'EVM. Ce terme peut prêter à confusion, car l'EVM elle-même ne génère pas ces preuves ; au contraire, les preuves sont générées par un mécanisme de preuve distinct qui prend les résultats de l'exécution de l'EVM comme point de départ. De plus, ces preuves se concentrent principalement sur la validité plutôt que sur la confidentialité, elles ne sont donc pas tout à fait des preuves à connaissance nulle.
Bien que tous les Validity Rollups visent à utiliser des 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 l'expérience d'Ethereum sur un rollup L2. Starknet, en revanche, utilise une nouvelle VM - Cairo VM (CVM), spécialement conçue pour optimiser l'efficacité des preuves de validité.
Ces deux méthodes ont leurs avantages et inconvénients : le zkEVM échange la performance contre la compatibilité avec Ethereum, tandis que le Cairo VM place la performance au-dessus de la compatibilité, en priorisant la capacité d'extension.
Méthode zkEVM
zkEVM vise à introduire l'expérience Ethereum de manière complète dans les blockchains Layer-2. Son objectif est de reproduire l'environnement de développement Ethereum dans les agrégats. Avec zkEVM, les développeurs n'ont pas besoin de modifier leur code ou d'abandonner les outils EVM existants et les contrats intelligents lorsqu'ils écrivent des contrats intelligents ou les portent vers des solutions plus évolutives.
Cependant, un des principaux inconvénients de cette méthode est qu'elle limite le potentiel d'extension des preuves d'efficacité. Étant donné que le zkEVM s'engage à être compatible avec Ethereum, il est donc plus lent et consomme plus de ressources. Contrairement à la CVM, l'EVM n'a pas été conçu en tenant compte de l'efficacité des preuves. Cela limite les mesures d'optimisation qui pourraient améliorer l'efficacité et l'évolutivité, affectant finalement la performance globale du système.
Les défis de la prouvabilité de l'EVM
Les défis clés auxquels la méthode zkEVM est confrontée proviennent de la conception originale de l'EVM - il n'a pas été conçu pour fonctionner dans un environnement de preuve d'efficacité. Par conséquent, les efforts pour reproduire ses fonctionnalités ne peuvent pas pleinement exploiter le potentiel de la preuve d'efficacité, entraînant une mauvaise efficacité. Cette faible efficacité finit par freiner la performance globale du système. La compatibilité de l'EVM avec la preuve d'efficacité est entravée par les facteurs suivants :
L'EVM adopte 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 rendent plus difficile la preuve de la justesse de son exécution et la fourniture d'un soutien direct à sa chaîne d'outils native.
La disposition de stockage d'Ethereum dépend fortement de Keccak et des grands arbres Merkle Patricia, qui ne favorisent pas la preuve d'efficacité et augmentent considérablement la charge de preuve. Par exemple, Keccak fonctionne très rapidement sur l'architecture x86, mais nécessite 90 000 étapes pour prouver. En revanche, Pedersen (une fonction de hachage amicale pour les zk) n'a besoin que de 32 étapes.
Ainsi, différents zkEVM offrent des niveaux de support variés pour les outils Ethereum - plus la compatibilité du zkEVM avec Ethereum est élevée, moins les performances sont bonnes.
Méthodes de Cairo-VM
Contrairement à zkEVM qui consacre beaucoup de temps de développement à "adapter l'EVM aux Validity Rollups", il existe une autre option : utiliser une toute nouvelle machine virtuelle dédiée et ajouter un support pour les outils Ethereum en tant que couche supplémentaire. C'est exactement la méthode adoptée par Starknet, un Validity Rollup sans permission lancé en novembre 2021. Starknet est le premier Validity Rollup à offrir une plateforme de contrats intelligents génériques sur un réseau entièrement composable.
Starknet utilise Cairo-VM (CVM), un langage de haut niveau du même nom. Cairo-VM est spécialement conçu pour générer efficacement des preuves de validité de l'exécution des programmes.
L'utilisation de Cairo (machine virtuelle et langage) offre les avantages suivants :
Preuve d'efficacité optimisée - chaque instruction a une représentation algébrique valide.
Langage de type Rust utilisé pour écrire des programmes vérifiables
La représentation intermédiaire entre le Cairo avancé et l'assemblage Cairo (instructions VM) (Sierra), permettant une exécution efficace du code Cairo.
Le développement de nouveaux langages permet de les personnaliser en fonction des besoins spécifiques et de les doter de fonctionnalités capables de répondre à des besoins qui n'étaient pas satisfaits auparavant.
Cairo et diversification des codes
Starknet encourage l'innovation, ce qui se reflète dans sa méthode de code diversifiée. Cairo utilise les STARKs pour obtenir la meilleure capacité d'extensibilité, qui n'est pas limitée aux développeurs écrivant des contrats directement dans Cairo. Les développeurs peuvent choisir la méthode qui leur convient le mieux :
Écrire du code natif dans Cairo : avec la sortie de Cairo 1.0, les développeurs peuvent désormais utiliser un langage de type Rust ergonomique et sécurisé.
Compatibilité avec Solidity : Les développeurs Solidity peuvent écrire du code utilisable par la Cairo VM. Cette approche offre une expérience de développement similaire à celle d'Ethereum et permet aux contrats intelligents Solidity d'être portables sur Starknet. Il existe deux façons de mise en œuvre :
Traduction : Utilisez le traducteur Warp pour convertir le code Solidity en Cairo.
zkEVM sur Starknet : utilisez Kakarot, un zkEVM écrit en Cairo, capable d'exécuter des contrats intelligents Ethereum sur Starknet.
Bien qu'il existe depuis peu de temps, Cairo est devenu le quatrième langage de contrat intelligent le plus populaire en termes de TVL, ayant reçu plus de 350 millions de dollars de soutien.
Résumé
Le zkEVM vise à reproduire l'environnement Ethereum en tant que rollup, permettant aux développeurs d'utiliser des outils Ethereum familiers. Cependant, cette approche limite le potentiel des preuves de validité et pourrait consommer d'importantes ressources.
La VM Cairo est conçue spécifiquement 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 maximiser l'efficacité d'extension d'Ethereum en utilisant des preuves STARK.
Les progrès continus de Cairo, la croissance des options de développement diversifiées telles que Kakarot zkEVM et Warp sont encourageants. Avec l'entrée des dApps Starknet en phase de production, démontrant la puissance de Cairo, on est convaincu qu'il sera utilisé à l'avenir pour des projets plus ambitieux.
Grâce à la multitude de voies d'extension offertes par STARK et aux nouvelles méthodes qui pourraient émerger au cours des prochains mois, les développeurs disposent désormais d'un contrôle sans précédent sur l'extension de la blockchain.
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TokenomicsTrapper
· 08-17 05:44
en fait, si tu lis les spécifications... les preuves zk ne sont que des illusions pour une infrastructure centralisée lol, j'ai appelé ça en 2021
Validity Rollups : la meilleure solution d'extension d'Ethereum et ses controverses
Validité des Rollups : le meilleur choix pour l'extension d'Ethereum
Les Validity Rollups (également appelés zk-rollups) sont considérés comme la solution la plus prometteuse pour augmenter la capacité de traitement d'Ethereum de manière sécurisée et décentralisée. Le cœur de cette solution d'extension réside dans l'utilisation de preuves de validité pour des calculs vérifiables. Voici comment cela fonctionne :
Les opérateurs déplacent le traitement des transactions vers un environnement hors chaîne (appelé deuxième couche), plutôt que de traiter chaque transaction sur le réseau principal d'Ethereum. Après avoir traité un grand nombre de transactions, les opérateurs de la deuxième couche renvoient les résultats pour les appliquer à l'état d'Ethereum, tout en fournissant une preuve de validité de l'intégrité de l'exécution hors chaîne. Cette preuve garantit la validité de toutes les transactions dans le lot et est automatiquement vérifiée par un contrat de validateurs sur chaîne. Cela permet à Ethereum d'appliquer les résultats à son propre état.
Il est important de noter que les Validity Rollups sont souvent appelés à tort des zéros connaissances, mais ce n'est pas exact. La plupart des Validity Rollups n'utilisent ni ZKP ni ne sont utilisées pour garantir la confidentialité. Par conséquent, le terme "Validity Rollup" est plus précis.
Machine virtuelle hors chaîne
Avant de discuter en profondeur, nous devons d'abord comprendre le concept de machine virtuelle (VM). En termes simples, une VM est un environnement dans lequel des programmes peuvent s'exécuter, tout comme exécuter un système d'exploitation Windows sur un Mac. Elle passe d'un état à un autre après avoir effectué des calculs sur certaines entrées. La machine virtuelle Ethereum (EVM) est la VM qui exécute les contrats intelligents Ethereum.
La machine virtuelle à connaissance nulle (zkVM) est un environnement d'exécution de programmes capable de générer des preuves de validité faciles à vérifier pour prouver qu'un programme a été exécuté correctement. Le terme "zkEVM" fait généralement référence à une somme qui utilise la machine virtuelle Ethereum (EVM) et qui peut prouver l'exécution de l'EVM. Ce terme peut prêter à confusion, car l'EVM elle-même ne génère pas ces preuves ; au contraire, les preuves sont générées par un mécanisme de preuve distinct qui prend les résultats de l'exécution de l'EVM comme point de départ. De plus, ces preuves se concentrent principalement sur la validité plutôt que sur la confidentialité, elles ne sont donc pas tout à fait des preuves à connaissance nulle.
Bien que tous les Validity Rollups visent à utiliser des 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 l'expérience d'Ethereum sur un rollup L2. Starknet, en revanche, utilise une nouvelle VM - Cairo VM (CVM), spécialement conçue pour optimiser l'efficacité des preuves de validité.
Ces deux méthodes ont leurs avantages et inconvénients : le zkEVM échange la performance contre la compatibilité avec Ethereum, tandis que le Cairo VM place la performance au-dessus de la compatibilité, en priorisant la capacité d'extension.
Méthode zkEVM
zkEVM vise à introduire l'expérience Ethereum de manière complète dans les blockchains Layer-2. Son objectif est de reproduire l'environnement de développement Ethereum dans les agrégats. Avec zkEVM, les développeurs n'ont pas besoin de modifier leur code ou d'abandonner les outils EVM existants et les contrats intelligents lorsqu'ils écrivent des contrats intelligents ou les portent vers des solutions plus évolutives.
Cependant, un des principaux inconvénients de cette méthode est qu'elle limite le potentiel d'extension des preuves d'efficacité. Étant donné que le zkEVM s'engage à être compatible avec Ethereum, il est donc plus lent et consomme plus de ressources. Contrairement à la CVM, l'EVM n'a pas été conçu en tenant compte de l'efficacité des preuves. Cela limite les mesures d'optimisation qui pourraient améliorer l'efficacité et l'évolutivité, affectant finalement la performance globale du système.
Les défis de la prouvabilité de l'EVM
Les défis clés auxquels la méthode zkEVM est confrontée proviennent de la conception originale de l'EVM - il n'a pas été conçu pour fonctionner dans un environnement de preuve d'efficacité. Par conséquent, les efforts pour reproduire ses fonctionnalités ne peuvent pas pleinement exploiter le potentiel de la preuve d'efficacité, entraînant une mauvaise efficacité. Cette faible efficacité finit par freiner la performance globale du système. La compatibilité de l'EVM avec la preuve d'efficacité est entravée par les facteurs suivants :
L'EVM adopte 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 rendent plus difficile la preuve de la justesse de son exécution et la fourniture d'un soutien direct à sa chaîne d'outils native.
La disposition de stockage d'Ethereum dépend fortement de Keccak et des grands arbres Merkle Patricia, qui ne favorisent pas la preuve d'efficacité et augmentent considérablement la charge de preuve. Par exemple, Keccak fonctionne très rapidement sur l'architecture x86, mais nécessite 90 000 étapes pour prouver. En revanche, Pedersen (une fonction de hachage amicale pour les zk) n'a besoin que de 32 étapes.
Ainsi, différents zkEVM offrent des niveaux de support variés pour les outils Ethereum - plus la compatibilité du zkEVM avec Ethereum est élevée, moins les performances sont bonnes.
Méthodes de Cairo-VM
Contrairement à zkEVM qui consacre beaucoup de temps de développement à "adapter l'EVM aux Validity Rollups", il existe une autre option : utiliser une toute nouvelle machine virtuelle dédiée et ajouter un support pour les outils Ethereum en tant que couche supplémentaire. C'est exactement la méthode adoptée par Starknet, un Validity Rollup sans permission lancé en novembre 2021. Starknet est le premier Validity Rollup à offrir une plateforme de contrats intelligents génériques sur un réseau entièrement composable.
Starknet utilise Cairo-VM (CVM), un langage de haut niveau du même nom. Cairo-VM est spécialement conçu pour générer efficacement des preuves de validité de l'exécution des programmes.
L'utilisation de Cairo (machine virtuelle et langage) offre les avantages suivants :
Le développement de nouveaux langages permet de les personnaliser en fonction des besoins spécifiques et de les doter de fonctionnalités capables de répondre à des besoins qui n'étaient pas satisfaits auparavant.
Cairo et diversification des codes
Starknet encourage l'innovation, ce qui se reflète dans sa méthode de code diversifiée. Cairo utilise les STARKs pour obtenir la meilleure capacité d'extensibilité, qui n'est pas limitée aux développeurs écrivant des contrats directement dans Cairo. Les développeurs peuvent choisir la méthode qui leur convient le mieux :
Écrire du code natif dans Cairo : avec la sortie de Cairo 1.0, les développeurs peuvent désormais utiliser un langage de type Rust ergonomique et sécurisé.
Compatibilité avec Solidity : Les développeurs Solidity peuvent écrire du code utilisable par la Cairo VM. Cette approche offre une expérience de développement similaire à celle d'Ethereum et permet aux contrats intelligents Solidity d'être portables sur Starknet. Il existe deux façons de mise en œuvre :
Bien qu'il existe depuis peu de temps, Cairo est devenu le quatrième langage de contrat intelligent le plus populaire en termes de TVL, ayant reçu plus de 350 millions de dollars de soutien.
Résumé
Le zkEVM vise à reproduire l'environnement Ethereum en tant que rollup, permettant aux développeurs d'utiliser des outils Ethereum familiers. Cependant, cette approche limite le potentiel des preuves de validité et pourrait consommer d'importantes ressources.
La VM Cairo est conçue spécifiquement 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 maximiser l'efficacité d'extension d'Ethereum en utilisant des preuves STARK.
Les progrès continus de Cairo, la croissance des options de développement diversifiées telles que Kakarot zkEVM et Warp sont encourageants. Avec l'entrée des dApps Starknet en phase de production, démontrant la puissance de Cairo, on est convaincu qu'il sera utilisé à l'avenir pour des projets plus ambitieux.
Grâce à la multitude de voies d'extension offertes par STARK et aux nouvelles méthodes qui pourraient émerger au cours des prochains mois, les développeurs disposent désormais d'un contrôle sans précédent sur l'extension de la blockchain.