Depuis qu'Ethereum a suivi la feuille de route centrée sur les rollups, toute la communauté a cru que les rollups seraient la solution au problème d'évolutivité d'Ethereum. Cependant, aujourd'hui, les rollups restent inférieurs à certains L1 à haute performance en termes de puissance de calcul.

Cela est probablement dû au fait que les équipes de rollups doivent non seulement s'occuper de l'exécution, mais aussi de divers systèmes de preuve, de ponts et d'autres choses dans leurs efforts pour mettre à l'échelle Ethereum.

Mais nous avons un type de rollup qui a émergé pour faire ressortir la véritable puissance des rollups: les rollups Gigagas. Dans notre série précédente, nous avons exploré les rollups basés, les rollups booster et les rollups natifs. Dans cet article, nous examinerons les rollups Gigagas en examinant ce qu'ils essaient de résoudre et comment ils fonctionnent.

Quels sont les défis de performance pour les rollups ?

Le principal problème de performance pour les L2 a été centré autour du problème d'AD. Cependant, avec les récents progrès réalisés dans les solutions d'AD externes comme @eigen_daet l'introduction de blobs, DA n'est plus le goulot d'étranglement. Au lieu de cela, nous rencontrons maintenant de nouvelles contraintes multiples.

Une des principales raisons de la mauvaise performance est que les implémentations de l'EVM sont généralement monothreadées, ce qui signifie qu'elles n'utilisent qu'un seul cœur de CPU à la fois, même si les CPU modernes disposent de plusieurs cœurs capables de traiter différentes tâches simultanément. Par conséquent, le plafond de performance est déterminé par la vitesse d'horloge d'un seul cœur.

La transition vers l'exécution parallèle est complexe en raison des changements nécessaires dans l'EVM, la gestion de l'état et la structure des transactions. Pendant ce temps, des recherches récentes par @VangelisAndr, a montré que64,85% des transactions Ethereumpeut être parallélisé, imaginez combien de transactions peuvent être parallélisées sur des rollups pour améliorer encore davantage les performances.

Un autre défi se pose lors de l'augmentation de la limite de gaz de bloc sur les L2s pour atteindre un débit plus élevé, car cela pourrait compromettre les mécanismes de preuve. Si les preuves de fraude nécessitent la soumission de blocs entiers, elles pourraient entrer en conflit avec les limites de taille de bloc propres à Ethereum. La production de blocs L2 diffère de celle de L1, offrant des opportunités d'optimisation et de parallélisation dans le séquenceur et le client d'exécution, s'éloignant des concepts traditionnels de L1.

Un défi significatif consiste à parvenir à une séquence partagée pour améliorer l'interopérabilité de la couche 2 tout en maintenant la décentralisation. Cependant, cette approche est encore nouvelle, et les principaux rollups peuvent être réticents à céder le contrôle de la séquentialité à des tiers, car les avantages d'une plus grande composabilité ne sont pas clairs et les performances pourraient en pâtir.

Ethereum utilise des essais Merkle-Patricia modifiés (MPT) pour gérer et vérifier ses données clé-valeur. L'EVM ne spécifie pas comment l'état doit être stocké, permettant ainsi aux clients de nœuds d'expérimenter différentes solutions. Actuellement, des implémentations telles que LevelDB, PebbleDB et MDBX sont utilisées, mais elles manquent des propriétés inhérentes des magasins de données clé-valeur authentifiés, telles que des preuves cryptographiques d'intégrité. Cela accroît les hypothèses de confiance, complique les preuves de fraude et ajoute des frais généraux à la vérification des changements d'état, ce qui impacte l'efficacité et la sécurité.

Pour la plupart des rollups, les performances sont généralement mesurées en termes de transactions plutôt qu'en termes de gaz. Cependant, avant d'aborder la manière dont les rollups gigagas abordent les problèmes de scalabilité, explorons pourquoi le gaz, plutôt que le TPS, est une mesure plus significative et pourquoi nous devrions y prêter attention.

Pourquoi mesurons-nous le gaz ?

Les performances des rollups et de l'Ethereum sont souvent mesurées en termes de transactions par seconde (TPS), mais une mesure plus précise pourrait être le 'gas par seconde'. Cette mesure indique la capacité de calcul du réseau chaque seconde, le 'gas' représentant le coût de calcul de l'exécution d'opérations telles que des transactions ou des contrats intelligents.

Cependant, le TPS ne tient pas compte de la complexité et des demandes de ressources variables des différentes transactions et opérations, ce qui en fait un indicateur incomplet et souvent trompeur des performances du réseau. Un réseau peut traiter plus de transactions à moindre coût de calcul, mais le TPS ne refléterait pas la véritable capacité du système.

Adopter le gaz par seconde comme une mesure de performance standard fournit une image plus claire et plus précise du débit et de l'efficacité d'une blockchain. Vous pouvez lire un article de@paramonowwsur pourquoiTPS est une mesure stupide.

Se soucier du gaz est important car cela reflète la quantité de travail que le réseau peut gérer, offrant ainsi une image plus claire de la scalabilité et de l'efficacité. La tarification du gaz influence l'économie du réseau, affectant les frais de transaction et les récompenses, ce qui impacte à son tour le comportement des utilisateurs et la sécurité du réseau. Par conséquent, alors que les transactions par seconde donnent un aperçu général, le gaz par seconde offre un aperçu plus approfondi des véritables capacités de performance d'une blockchain.

Maintenant que nous comprenons le gaz, quels sont spécifiquement les gigagas et les rollups gigagas?

Qu'est-ce que les rollups gigagas ?

Gigagas mesure la bande passante en milliards d'unités de gaz par seconde, fournissant une mesure de capacité supérieure à TPS. Les rollups Gigagas sont essentiellement des rollups conçus pour gérer une bande passante de 1 gigagas par seconde, traitant 1 milliard d'unités de gaz par seconde. Bien que le concept soit simple, sa mise en œuvre est difficile. Actuellement, même avec un séquençage centralisé, aucun rollup Ethereum ne se rapproche de cette référence, l'ensemble de l'écosystème ne gérant qu'environ 60 Mgas (60 millions d'unités de gaz) par seconde.

Source:rollup.wtf

Les rollups Gigagas permettraient d'augmenter le débit en traitant les transactions en gigagas, ce qui permettrait de traiter rapidement de vastes volumes de transactions ou des opérations complexes. Ils amélioreraient l'efficacité grâce à des innovations en matière de compression de données, de génération de preuves et de publication de données de chaîne principale, visant à minimiser les frais généraux et à maximiser le débit.

Plusieurs équipes développent activement des rollups gigagas. Par exemple,@Abundance_xyzcraft une pile de gigagas rollup entière, tandis que @rise_chainse concentre sur la construction de gigagas rollup, en introduisant des modifications et des optimisations étendues à l'EVM et au-delà. Plongeons dans le fonctionnement des rollups gigagas, en mettant l'accent particulier sur RISE.

Comment fonctionnent les rollups gigagas?

RISE est une plateforme L2 conçue pour résoudre les problèmes de performance des rollups d'Ethereum. Malgré les avancées, les solutions L2 actuelles ne peuvent pas rivaliser avec la vitesse de Solana. RISE utilise un EVM parallèle, une exécution continue et une nouvelle architecture d'état sur le RethSDK pour augmenter le débit. RISE vise une bande passante supérieure à 1 Gigagas par seconde.

L'architecture de RISE comprend un moteur d'exécution parallèle entièrement open source appelé pevm, qui prend en charge une exécution continue à travers un pipeline de blocs. Pour l'accès à l'état, RISE utilise des arbres de Merkle versionnés pour optimiser les performances et une base de données personnalisée, RiseDB, adaptée aux états de chaîne EVM.

La pile RISE est construite sur Reth. En ce qui concerne la disponibilité des données, l'architecture nécessite une bande passante élevée et est modulaire pour accueillir différentes solutions de disponibilité des données. RISE utilise également un séquençage basé pour décentraliser la production de blocs. Si vous ne savez pas ce que sont les rollups basés, vous pouvez jeter un coup d'œil.le premier article de cette série, qui examine ses avantages et ses inconvénients.

Dans les configurations typiques de la couche 2, seulement environ 8% du temps de bloc est consacré à l'exécution en raison d'un processus séquentiel impliquant le consensus, l'exécution et la mérialisation. Cela devient inefficace car le consensus peut prendre 40 à 80% et la mérialisation jusqu'à 60% du temps restant. Le pipeline de bloc continu (CBP) de RISE améliore cela avec une exécution parallèle, un traitement continu des transactions et un calcul concurrent de la racine de l'état. Cela permet une utilisation de presque 100% du temps de bloc pour l'exécution des transactions, améliorant considérablement l'efficacité par rapport aux méthodes traditionnelles.

Ethereum utilise un système d'état à deux couches avec un Trie de Merkle Patricia (MPT). Le MPT garantit l'intégrité des données mais entraîne une amplification élevée de la lecture et de l'écriture en raison de sa structure et de la nature de l'arbre LSM (Log-Structured-Merge) de la base de données. Cela entraîne de nombreuses opérations d'E/S pour les requêtes d'état. Le MPT utilise des nœuds d'extension pour réduire la redondance, mais les défis comprennent une utilisation inefficace des SSD, des frais de compaction significatifs et une sous-utilisation du CPU pendant les attentes d'E/S.

RISE contrecarre ces problèmes en utilisant un arbre de Merkle versionné, ce qui améliore l'efficacité du stockage avec des clés versionnées. Il emploie également l'approche LETUS avec un encodage delta et des fichiers de type log-structured pour réduire les effets d'amplification. Cela se traduit par une meilleure gestion du stockage et une récupération des données plus efficace.

Est-ce que chaque rollup deviendra un rollup gigagas?

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles tous les rollups ne deviendront pas un rollup gigagas. Toutes les applications ne nécessitent pas une performance aussi élevée, et la complexité et le coût associés à la technologie gigagas pourraient ne pas être justifiés pour des projets ayant des besoins de transactions plus faibles ou des cas d'utilisation plus simples.

Certains rollups privilégient d'autres aspects tels que la facilité d'utilisation, la confidentialité ou des applications sectorielles spécifiques plutôt que la simple capacité de traitement. Il y a aussi l'équilibre entre la scalabilité et la décentralisation, où certains préfèrent maintenir une structure plus décentralisée plutôt que de pousser pour des performances gigagas. La scalabilité incrémentielle peut être plus pratique, évitant le besoin de changements systémiques importants.

Passer aux niveaux gigagas pourrait perturber les intégrations existantes ou compliquer les interactions avec les utilisateurs sans nécessité. Le choix de devenir un rollup gigagas dépend fortement des ressources, des objectifs stratégiques et de la position globale de la chaîne.

Conclusion

Les rollups de Gigagas représentent une avancée significative dans le parcours de scalabilité d'Ethereum en introduisant plusieurs améliorations à la pile rollup. Avec ces nouvelles fonctionnalités, les rollups de Gigagas abordent les principaux goulots d'étranglement tels que l'exécution monofilaire, la gestion de la merkleisation et les inefficacités de stockage d'état auxquelles les rollups L2 traditionnels sont actuellement confrontés.

Cependant, atteindre des performances de niveau gigagas nécessite un changement architectural relativement complexe et transformateur. De plus, cela implique des compromis, tels que l'équilibre entre la scalabilité et la décentralisation. Par conséquent, il n'est pas nécessaire que chaque rollup de l'écosystème soit un rollup Gigagas.

Outre tout cela, il semble que les rollups de gigagas offriront de grandes opportunités à la communauté Ethereum pour démontrer la véritable puissance d'Ethereum.

Tout au long de cette série de rollups, nous avons plongé en profondeur dans les différents types de mise à l'échelle d'Ethereum : debasés sur rollups dans la première partieàbooster rollups dans la partie II,rollups natifs dans la partie III, et enfin des rollups gigagas dans cette dernière partie. Cet article conclut notre exploration des rollups, mais ce n'est pas du tout la fin du voyage. Restez à l'écoute pour de nouvelles séries et des articles approfondis sur les dernières innovations façonnant l'avenir d'Ethereum !

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