Comment fonctionne Taiko

Le protocole Taiko, tel qu'illustré dans ce document:https://taiko.mirror.xyz/y_47kIOL5kavvBmG0zVujD2TRztMZt-xgM5d4oqp4_Y

Taiko est un cumul de preuves à divulgation nulle de connaissance (ZK-Rollup) qui traite les données de transaction hors chaîne, puis les vérifie sur la chaîne à l’aide de preuves à divulgation nulle de connaissance, réduisant ainsi la charge de calcul sur le réseau principal Ethereum et permettant des transactions plus rapides et moins chères.

Ce protocole utilise un réseau d'auteurs et de validateurs sans autorisation et décentralisé, où n'importe qui peut participer à la proposition de blocs ou à la génération de preuves.

En résumé, les étapes sont les suivantes :

1. Proposition de bloc :Le proposant collecte les transactions, les regroupe en un bloc et les soumet au contrat TaikoL1 sur Ethereum. Le contrat stocke les métadonnées du bloc et attend sa validation.
2. Validation des blocs : Une fois qu’un bloc est proposé, le prouveur le vérifie hors chaîne et génère une preuve à divulgation nulle de connaissance pour confirmer que les transactions du bloc sont valides. Cette preuve est ensuite renvoyée au réseau principal d’Ethereum.
3. Confirmation de blocage : Une fois que la vérification a été effectuée, le bloc est considéré comme confirmé et les changements d'état sont reflétés dans le réseau Layer 2.
   Cette série d’étapes permet de s’assurer que la chaîne de couche 2 est synchronisée avec Ethereum et que les transactions sont authentiques et valides.

Les proposants sont responsables de la collecte des transactions et de la soumission des blocs au contrat TaikoL1 sur Ethereum, tandis que les prouveurs génèrent des preuves à divulgation nulle de connaissance pour valider ces blocs. Ce modèle participatif ouvert démocratise le réseau tout en renforçant sa résilience en répartissant la responsabilité entre un large éventail de participants.

Caractéristiques techniques

Équivalent Ethereum

Taiko est entièrement compatible avec la machine virtuelle Ethereum (EVM), ce qui signifie que les développeurs peuvent déployer des applications existantes basées sur Ethereum sur Taiko sans défis complexes. Cette compatibilité s'étend à l'infrastructure Ethereum plus large, y compris les logiciels de nœud et les structures de données. La plateforme utilise une version modifiée du client Geth Ethereum pour garantir l'utilisation des mêmes algorithmes de hachage, schémas de signature et structures de stockage, ce qui facilite l'intégration et réduit au minimum la nécessité d'une révision supplémentaire ou d'outils supplémentaires.

L'importance équivalente d'Ethereum réside dans le fait qu'il permet à Taiko de s'intégrer à l'écosystème existant d'Ethereum, y compris son infrastructure et ses outils de développement, garantissant une adoption et une mise en œuvre faciles de toute mise à jour du protocole Ethereum, maintenant la synchronisation entre les deux réseaux, simplifiant le processus de développement de la migration d'Ethereum vers Taiko, tout en favorisant une adoption généralisée du protocole Taiko dans l'ensemble de la communauté Ethereum.

Participation sans licence

Taiko met l'accent sur la décentralisation grâce à son architecture sans licence, où les propositions de blocs et les preuves sont ouvertes à tous les participants, ce qui signifie que n'importe qui peut devenir proposant ou prouveur dans le réseau Taiko.

La décentralisation de ces rôles est en outre soutenue par l’utilisation par Taiko d’un validateur Ethereum pour l’ordre des transactions. Cette méthode, appelée basée sur le tri, hérite de la fiabilité et de la vivacité d’Ethereum, garantissant que le réseau fonctionne de manière transparente et impartiale.

Coût-efficacité

Taiko atteint une rentabilité en traitant les transactions hors chaîne sur un réseau de couche 2, réduisant ainsi sa dépendance au réseau principal d’Ethereum. Le protocole ne soumet que les preuves cryptographiques nécessaires à Ethereum, minimisant ainsi la quantité de données à traiter sur la chaîne. Cette approche réduit les frais de transaction, ce qui rend Taiko particulièrement adapté aux transactions à haute fréquence et de faible valeur.

La réduction des coûts est un facteur important pour pousser Taiko à adopter, car cela résout un défi majeur auquel est confronté Ethereum: les frais de gaz élevés.

Sécurité et décentralisation

Taiko hérite du modèle de sécurité d'Ethereum en utilisant son ensemble de validateurs pour ordonner les transactions, cette architecture garantit que toutes les données nécessaires à la reconstruction de l'état actuel du réseau sont publiquement disponibles sur Ethereum, ce qui maintient l'intégrité du réseau et permet à quiconque de vérifier la validité des transactions.

La technologie de preuve de connaissance nulle (ZK-SNARKs) utilisée dans Taiko renforce la sécurité du réseau, garantissant la vérification des transactions sans divulguer d'informations sensibles. Cette méthode empêche les fuites de données tout en maintenant la nature décentralisée du réseau.

L’architecture de Taiko

L'architecture de Taiko est composée de plusieurs composants qui garantissent ensemble la fonctionnalité et la sécurité du réseau :

1. Contrat TaikoL1 :Déployé sur le mainnet Ethereum, le contrat gère la soumission et la validation des blocs proposés par les nœuds Taiko. Il stocke le bloc proposé et les preuves correspondantes, garantissant que toutes les données nécessaires à la reconstruction de l’État sont accessibles au public.
2. Contrat TaikoL2 :Déployé sur le réseau Taiko Layer 2, ce contrat gère l'état de la couche 2 et assure la synchronisation avec Ethereum en stockant la dernière racine d'état de bloc Ethereum.
3. Proposant:Ces participants collectent des transactions à partir du réseau de couche 2 et proposent l'ajout de blocs à la blockchain. Les proposants sont récompensés en fonction des frais de transaction inclus dans les blocs proposés.
4. Validateur : Le prouveur génère une preuve de connaissance nulle pour le bloc proposé, puis la soumet au contrat TaikoL1 pour vérification. La première preuve de bloc valide est acceptée et le prouveur est récompensé.
5. Noeud :Les nœuds Taiko exécutent les transactions de données sur la chaîne, gèrent l'état de la chaîne Rollup et veillent à ce que le réseau reste synchronisé. Ces nœuds aident les proposants et les validateurs à remplir leurs rôles.
6. Services de messagerie et de signalisation inter-chaînes : L'architecture de Taiko prend en charge la transmission sécurisée de messages inter-chaînes entre les réseaux de couche 2 et Ethereum. Cela est réalisé grâce à des preuves de Merkle et une synchronisation des racines d'état, permettant une communication fiable de messages et de mises à jour d'état entre les deux chaînes.
   Cette conception réduit la charge du réseau principal d'Ethereum et augmente le débit des transactions sans compromettre la sécurité ou la décentralisation.

ZK-EVM

ZK-EVM (Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine) est important pour l’architecture de Taiko car il réplique les fonctionnalités de la machine virtuelle Ethereum et garantit que tous les opcodes Ethereum sont pris en charge. Il génère des preuves cryptographiques (ZK-SNARKs) pour vérifier les transactions sans révéler les détails des transactions, tout en restant compatible avec Ethereum tout en maintenant des normes de sécurité et de confidentialité élevées.

Nœud de cumul Taiko L2

Le noeud Taiko L2 Rollup récupère les données de transaction du réseau Ethereum Layer 1 et les traite sur Layer 2, gérant l'exécution des transactions sur le réseau Taiko Layer 2. Ce noeud utilise une version forkée du client Ethereum Geth, garantissant l'utilisation du même algorithme de hachage, schéma de signature et structure de données, renforçant ainsi la compatibilité et l'interopérabilité avec l'écosystème Ethereum. Le noeud gère l'état de la chaîne Rollup, garantissant l'exécution des transactions de manière déterministe et sécurisée.

Protocole Taiko

Le protocole Taiko gère le fonctionnement du réseau Taiko, définit les règles de traitement des transactions et les rôles des participants, et maintient la transparence et la décentralisation.

Proposant, validateur et opérateur de nœud

Le proposant est responsable de la construction des blocs Rollup à partir des transactions Layer 2 et de leur soumission au réseau principal Ethereum. Les validateurs génèrent des preuves ZK-SNARK pour vérifier les transactions dans ces blocs. Ces deux rôles sont ouverts à tous les participants, soutenant la nature décentralisée et sans permission de Taiko. Les opérateurs de nœuds exécutent des nœuds Taiko pour synchroniser le réseau et maintenir la cohérence de la chaîne Rollup. Ces rôles sont essentiels au fonctionnement de l'architecture Taiko, garantissant un traitement sécurisé et efficace des transactions.

Défis et compromis

Implémenter ZK-EVM dans Taiko reste toujours un défi, en particulier en ce qui concerne l'efficacité de la vérification des transactions utilisant ZK-SNARKs.

À l'origine, la machine virtuelle Ethereum n'était pas conçue pour l'environnement à connaissance nulle, ce qui entraîne une certaine inefficacité. Pour résoudre ces problèmes, Taiko a apporté des ajustements spécifiques au protocole Ethereum, tels que la restructuration des frais de gaz et la limitation de certaines fonctionnalités EVM. Ces modifications sont nécessaires pour équilibrer la compatibilité et les besoins de génération de preuves efficaces.

Il existe encore un compromis lié au coût de disponibilité des données : publier toutes les données de transaction sur Ethereum pour atteindre la disponibilité des données est très coûteux, mais Taiko atténue cette situation en utilisant une technique de compression des données.

Le projet Taiko vise à renforcer la compatibilité avec les contrats intelligents existants sur Ethereum, à améliorer l'efficacité des preuves de connaissance nulle (ZK) et à explorer les fonctionnalités d'interopérabilité inter-chaînes. Ces avancées visent à améliorer la scalabilité de Taiko, à réduire les coûts et à offrir de nouvelles opportunités aux développeurs et aux utilisateurs.

Qu’est-ce que la technologie ZK-Rollup ?

Taiko est construit sur la technologie de Rollup à preuve nulle (ZK-Rollup), dans le but d'étendre Ethereum en déplaçant les calculs hors chaîne tout en maintenant la disponibilité des données sur chaîne. Cette méthode utilise des preuves cryptographiques, en particulier des preuves de connaissance succinctes non interactives à zéro connaissance (ZK-SNARKs), pour vérifier la validité des transactions. Cela signifie que Taiko n'a besoin que de soumettre une preuve succincte pour prouver que la transaction a été correctement exécutée, sans avoir besoin de publier toutes les données de transaction sur Ethereum, réduisant ainsi la quantité de données à publier sur la chaîne.

Le principal avantage de ZK-Rollup réside dans sa capacité à compresser les données de transaction, ce qui permet d'augmenter le débit d'Ethereum. Cela est réalisé en regroupant plusieurs transactions en une seule preuve, puis en vérifiant cette preuve sur le réseau principal d'Ethereum.

La différence entre ZK-Rollup et d'autres solutions d'évolutivité (comme Optimistic Rollup) réside dans le fait qu'il ne dépend pas de preuves de fraude et qu'il a une finalité plus rapide car les preuves sont vérifiées immédiatement après leur soumission. Ils utilisent également des preuves récursives, où une preuve peut vérifier la validité d'une autre preuve. Cette approche permet d'achever la finalisation de plusieurs blocs avec une seule preuve, ce qui améliore encore l'évolutivité du réseau.

Cependant, ZK-Rollup est également confronté à des défis, en particulier en ce qui concerne la génération et la vérification des preuves, qui nécessitent des ressources de calcul importantes. Malgré ces défis, les avantages de ZK-Rollup en termes de scalabilité et de sécurité en font un élément essentiel de l'architecture Taiko.

Comprendre ZK-EVM, l'équivalent d'Ethereum

L'équivalent de Taiko sur Ethereum, la machine virtuelle ZK-EVM, vise à être entièrement compatible avec l'infrastructure existante d'Ethereum. Cette compatibilité signifie que tout contrat intelligent, outil ou application fonctionnant sur Ethereum peut être déployé sur Taiko sans modification. La ZK-EVM de Taiko prend en charge tous les codes d'opération d'Ethereum, ce qui garantit que les développeurs n'ont pas besoin de réécrire ou de ré-auditer leurs contrats lorsqu'ils passent à Taiko.

ZK-EVM fonctionne en exécutant des transactions hors chaîne, puis en soumettant les transitions d’état à Ethereum pour validation. Ce processus permet à Taiko de faire évoluer Ethereum tout en conservant la sécurité et la décentralisation du réseau principal, résolvant ainsi les inefficacités de l’exécution de la machine virtuelle Ethereum (EVM) dans les circuits ZK.

Au départ, l'EVM n'était pas conçue pour les preuves de connaissance nulle, donc Taiko a apporté quelques optimisations pour la rendre plus compatible avec ZK-SNARKs.

Ces optimisations comprennent la modification de la structure des frais de gaz et la limitation ou la suppression de certaines fonctionnalités EVM inefficaces dans l'environnement ZK. Malgré ces changements, Taiko parvient toujours à maintenir un haut niveau de compatibilité avec Ethereum, en faisant une solution pratique et efficace pour les développeurs cherchant à étendre leurs applications.

Les innovations et les caractéristiques techniques de Taiko

Taiko a introduit quelques innovations dans la solution Layer-2 qui la distinguent des autres. L’une d’entre elles consiste à mettre en œuvre ZK-Rollup tout en maintenant l’équivalence avec Ethereum. L’engagement de Taiko en faveur d’une compatibilité EVM totale permet aux développeurs de déplacer leurs dApps vers la couche 2 sans modification, ce qui facilite leur adoption et leur intégration. L’autre est l’utilisation de preuves récursives, qui augmentent considérablement le débit du réseau en permettant la finalisation de plusieurs blocs à l’aide d’une seule preuve. Cette approche améliore l’évolutivité et réduit le coût d’utilisation du réseau, ce qui le rend plus accessible aux utilisateurs.

points forts

• La technologie ZK-Rollup utilise une preuve cryptographique pour valider les transactions hors chaîne, améliorant ainsi la scalabilité et réduisant les coûts.
• ZK-EVM d'Ethereum équivalent : totalement compatible avec Ethereum, permet aux développeurs de déployer des dApp sans avoir à les modifier.
• Architecture de couche 2 : comprenant des nœuds Rollup, des proposants et des vérificateurs, les données de disponibilité sont conservées sur Ethereum pour garantir la transparence et la sécurité.
• Innovations : Inclut des preuves récursives pour augmenter le débit, une compatibilité EVM totale et une structure de réseau décentralisée et sans autorisation.
• Caractéristiques techniques: Se concentre sur le maintien de l'équivalence avec Ethereum tout en optimisant les preuves de zéro connaissance et la décentralisation.