Les Optimistic Rollups et leur rôle dans le réseau Boba

Les rollups optimistes sont un mécanisme d'extension utilisé par le réseau Boba pour atténuer la congestion d'Ethereum et d'autres blockchains de couche 1. Dans le traitement traditionnel des transactions de couche 1, chaque transaction doit être traitée une par une, tandis que les rollups optimistes agrègent plusieurs transactions pour un traitement hors chaîne, puis soumettent les résultats sous forme de lots à la blockchain de couche 1. Cette méthode réduit considérablement la charge du réseau principal et améliore l'efficacité du réseau.

Le principe fondamental des Rollups optimistes est de supposer que toutes les transactions sont valides, sauf preuve du contraire. Cela contraste avec d'autres méthodes de vérification (comme les Rollups à connaissance zéro, ou ZK-Rollups), qui vérifient chaque transaction à l'avance. Bien que ce mécanisme puisse sembler contre-intuitif, les Rollups optimistes introduisent une période de défi au cours de laquelle les participants peuvent contester toute transaction potentiellement frauduleuse par un processus appelé preuve de fraude (fraud-proofing). Cette période de défi dure généralement sept jours et elle réduit les ressources nécessaires pour la vérification continue, tout en assurant la confiance et la sécurité du système.

Le réseau Boba utilise ce modèle pour traiter les calculs hors chaîne et améliorer le débit des transactions, ce qui permet au réseau de fournir un environnement hautement évolutif pour les applications décentralisées (dApp). Par rapport à la couche 1, les coûts de transaction de Boba peuvent être réduits jusqu'à 100 fois et le traitement des transactions est plus rapide.

Les rollups optimistes sont également compatibles avec les contrats intelligents Ethereum existants, les développeurs n'ont besoin que de quelques modifications pour migrer leurs applications de la couche 1 d'Ethereum vers la couche 2 de BOBA.

Le calcul hors chaîne et le traitement par lots de transactions du réseau Boba

L'un des aspects clés des solutions de couche 2 (comme Boba Network) est leur capacité de calcul hors chaîne (off-chain computation). En déplaçant une partie du travail de calcul hors de la chaîne, cela permet de soulager efficacement la charge du réseau principal Ethereum. Cette caractéristique est l'une des principales raisons pour lesquelles Boba et d'autres réseaux utilisant ces technologies peuvent considérablement réduire les frais de gaz et améliorer la vitesse des transactions.

Après le traitement en lots hors chaîne, BOBA soumettra les résultats au réseau principal Ethereum sous forme de lots. Cela non seulement réduit la nécessité de traiter chaque transaction directement sur la couche 1, mais améliore également considérablement l'efficacité globale du réseau. Grâce à ces mécanismes, BOBA peut fournir des solutions plus efficaces et économiques pour les applications décentralisées (dApp).

Le principe technologique du réseau Boba

• Traitement hors chaîne : Sur le réseau BOBA, la plupart des transactions sont traitées hors chaîne. La validation des signatures, la mise à jour des variables d'état et le traitement de la logique des transactions ne sont pas effectués sur la blockchain principale, mais en dehors de celle-ci. Ces résultats de calcul sont agrégés et soumis finalement à Ethereum, ce qui permet d'étendre le réseau tout en maintenant des coûts relativement bas.
• Mécanisme de traitement par lots : Boba utilise le traitement par lots pour améliorer l'efficacité de la soumission de transactions. Contrairement à la soumission de transactions à Ethereum une par une, Boba agrège plusieurs transactions pour les traiter hors chaîne, puis soumet les résultats de traitement par lots à Ethereum en une seule fois. Cette méthode réduit les frais de gaz et améliore le nombre de transactions pouvant être traitées par seconde.
• Génération et vérification de la racine d'état : une fois que les résultats du lot sont soumis à Ethereum, une racine d'état postérieure (post-state root) est générée, c'est-à-dire une valeur de hachage cryptée représentant le nouvel état du système après le traitement du lot de transactions. Les validateurs d'Ethereum peuvent vérifier cette racine d'état pour confirmer que toutes les transactions du lot ont été correctement traitées. En cas de problème, les validateurs peuvent lancer un défi à travers le mécanisme de preuve de fraude (fraud-proof mechanism) pour garantir l'exactitude des transactions et la sécurité du système.

HybridCompute™

HybridCompute est une technologie innovante de Boba Network qui étend le concept de calcul hors chaîne (off-chain computation), permettant aux contrats intelligents d'interagir avec des données et des API hors chaîne. Cette fonctionnalité prend en charge des applications plus complexes, telles que l'exécution d'algorithmes d'apprentissage automatique hors chaîne, déclenchée par des événements sur la chaîne. Par exemple, une application DeFi peut obtenir des prix d'actions en temps réel ou d'autres données financières via une API externe, effectuer des calculs complexes hors chaîne, puis renvoyer les résultats sur la chaîne.

En mode HybridCompute, les dApps déployées sur BOBA peuvent envoyer des demandes qui sont traitées par un serveur hors chaîne pour obtenir les données nécessaires et renvoyer les résultats au format compatible Ethereum. Ces résultats sont ensuite renvoyés au contrat intelligent pour effectuer des calculs avancés tout en évitant de surcharger la blockchain.

Cette capacité est unique au réseau Boba, lui offrant une flexibilité de calcul que l’on ne trouve généralement pas dans d’autres solutions de couche 2, ce qui élargit considérablement le potentiel des applications décentralisées.

Le rôle des séquenceurs et des mécanismes de preuve de fraude dans la sécurité

Les séquenceurs de Boba Network sont chargés de séquencer les transactions, de s’assurer que les transactions sont traitées dans le bon ordre et de fournir des confirmations de transaction rapides. Sequencer fonctionne essentiellement comme un service centralisé, mais est toujours lié par les règles et les protocoles du système de couche 2. Bien qu’un mécanisme centralisé soit actuellement utilisé, il s’agit d’un mécanisme temporaire, car le système a été conçu en tenant compte des futurs modèles de gouvernance, et Sequencer sera finalement régi par un mécanisme décentralisé.

Cette architecture concilie les exigences actuelles en matière de performances et les objectifs futurs de décentralisation. Même en présence du séquenceur centralisé, le réseau Boba garantit la sécurité des transactions grâce à un mécanisme de preuve de fraude. Si une transaction est jugée illégale ou erronée, les validateurs peuvent lancer une preuve de fraude pour remettre en question le traitement du séquenceur, assurant ainsi la sécurité et la confiance du système.

Fonctionnement du séquenceur :

1. Recevoir et traiter les transactions :
   Le séquenceur reçoit des transactions hors chaîne des utilisateurs et les regroupe en lots. Le séquenceur est responsable de garantir que ces transactions sont correctement triées en fonction de l'heure de réception.

2. Soumettre à Ethereum et assurer la finalité :
   Une fois la séquence terminée, le séquenceur soumettra les lots de transactions à la couche 1 d'Ethereum pour assurer la finalité des transactions. La finalité signifie que les transactions sont considérées comme immuables, sauf en cas de révocation par un hard fork.

3. Période de preuve de fraude (Fraud-Proof Period) :
   Après la soumission du lot de transactions, il y a généralement une période de sept jours pour prouver la fraude, pendant laquelle n'importe qui peut remettre en question la validité de la transaction.

4. Si une transaction malveillante ou invalide est détectée, la partie concernée peut soumettre une preuve de fraude (fraud proof).

5. La preuve de fraude consiste à réexécuter les transactions controversées sur le réseau principal Ethereum pour vérifier si les résultats correspondent à ceux soumis par le séquenceur.
6. Si le résultat ne correspond pas, la transaction invalide sera annulée et le système reviendra à l'état valide précédent.
7. Rollback and Recovery of State:
   Si la preuve de fraude est établie, le système annulera la transaction invalide et la restaurera à son état précédent valide.

Mécanisme de sortie de Boba Network : sortie standard et pont de sortie rapide

Dans les solutions de couche 2, l'un des principaux défis est la mise en place d'un mécanisme de retrait efficace des fonds, permettant aux utilisateurs de transférer des fonds de la couche 2 à la couche 1. Boba Network gère ce processus grâce à deux méthodes principales : la sortie standard et le pont de sortie rapide (fast-exit bridge).

Sortie standard

Dans le processus de retrait standard, lorsque les utilisateurs souhaitent retirer des actifs de Boba vers Ethereum, ils doivent soumettre une demande de retrait. Cependant, en raison de la période de preuve de fraude de sept jours, les utilisateurs doivent attendre la fin du cycle complet avant que les actifs ne puissent retourner sur la couche 1. Ce délai garantit qu'il y a suffisamment de temps pour détecter et résoudre toute activité frauduleuse dans les lots de transactions.

Note:Cette méthode de sortie est la méthode par défaut de la plupart des systèmes de Rollup Optimistic. Bien qu'elle garantisse la sécurité des transactions, elle peut être inconfortable pour les utilisateurs qui ont besoin d'obtenir immédiatement des fonds.

Pont de sortie rapide

Pour résoudre le problème de retard dans le retrait standard, Boba a introduit un pont de sortie rapide (fast-exit bridge), permettant aux utilisateurs d'obtenir des fonds immédiatement via les fournisseurs de liquidité en contournant la période d'attente de sept jours.

Principe de fonctionnement :

• Les fournisseurs de liquidité avancent les actifs des utilisateurs pour leur permettre de retirer immédiatement de la couche 2.
• En retour, les fournisseurs de liquidité perçoivent des frais minimes et sont remboursés à la fin de la période de preuve de fraude, après confirmation finale du retrait sur la couche 1.
• Pendant cette période, les fournisseurs de liquidité assument certains risques, et s'ils découvrent des transactions frauduleuses, cela peut entraîner des problèmes de fonds avancés.
  Cette approche améliore considérablement l’expérience utilisateur, en leur offrant un accès quasi instantané aux fonds tout en garantissant la sécurité et l’efficacité du système.

ZK-Rollups et Sidechains
Bien que les Optimistic Rollups soient la technologie de base de l’architecture de Boba Network, il est également important de comparer avec d’autres solutions de couche 2 telles que les Zero-Knowledge Rollups et les Sidechains.

ZK-Rollups (Rollups ZK)
Les ZK-Rollups et les Optimistic Rollups diffèrent fondamentalement dans leur manière de vérifier les transactions. Les ZK-Rollups ne supposent pas que toutes les transactions sont valides, mais vérifient la validité de chaque transaction en générant des preuves à divulgation nulle (zero-knowledge proofs) avant de les soumettre à la couche 1. Cette méthode élimine le besoin de période de preuve de fraude (fraud-proof), ce qui permet de confirmer les transactions plus rapidement. Cependant, les ZK-Rollups nécessitent des coûts de calcul plus élevés car la génération de ces preuves cryptographiques nécessite une puissance de traitement importante.

Malgré les avantages des ZK-Rollups en termes de confidentialité et de vitesse de confirmation des transactions, ils sont souvent plus complexes et moins flexibles que les Optimistic Rollups, en particulier pour les développeurs qui cherchent à migrer leurs dApps Ethereum vers la couche 2.

sidechains
Les sidechains sont des réseaux qui fonctionnent comme des blockchains indépendantes, fonctionnant en parallèle avec des réseaux de couche 1 tels qu'Ethereum. Contrairement aux Rollups, les sidechains utilisent leur propre mécanisme de consensus et des validateurs, ce qui signifie qu'elles n'héritent pas de la sécurité d'Ethereum. Bien que les sidechains puissent offrir un débit élevé et des coûts de transaction faibles, elles présentent également des compromis évidents en termes de sécurité. Si le jeu de validateurs d'une sidechain est attaqué, toute la sidechain est exposée à des risques ; tandis que des Rollups comme BOBA dépendent de la finalité d'Ethereum et des preuves de fraude pour garantir la sécurité.

Boba Network a mis en place une solution d'extension de couche 2 ingénieusement conçue en utilisant les rollups optimistes. Il réduit la charge de calcul d'Ethereum en supposant que les transactions sont valides, tout en maintenant la décentralisation et la sécurité.

Points forts

• Traitement des transactions : Les Rollups optimistes traitent plusieurs transactions hors chaîne, puis les regroupent et les soumettent à la couche 1 pour alléger la charge d'Ethereum.
• Hypothèse d'efficacité: Le système suppose que les transactions sont valides sauf preuve du contraire, ce qui diffère de la méthode de pré-validation de chaque transaction requise par les ZK-Rollups.
• Mécanisme de lutte contre la fraude : La période de sept jours à l’épreuve de la fraude permet aux participants de contester les transactions suspectes, ce qui garantit la sécurité tout en réduisant le fardeau de la vérification.
• Fonctionnalités de HybridCompute : HybridCompute de Boba permet aux dApps d'utiliser des données hors chaîne et des API pour effectuer des calculs complexes sans alourdir la blockchain.
• Mécanisme de sortie d'actifs : Boba propose des options de sortie standard et rapide pour permettre aux utilisateurs de récupérer des actifs de la couche 2 vers la couche 1, améliorant ainsi la liquidité et l'expérience utilisateur.