Qu'est-ce qu'un séquenceur dans un rollup Layer 2 et quel est son rôle ?

Comprendre le rôle d'un séquenceur dans les cumuls de couche 2

1. Un séquenceur est un composant essentiel dans de nombreuses solutions de cumul de couche 2 (L2), en particulier dans les cumuls optimistes et zk. Il agit comme une entité centralisée ou semi-centralisée chargée de commander les transactions avant qu'elles ne soient regroupées et soumises à la blockchain de couche 1 (L1), comme Ethereum. Contrairement aux validateurs décentralisés sur L1, les séquenceurs traitent les transactions des utilisateurs hors chaîne, réduisant considérablement la congestion et les frais de gaz.

2. Le rôle principal du séquenceur est le séquençage des transactions. Lorsque les utilisateurs soumettent des transactions à un réseau L2, celles-ci sont d'abord reçues par le séquenceur, qui les organise dans un ordre spécifique. Cette liste ordonnée constitue la base du prochain lot qui sera finalement validé sur la chaîne principale. En centralisant temporairement cette fonction, le système atteint un débit plus élevé et des délais de confirmation plus rapides par rapport à l'attente d'une décentralisation complète à chaque étape.

3. Une fois les transactions séquencées, le séquenceur les exécute localement et met à jour l'état L2 en conséquence. Il génère ensuite un engagement cryptographique, tel qu'une racine d'état ou une preuve de validité, représentant le nouvel état après traitement du lot. Ces données sont ensuite publiées sur la blockchain L1, garantissant que le calcul hors chaîne reste vérifiable et sécurisé par la couche de base sous-jacente.

4. En plus de l'ordre et de l'exécution, le séquenceur sert souvent de fournisseur de finalité rapide. Les utilisateurs reçoivent un retour immédiat une fois que leur transaction est incluse par le séquenceur, même si le règlement final intervient plus tard sur L1. Cette fonctionnalité améliore l'expérience utilisateur, permettant des interactions quasi instantanées avec les dApps tout en bénéficiant du modèle de sécurité d'Ethereum au fil du temps.

5. Malgré ses avantages en termes de performances, le recours à un séquenceur soulève des problèmes de centralisation. Si une seule entité contrôle le séquenceur, elle pourrait potentiellement censurer les transactions, les réorganiser à des fins lucratives (par exemple via MEV) ou se déconnecter, perturbant ainsi le service. Pour atténuer ces risques, de nombreux projets L2 travaillent activement à la mise en place de mécanismes de séquençage décentralisés utilisant des protocoles de consensus ou des schémas de commande équitables comme le FIFO ou le cryptage à seuil.

Principales responsabilités d'un séquenceur

1. Collecter les transactions entrantes des utilisateurs sur le réseau L2 et les placer dans un pool de mémoire temporaire. Ces transactions incluent les transferts de jetons, les appels de contrats intelligents et les retraits.

2. Déterminer l'ordre exact dans lequel les transactions sont exécutées. Cet ordre a un impact sur les transitions d'état et peut influencer les résultats dans des environnements concurrentiels tels que les échanges décentralisés ou les monnaies NFT.

3. Exécuter les transactions par rapport à l'état L2 actuel pour calculer la racine de l'état résultant. Cette étape garantit la cohérence et prépare les données pour une éventuelle vérification sur L1.

4. Regrouper plusieurs transactions en un seul lot et générer un résumé compressé. Ce résumé comprend le minimum de données nécessaires pour reconstruire ou vérifier le changement d'état, optimisant ainsi la rentabilité lors de la publication sur Ethereum.

5. Soumission du lot à la blockchain L1 via un contrat intelligent désigné. Après soumission, les données font partie de l'enregistrement immuable, ancrant l'intégrité des opérations L2 à la sécurité de la couche de base.

Compromis impliquant des séquenceurs centralisés

1. Performance vs décentralisation : les séquenceurs centralisés offrent un traitement à grande vitesse et des confirmations à faible latence mais font des compromis sur la décentralisation. Ce compromis permet aux déploiements précoces de fournir des solutions évolutives tout en reportant la décentralisation complète aux phases ultérieures.

2. Risques de censure : Un séquenceur dominant peut retarder ou exclure certaines transactions, notamment celles impliquant des adresses sanctionnées ou des protocoles concurrents. Des politiques d’inclusion transparentes et une surveillance communautaire contribuent à réduire ces risques.

3. Extraction MEV : les séquenceurs ont un pouvoir important pour manipuler l'ordre des transactions à des fins financières. Sans garde-fous, cela conduit à des avantages injustes et à une confiance réduite dans le système. Des techniques telles que le partage MEV ou les pools de mémoire cryptés sont à l'étude pour résoudre ce problème.

4. Point de défaillance unique : si le nœud séquenceur tombe en panne ou perd la connectivité, le traitement des transactions s'arrête jusqu'à ce que des mesures de redondance entrent en vigueur. Certains réseaux déploient des séquenceurs de secours ou des modes de secours pour maintenir la disponibilité.

5. Progrès vers la décentralisation : des projets comme Optimism et Arbitrum évoluent vers des modèles de séquençage sans autorisation ou basés sur le consensus. Celles-ci visent à préserver les performances tout en répartissant le contrôle entre plusieurs participants, s’alignant plus étroitement sur les idéaux de la blockchain.

Foire aux questions

Que se passe-t-il si un séquenceur se déconnecte ? Lorsqu'un séquenceur ne répond plus, les nouvelles transactions ne peuvent pas être traitées ou confirmées sur le réseau L2. Cependant, la plupart des systèmes permettent aux utilisateurs de forcer l'inclusion de transactions directement sur L1 après un délai d'attente, garantissant ainsi la résistance à la censure malgré des pannes temporaires.

Tout le monde peut-il devenir séquenceur dans les réseaux L2 actuels ? Dans la plupart des implémentations existantes, les séquenceurs sont exploités par les équipes de développement principales ou par des entités de confiance. La participation du public est limitée au début, bien que les feuilles de route à long terme incluent généralement des plans de séquençage ouvert et sans autorisation via des algorithmes de jalonnement ou de consensus.

Comment les séquenceurs gèrent-ils les frais de transaction ? Les séquenceurs perçoivent des frais auprès des utilisateurs pour l'inclusion de transactions par lots. Ces frais sont généralement bien inférieurs à ceux du L1 en raison d’une charge de calcul réduite. Les structures tarifaires varient selon le réseau, certains redistribuant une partie aux détenteurs de jetons ou finançant le développement de l'écosystème.

Les séquenceurs zk-rollup sont-ils différents des séquenceurs rollup optimistes ? Le rôle fondamental est similaire, mais les séquenceurs zk-rollup doivent également générer des preuves sans connaissance pour valider chaque lot avant sa soumission. Cela ajoute une surcharge de calcul mais permet une finalité instantanée sans période de test, distinguant ainsi leurs exigences opérationnelles.