Celestium & Quantum Gravity Bridge – Sommaire
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Introduction
Celestia par du postulat que les solutions de layer 2 apportés au réseau Ethereum seront éphémères due au nombre exponentiel d’applications construites dessus ainsi qu’à leur architecture et leur fonctionnement.
Quelques rappels
Avant de commencer cet article quelque peu technique, il est nécessaire de faire un rappel de certains termes qui seront utilisés dans celui-ci afin que vous ne soyez pas perdu.
- Seconde couche (layer 2 ou L2) :
Une Layer 2 est un type de solution de mise à l’échelle qui possède une couche d’exécution séparée (où le code s’exécute) qui hérite des garanties de sécurité et de la décentralisation du réseau sur lequel elle s’exécute, c’est-à-dire la couche principale (L1), Ethereum dans notre cas.
Les solutions de mise à l’échelle permettent d’améliorer les performances en augmentant le débit de transaction, elles permettent souvent d’améliorer le temps de finalité des transactions (quelques secondes ou quelques minutes VS ~13 minutes pour Ethereum 2.0).
- Volition :
Volition, une solution hybride de données on-chain /off-chain, qui permet aux utilisateurs de choisir dynamiquement où ils veulent que leurs données soient stockées.
- Data Availability (DA) :
Le concept de Data Availability ou disponibilité des données est une solution qui permet de faire en sorte que les nœuds soient certains que lorsqu’un nouveau bloc est produit, toutes les données de ce bloc ont effectivement été publiées sur le réseau.
Il s’agit d’un problème rencontré dans diverses stratégies de mise à l’échelle de la blockchain.
Elle répond au problème suivant : si un producteur de blocs ne publie pas toutes les données d’un bloc, personne ne peut détecter si une transaction malveillante est cachée dans ce bloc.
Les validiums sont des solutions de mise à l’échelle qui utilisent la disponibilité des données et le calcul hors chaîne pour améliorer le débit en traitant les transactions hors du réseau principal Ethereum. Comme les rollups nuls de connaissance (ZK-rollups), les validiums publient des preuves nulles de connaissance pour vérifier les transactions hors chaîne sur Ethereum.
Cela empêche les transitions d’état invalides et renforce les garanties de sécurité d’une chaîne de validium.
La solution Celestia
Pour rappel et sans rentrer dans les détails, Celestia est une blockchain (L1) utilisant la preuve d’enjeu (Proof of Stake) modulaire avec une architecture un peu particulière.
Habituellement les mécaniques de consensus et d’exécution des transactions sont combinées sur une même couche (Bitcoin, Ethereum 1.0, Solana etc.).
De son côté, Celestia adopte une architecture qui permet de séparer ces deux préceptes sur des couches différentes.
Dans cette structure, la vérification des données des blocs est le seul rôle du mécanisme de consensus qui, pour ce faire, utilise des preuves de disponibilité de données (data validity proof).
Les transactions sont alors exécutées hors chaine, réduisant fortement le travail des nœuds n’ayant plus besoin de les traiter pour vérifier la validité des blocs.
Des solutions apportées aux problématiques des rollups
Actuellement, les rollups Ethereum collectent les données de plusieurs transactions pour en faire un lot, ce lot est représenté sous la forme d’une seule transaction, postée sur Ethereum.
Cette transaction sur Ethereum inclut les données de transaction du rollup en tant que calldata, c’est-à-dire les données qui sont postées sur Ethereum, mais pas exécutées directement.
Cela peut devenir très coûteux rapidement due à des coûts associés à l’affichage de toutes ces calldata sur Ethereum, en raison de la capacité de données limitée sur le Layer 1.
De plus, le Prix des ressources sur Ethereum fait augmenter le coût du gaz à mesure que la demande d’espace de bloc augmente.
Ce qui offre un avantage sur le débit à Celestia fasse à Ethereum et sa tarification basée sur les octets plutôt que sur le calcule et le stockage. Celestia tire cet avantage du fait de gérer l’ordonnancement et la disponibilité des données de transaction.
La paire gagnante Celestia et Celestium
Pour rappel, un Celestium est une chaine de type Layer 2 sur Ethereum qui utilise Celestia pour la disponibilité des données et Ethereum pour le règlement et la résolution des litiges.
Comme indiqué précédemment, Celestia, en tant que chaîne L1, ne gère pas les calculs et agit uniquement comme une couche de données (Data Availability).
Voici une représentation d’un Celestium, qui utilisera Celestia comme couche de disponibilité des données :
En d’autres termes, voici comment fonctionnera la disponibilité des données sur Celestia :
- Les protocoles de deuxième couche (L2) d’Ethereum enverront leurs données de transactions vers Celestia
- Celestia, via ses validateurs de blocs, vérifiera la disponibilité des données en les validant dans des blocs sur la blockchain Celestia
- Celestia renverra ensuite des attestations de disponibilité des données vers Ethereum sous forme de racine Merkle signer par les validateurs de Celestia qui attesteront que les données sont disponibles sur Celestia
Le contrat Quantum Gravity Bridge vérifie les signatures de l‘attestation de disponibilité des données de Celestia. Ainsi, lorsque le contrat de la L2 sur Ethereum met à jour son état, plutôt que de s’appuyer sur les données de transaction envoyées sous forme de données d’appel (calldata) à Ethereum, il vérifie simplement que les données correctes ont été mises à disposition sur Celestia en interrogeant le bridge contract (qui fait la jonction) de disponibilité de donnée.
Le bridge contract renverra une réponse positive pour toute attestation valide qui lui a été précédemment relayée, sinon il renverra une réponse négative.
Les Celestiums fourniront une disponibilité des données à haut débit pour les L2 d’Ethereum avec un niveau de sécurité plus élevé que les autres techniques de disponibilité des données hors chaîne.
Également, grâce à l‘échantillonnage de la disponibilité des données, à mesure que le nombre de nœuds Celestia light contribuant à la disponibilité des données du réseau augmente, la taille de chaque bloc sur Celestia peut également augmenter sans compromettre la sécurité, l’évolutivité ou la décentralisation du réseau, ce qui en fait une solution très prometteuse.
Les différentes solutions de disponibilité de données (Data Availability)
Il existe aujourd’hui de nombreuses approches concernant la disponibilité des données hors chaine, néanmoins chacune doit faire des compromis entre l’évolutivité et la sécurité.
La disponibilité des données sur la chaîne pour les L2 est l’approche la plus sécurisée, car il n’y a aucun moyen pour que les données soient indisponibles sans corrompre la chaîne en question, mais comme nous avons pu l’observer cela entraine des couts élevés. C’est pour cela qu’il est souvent préférable d’utiliser une vérification de donnée hors chaine.
Voici quelques exemples de ces solutions of chain :
- Les Validiums sont un excellent exemple d’utilisation de la disponibilité des données hors chaîne. Les Validiums postent les données de transaction hors chaîne (dans de nombreux cas dans une base de données centralisée), mais postent les preuves dans la couche d’exécution d’Ethereum. Les validiums ne sont pas des Rollups parce qu’ils ne s’affichent pas sur le L1 et n’héritent donc pas de la sécurité d’Ethereum. L’affichage des données de transaction hors chaîne permet de réduire les coûts, car il évite les 16 gas par octet d’Ethereum
- Volitions est également intéressant, car il adopte une approche hybride dans laquelle il est possible pour les utilisateurs de choisir, pour chaque transaction, où leurs données sont postées, entre on et off-chain. Les Volitions permettent aux utilisateurs de choisir, sur une base par transaction, où leurs données sont postées, au détriment du coût (off-chain étant bon marché, on-chain étant cher). Les volitions, comparées aux validiums, héritent de la sécurité de l’Ethereum dans le cas où un utilisateur décide de poster ses données de transaction sur la chaîne et seraient considérées comme un rollup dans ce cas. En revanche, opter pour une solution off-chain admettrait un compromis pour la sécurité
Celestium en revanche offre une combinaison attrayante entre sécurité et évolutivité par rapport aux autres solutions. Celestia en tant que mécanisme de disponibilité des données hors chaîne peut être plus coûteux que les solutions traditionnelles de DA hors chaîne, en raison des coûts en gaz de la vérification des attestations de disponibilités des données sur Ethereum et des frais de données sur Celestia qui seront décidés par un marché de frais. Cependant, les garanties de disponibilité des données sont plus élevées que les mécanismes de disponibilité des données hors chaîne basés sur un fournisseur centralisé ou un comité autorisé.
Étant donné que Celestia adopte Tendermint (hérité de Cosmos Network) avec la preuve d’enjeu et prévoit d’avoir un groupe important et sans permission de stakers sur le réseau, une attestation incorrecte peut être pénalisée par un slashing.
En outre Le Quantum Gravity Bridge de Celestia doit en théorie fournir une disponibilité des données hors chaîne évolutive et sécurisée aux L2 d’Ethereum.
Conclusion
Cet article est quelque peu technique, toutefois il est essentiel de comprendre l’importance de la disponibilité des données et plusieurs de ses aspects pour comprendre son impact dans le domaine.
Celestia est un projet encore jeune, mais très intéressant et pourrait représenter une des solutions omniprésentes dans un avenir proche.
En effet, la solution proposée par Celestia laisse entrevoir un avenir sans compromis entre sécurité, scalabilité et décentralisation.
Si vous souhaitez approfondir vos connaissances sur le sujet, voici quelques documents techniques :
Whitepaper sur les Preuves de fraude et de disponibilité des données
