Synthèse optimiste : preuves de défaillance, frais et risques

Un système de mise à l'échelle optimiste exécute les transactions en dehors de sa chaîne de règlement et publie les données nécessaires à la détermination de son état sur la couche de disponibilité des données de cette chaîne. Les revendications d'état peuvent être acceptées après une procédure de résolution des litiges, sans qu'une preuve de validité soit requise pour chaque revendication acceptée. Les nœuds continuent d'exécuter et de vérifier les transactions ; le terme « optimiste » décrit le règlement des revendications, et non une absence de validation.

Un participant peut contester une affirmation erronée conformément aux règles en vigueur. Les systèmes interactifs permettent de résoudre un désaccord par un calcul simple qu'un vérificateur sur la chaîne peut contrôler. La sécurité repose sur la disponibilité des données, un système de preuve fonctionnel, une participation honnête et rapide, ainsi que sur les mises à jour et les mécanismes de gestion d'urgence de la chaîne. (Source : Architecture de rollup optimiste d'Ethereum )

Arbitrum One et OP Mainnet en sont des exemples notables ; Base a été lancé avec la pile OP. Les chaînes utilisant des données externes reposent sur des hypothèses de sécurité différentes et sont souvent classées séparément des agrégats de données Ethereum. La TVL (Total Value Locked), la valeur totale sécurisée et le nombre de transactions sont des mesures distinctes et sensibles au facteur temps.

Les rollups optimistes représentent l'une des deux approches dominantes de la mise à l'échelle basée sur les rollups (l'autre étant les rollups ZK), et sont largement considérés comme un élément essentiel de la feuille de route à long terme d'Ethereum en matière de scalabilité, telle qu'articulée par le cofondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin, dans sa vision « centrée sur les rollups » pour le réseau.

Origine & Histoire

Premières recherches : L’exécution hors chaîne avec résolution des litiges sur la chaîne se développe à travers plusieurs propositions et prototypes.

Fondements de la recherche : Les travaux sur la vérification interactive, la disponibilité des données et l’exécution contribuent à des conceptions de regroupement optimistes ; aucun article initial ne retrace l’ensemble de la lignée.

2019 : Les modèles de consolidation optimistes gagnent en popularité, les équipes explorant la publication des données de transaction sur une chaîne de base tout en résolvant séparément les litiges d’exécution.

2020 : Optimism et Offchain Labs développent et testent leurs architectures d’exécution et de résolution des conflits avant un déploiement plus large sur le réseau principal.

2021 : Optimism et Arbitrum ont tous deux lancé leurs réseaux principaux. Optimism a été lancé en version bêta en janvier avec Synthetix comme premier partenaire majeur, tandis qu’Arbitrum One s’est ouvert à tous les projets en août 2021, attirant rapidement des centaines de protocoles DeFi et accumulant des milliards de TVL.

2022–2023 : Arbitrum One migre vers Nitro le 31 août 2022. La mise à niveau d'Optimism vers Bedrock et le lancement public de Base suivront en 2023.

2024-2025 : OP Mainnet introduit les preuves de faute sans autorisation en 2024, tandis qu’Arbitrum One active BoLD en février 2025. La mise à jour Dencun d’Ethereum en mars 2024 introduit les blobs pour les données de cumul ; les mises à jour ultérieures de disponibilité des données poursuivent le travail de mise à l’échelle.

En termes simples

1. Imaginez des devoirs que les élèves peuvent corriger indépendamment, les résultats contestés étant soumis à un arbitre. L'analogie n'est valable que si quelqu'un peut obtenir les données, identifier une erreur et la contester rapidement.
2. Un regroupement optimiste s'apparente au traitement d'un lot de demandes d'indemnisation assorti d'une période de révision obligatoire. Les contrôles habituels sont effectués en continu ; le système de règlement résout les litiges au lieu de répéter tous les calculs sur la chaîne de base.
3. Une décision provisoire peut être définitive une fois les preuves requises fournies et les délais respectés. Cela ne signifie pas pour autant que les utilisateurs peuvent annuler librement une transaction pendant sept jours ou revenir sur un paiement validé.
4. C'est comme un restaurant avec un buffet à volonté et une caméra de surveillance. Le restaurant part du principe que chacun ne prendra que ce qu'il a payé (hypothèse optimiste), mais si la caméra surprend quelqu'un en train de se servir en plus (fraude détectée), le personnel peut intervenir. La caméra filme en permanence, mais elle n'agit que lorsqu'il y a un problème.

Important : Les retraits Canonical impliquent souvent un délai d’attente lié à un litige, mais sa durée et les étapes supplémentaires varient selon le déploiement. La confirmation du séquenceur, la publication des données, le règlement et l’éligibilité au retrait constituent des étapes distinctes.

Caractéristiques techniques clés

Modèle d'exécution des transactions

Les agrégats optimistes préservent l'état des comptes et des contrats de niveau 2. La commande, l'exécution, le traitement par lots et la comptabilisation des réclamations d'état peuvent être gérés par des rôles distincts.

• Réception des transactions utilisateur via un point de terminaison JSON-RPC
• Ordonner les transactions et les exécuter en fonction de l'état actuel de la couche 2.
• Production de blocs L2 ou de préconfirmations à la cadence configurée de la chaîne
• Regroupement de plusieurs blocs de transactions en vue de leur soumission au niveau 1
• Envoi de données de transaction compressées à Ethereum sous forme de données d'appel ou de blobs

Comment fonctionnent les preuves de fraude par accumulation optimiste

1. Un nœud d'exécution dérive l'état L2 à partir des entrées de la chaîne ; un séquenceur ordonne généralement les transactions.
2. Le proposant dépose une demande d'indemnisation au niveau de l'État conformément aux règles du regroupement, ce qui peut nécessiter une caution.
3. Les participants admissibles peuvent examiner et contester les affirmations au cours du processus configuré.
4. Un contestataire initie un litige lorsque son état, calculé indépendamment, est en désaccord avec une affirmation.
5. Dans une conception interactive, les parties réduisent le désaccord jusqu'à ce qu'un vérificateur sur la chaîne vérifie l'étape machine contestée.
6. Le règlement des litiges détermine quelles réclamations sont recevables et comment les garanties et les frais sont gérés. Les modalités d'indemnisation varient selon les protocoles.
7. Une demande admissible peut être confirmée une fois les délais et les conditions de résolution requis satisfaits.

Conception de solutions interactives aux conflits

• Preuves de défauts de pile OP : le jeu de résolution de conflits de défauts réduit de manière interactive les revendications concernant les sorties et les traces d'exécution ; Cannon fournit une machine virtuelle à l'épreuve des défauts pour l'étape finale. Cannon n'est pas un système de résolution de conflits complet non interactif. (Source : Preuves de défauts interactives de la pile OP)
• Arbitrum : Sa conception interactive réduit les désaccords d’exécution pour la vérification sur la chaîne, en utilisant une architecture et une représentation machine différentes.
• BoLD : Le protocole Bounded Liquidity Delay d’Arbitrum autorise les contestations parallèles et limite le délai de confirmation selon ses hypothèses. Il a été activé sur Arbitrum One en février 2025. (Source : Conception Arbitrum BoLD)
• Les machines virtuelles de preuve, les minuteurs, les liens, les règles de participation et les pouvoirs d'urgence doivent être évalués pour le déploiement particulier.

Disponibilité et compression des données

• Un regroupement nécessite suffisamment de données publiées pour la dérivation et la validation indépendantes des états. La disponibilité des blobs est limitée dans le temps au niveau du protocole de base ; les opérateurs doivent mettre en place des dispositifs de conservation et d’archivage appropriés.
• Les coûts de gaz de Calldata varient en fonction du volume de données. Les frais réels par lot dépendent des données, de la compression, du prix du gaz et des règles tarifaires en vigueur.
• Les blobs sont soumis à un système de tarification distinct, et non à un prix fixe d'un octet de gaz. Ils peuvent réduire les coûts de données, mais les économies réalisées varient en fonction de la demande et de la manière dont les lots sont remplis.
• La compression et l'encodage efficace réduisent l'empreinte mémoire publiée ; les techniques prises en charge varient selon le niveau de compression.
• La mise à jour Fusaka d'Ethereum a activé PeerDAS en décembre 2025, permettant une augmentation de la capacité des blobs. Il convient de distinguer les futures modifications de capacité des fonctionnalités déjà déployées.

Communication inter-chaînes et de pontage

• Les dépôts canoniques transitent par les contrats L1 et le processus de dérivation du cumul ; le délai dépend de la chaîne et des exigences de confirmation.
• Les retraits canoniques sont soumis aux exigences de preuve, de contestation et de finalisation en vigueur. Le délai de « sept jours » est une approximation courante, et non une garantie absolue.
• Les ponts de liquidité peuvent accélérer les transferts en avançant des fonds ou en utilisant une méthode de vérification alternative. Ils engendrent des frais, des contraintes de liquidité et des hypothèses de confiance spécifiques.
• Les systèmes de messagerie canoniques permettent aux contrats intelligents des couches 1 et 2 de s'envoyer des messages arbitraires, autorisant ainsi les interactions entre contrats inter-chaînes.

Avantages désavantages

Gestion du risque

Exigence de disponibilité et de vérification

• La sécurité des regroupements optimistes dépend d'au moins un vérificateur honnête qui surveille la chaîne et soumet des preuves de fraude en cas de besoin.
• Encouragez les opérateurs indépendants et la diversité des mises en œuvre lorsque cela est possible. Le simple contrôle est insuffisant sans la possibilité de soumettre des contestations contraignantes.
• Vérifiez qui est réellement habilité à contester le système déployé et si ces participants sont opérationnellement indépendants.

Défaillance du séquenceur ou censure

• Si le séquenceur centralisé est hors service, les utilisateurs ne peuvent pas soumettre de nouvelles transactions L2 via le canal normal.
• Certains systèmes de rollup permettent une inclusion forcée différée via L1. La disponibilité, le coût et le délai varient ; toutes les chaînes ne disposent pas d’une voie de sortie équivalente ou d’un retrait immédiat garanti.
• La recherche sur les séquenceurs décentralisés se poursuit, plusieurs équipes explorant le séquençage partagé, les enchères MEV et les modèles de séquençage basés sur des comités.

Risque lié à la mise à niveau des contrats intelligents

• Les contrats de pont de type « rollup » sont généralement évolutifs par un conseil multisignature ou de sécurité, qui pourrait théoriquement être compromis pour voler les fonds pontés.
• Mesures d’atténuation : mises à niveau échelonnées dans le temps, conseils de sécurité multipartites présentant une diversité géographique et organisationnelle, et feuilles de route progressives de décentralisation.
• Les utilisateurs doivent surveiller les propositions de mise à niveau et les changements de composition du conseil de sécurité, en particulier pour les postes à haute valeur ajoutée.

Vecteurs d'attaque économique

• Un attaquant disposant de capitaux suffisants pourrait potentiellement soumettre simultanément de nombreuses propositions d'état invalides, obligeant les vérificateurs honnêtes à fournir des garanties pour chaque défi.
• Examinez la conception du délai et des liaisons du protocole de résolution des conflits déployé. Les preuves de panne BoLD et OP Stack traitent ces questions différemment ; il ne faut pas supposer que plusieurs systèmes de preuve sont actifs simplement parce qu'ils sont proposés.
• Les délais de règlement des litiges doivent être évalués en tenant compte de la conservation des données, de l'inclusion des transactions et de la capacité de réponse. Un délai de sept jours à lui seul ne garantit pas la sécurité.

Pertinence culturelle

Les rollups optimistes ont contribué à l'approche d'Ethereum en matière de mise à l'échelle de l'exécution. Leur attrait réside dans des outils familiers et un règlement des litiges basé sur la résolution des conflits, tandis que leurs limitations continuent de motiver les améliorations du protocole.

Les méthodes d'agrégation optimistes et de validation impliquent des compromis techniques différents. La compatibilité, les coûts de preuve, la latence et les contrôles administratifs doivent être comparés pour des déploiements réels plutôt que d'être considérés comme une hiérarchie fixe.

L'approche basée sur le rollup attribue une part importante de l'exécution à des chaînes distinctes, tandis qu'Ethereum assure le règlement et la disponibilité des données. Différents systèmes de rollup se sont développés à des périodes qui se chevauchent.

L'impact culturel s'étend à l'innovation en matière de gouvernance. Le modèle à deux maisons d'Optimism et RetroPGF ont suscité des discussions sur la manière dont les communautés décentralisées peuvent financer les biens publics, tandis que le lancement du jeton ARB et la formation de la DAO d'Arbitrum ont démontré les défis de la gouvernance décentralisée à grande échelle.

Exemples du monde réel

1. Arbitrum One — Hub de l'écosystème DeFi

• Scénario: Les protocoles DeFi d'Ethereum avaient besoin d'un environnement d'exécution moins coûteux pour attirer les utilisateurs particuliers exclus par les frais de gaz L1 pendant le marché haussier de 2021.
• Mise en œuvre: Arbitrum One a été lancé en août 2021 avec l'ambition de créer une plateforme de consolidation performante utilisant des preuves de fraude interactives. Les principaux protocoles, tels que… Uniswap, Aave, GMX et Curve Déployé sur Arbitrum, créant un écosystème DeFi détaillé.
• Résultat : Arbitrum One prend en charge un écosystème d’applications dynamique. Toute comparaison de valeur ou d’activité doit préciser une date et un indicateur, plutôt que de confondre la TVL avec la valeur totale garantie.

2. Base — Adoption institutionnelle de la pile OP

• Scénario : Coinbase développe Base, un réseau de mise à l’échelle Ethereum doté d’un écosystème destiné aux consommateurs.
• Mise en œuvre: Base a été lancé sur l'OP Stack en août 2023, avec une stratégie de lancement optimiste. Coinbase a mis à profit sa notoriété, ses passerelles vers les monnaies fiduciaires et ses relations avec les développeurs pour amorcer l'écosystème. La technologie des portefeuilles intelligents et les transactions sans frais de gaz ont facilité l'accès à Base pour le grand public.
• Résultat : Base démontre l’adoption d’une pile logicielle mutualisée. La croissance des applications et l’activité quotidienne varient dans le temps et ne garantissent pas à elles seules la décentralisation ou la sécurité.

3. Impact de l'EIP-4844 sur l'économie de consolidation

• Scénario : La publication des données transactionnelles constitue un élément du calcul des coûts d'exploitation cumulés et des frais d'utilisation.
• Mise en œuvre : La mise à jour Dencun d’Ethereum de mars 2024 introduit les transactions blob EIP-4844. Les opérateurs de rollup adoptent ce nouveau chemin de données via leurs propres mises à jour.
• Résultat : Les blobs permettent de réduire les coûts de publication des données dans de nombreuses conditions, mais les frais d’utilisation dépendent également de l’exécution, de la demande, des règles de l’opérateur et du prix des données. Il n’existe pas de réduction permanente de 90 à 95 % pour tous les regroupements.

4. Disponibilité des données externes : un modèle de sécurité différent

• Scénario : Une chaîne de mise à l’échelle choisit un service externe de disponibilité des données pour réduire les coûts de publication d’Ethereum.
• Mise en œuvre : Ce système règle les réclamations sur Ethereum tout en assurant la disponibilité des données ailleurs. Il diffère d’un système de regroupement qui publie toutes les données de dérivation via Ethereum.
• Résultat : La conception intègre des hypothèses de rétention et de récupération des données. Le règlement via Ethereum seul n’offre pas les mêmes garanties de disponibilité des données qu’un regroupement Ethereum.

Tableau de comparaison

Termes connexes

• Rollup ZK — L’approche alternative de consolidation qui utilise des preuves de validité à divulgation nulle de connaissance au lieu de preuves de fraude, offrant une finalité plus rapide mais nécessitant une génération de preuves cryptographiques plus complexe.
• À toute épreuve — Un mécanisme permettant de contester une réclamation d'exécution incorrecte en vertu des règles de participation et de vérification d'un déploiement.
• Séquenceur — Les transactions de niveau 2 des commandes ; le traitement par lots et la comptabilisation des demandes d'indemnisation peuvent être des rôles distincts.
• Disponibilité des données — La garantie que toutes les données transactionnelles nécessaires à la reconstitution de l'état cumulé sont accessibles à tout participant du réseau, une exigence fondamentale pour une sécurité à l'épreuve de la fraude.
• EIP-4844 — Introduit les transactions blob avec un marché de frais distinct pour la disponibilité des données.
• Optimism — La principale implémentation optimiste de rollup utilisant le framework OP Stack, connue pour sa vision de Superchain et son financement rétroactif des biens publics.
• Arbitre — Un écosystème de mise à l'échelle Ethereum dont la chaîne Arbitrum One utilise Nitro et BoLD.
• Mise à l'échelle de la couche 2 — Systèmes qui déplacent le travail à partir d'une chaîne de base avec des hypothèses de règlement et de disponibilité des données variables.
• Feuille de route d'Ethereum centrée sur les rollups — La vision stratégique de la communauté Ethereum où L1 optimise la disponibilité des données et le règlement tandis que les rollups gèrent l'exécution.
• Période de contestation — Un intervalle défini pour la contestation des réclamations ; il s'agit d'une partie du processus complet de règlement et de retrait.
• Racine d'état — Un hachage cryptographique représentant l'état complet du rollup à un moment donné, proposé à L1 pour vérification.
• Mise à l'échelle de la disponibilité des données — Améliorations qui augmentent l'accès efficace aux données agrégées, y compris le déploiement de PeerDAS et d'autres modifications de capacité prévues.

QFP

Q : Qu’est-ce qui rend les regroupements optimistes « optimistes » ?

Les réclamations peuvent être réglées sans preuve de validité si elles respectent les règles de contestation et de confirmation du système. Des nœuds indépendants continuent de vérifier l'exécution, et la sécurité exige la présence d'un contestataire honnête et compétent en cas de réclamation frauduleuse.

Q : Comment les rollups optimistes se comparent-ils aux rollups ZK ?

Comparer les déploiements réels. Les systèmes optimistes utilisent les litiges ; les cumuls de validité vérifient les preuves. La compatibilité EVM, les coûts pour l’opérateur, les délais de règlement, les contrôles de mise à niveau et la disponibilité des données varient au sein des deux catégories.

Q : Les cumuls optimistes peuvent-ils être piratés ?

Oui. Les bogues, les autorisations de mise à niveau compromises, les données indisponibles, les échecs de validation et les vulnérabilités des ponts peuvent menacer les ressources. Les ponts natifs comportent également des contrats et des hypothèses administratives ; leur utilisation n’élimine pas automatiquement la plupart des risques.

Q : Pourquoi y a-t-il un délai de retrait de sept jours ?

Un délai d'attente permet aux participants admissibles de contester une demande avant la finalisation de la sortie. La durée exacte, les étapes de vérification et les délais supplémentaires dépendent de la chaîne et de sa configuration actuelle.

Q : Que se passe-t-il si le séquenceur se déconnecte ?

Le déroulement normal des opérations peut être interrompu. Certains déploiements proposent l'inclusion forcée au niveau 1 ou d'autres mécanismes de récupération, avec des délais et des exigences spécifiques. Il est impératif de vérifier les procédures d'évacuation et de retrait de la chaîne plutôt que de présumer d'un accès ininterrompu.

Q : Dans quelle mesure les rollups optimistes sont-ils moins chers que les L1 d'Ethereum ?

Les frais varient selon le type de transaction, la demande de la chaîne, les prix des blocs et les paramètres de l'opérateur. Comparez les estimations en temps réel pour une même opération, en tenant compte des coûts de transit ; les fourchettes de prix historiques ne constituent pas des estimations actuelles fiables.

Q : Quelle est la différence entre les approches anti-fraude d'Arbitrum et d'Optimism ?

Les deux systèmes utilisent des mécanismes de résolution de conflits interactifs dans leurs conceptions à l'épreuve des pannes. Le système de résolution de conflits d'OP Stack peut utiliser Cannon pour la vérification des étapes d'exécution ; BoLD d'Arbitrum utilise sa propre structure de résolution de conflits et ses propres règles de temporisation. Comparez les paramètres et permissions actuellement déployés, et non une étiquette « non interactif » ou « interactif ».

Conclusion

Un système de consolidation optimiste combine l'exécution séparée et le règlement des litiges. Sa sécurité et ses coûts dépendent du système de preuve déployé, de la disponibilité des données, de la participation honnête et des contrôles administratifs, et non pas simplement d'un délai de sept jours ou d'un label de règlement Ethereum.

Références

Architecture de rollup optimiste d'Ethereum

Preuves de défauts interactives de la pile OP

Conception Arbitrum BoLD

Transactions blob EIP-4844

Déploiement de Fusaka et PeerDAS

Lancement d'Arbitrum Nitro