L'équivalence des EVM expliquée

Qu'est-ce que l'équivalence EVM ?

L'équivalence EVM garantit qu'un réseau de couche 2 (L2) reflète entièrement la machine virtuelle Ethereum (EVM) telle qu'elle est décrite dans le document jaune Ethereum. Cette adhésion signifie que le réseau reproduit l'environnement d'exécution d'Ethereum sans introduire de modifications personnalisées.

Les L2 équivalentes à l'EVM s'intègrent de manière transparente aux outils et à l'infrastructure d'Ethereum, prenant en charge des outils de développement tels que Solidity et Hardhat, ainsi que des clients d'exécution tels que Geth et Besu. Cette compatibilité s'étend aux propositions d'amélioration d'Ethereum (EIP) dans les environnements réels, ce qui garantit une expérience de développement unifiée.

En adhérant à l'architecture d'Ethereum, les chaînes équivalentes à l'EVM héritent de la sécurité, de l'évolutivité et des effets de réseau d'Ethereum, fonctionnant indistinctement du réseau principal tout en augmentant sa capacité d'innovation et d'adoption.

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Types d'équivalence EVM

L'équivalence EVM est classée en fonction de la mesure dans laquelle un réseau L2 reproduit l'environnement d'exécution d'Ethereum, en équilibrant la compatibilité et les optimisations de performance.

1. Type 1 : Ethereum-Equivalent
   Réplique entièrement les opcodes, les structures de données et les primitives cryptographiques d'Ethereum, permettant une intégration transparente avec les outils et les applications Ethereum sans modification.
2. Type 2 : EVM-Equivalent
   Conserve la fonctionnalité principale de l'EVM mais introduit des modifications mineures, telles que le remplacement des fonctions de hachage ou des arbres d'état, afin d'optimiser la génération de preuves. Ces ajustements peuvent avoir un impact sur la compatibilité avec les données historiques et les outils avancés.
3. Type 3 : EVM-Compatible avec les ajustements de gaz
   Modifie les coûts du gaz pour des opérations spécifiques afin de simplifier la génération de preuves et d'améliorer l'efficacité. Cela peut perturber les applications reposant sur le modèle de tarification du gaz d'Ethereum.
4. Type 4 : Partiellement équivalent à l'EVM
   Apporte des changements significatifs, tels que la suppression des précompilations ou la modification de la logique d'exécution, nécessitant la réécriture des applications et réduisant la compatibilité avec les outils natifs d'Ethereum.

Ces catégories illustrent les compromis entre la fidélité à l'architecture d'Ethereum et l'optimisation des performances pour la mise à l'échelle.

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Exemples de chaînes équivalentes EVM

Voici quelques-unes des principales chaînes de couche 2 qui figurent parmi les plus importants rollups d'équivalent EVM sur Ethereum :

• Optimisme: Construit sur la pile OP, Optimism met pleinement en œuvre la sémantique des opcodes d'Ethereum, le comptage du gaz et les structures de données, garantissant la compatibilité avec l'outillage Ethereum et le déploiement inaltéré des contrats intelligents.
• Arbitrum Orbit: Arbitrum Orbit utilise Geth comme client d'exécution, conservant le comportement des opcodes d'Ethereum et le traitement des transactions. Son système anti-fraude valide les transactions hors chaîne tout en préservant la compatibilité avec les outils natifs d'Ethereum.
• Linea: Linea reflète les spécifications du papier jaune d'Ethereum, reproduisant la sémantique des opcodes et les primitives cryptographiques comme Keccak, permettant le déploiement direct des contrats intelligents d'Ethereum sans modifications.
• Taiko: Un rollup zkEVM, Taiko exécute le bytecode Ethereum dans zk-proofs tout en conservant les structures de données et le hachage natifs d'Ethereum, assurant un alignement complet avec l'environnement d'exécution d'Ethereum.
• Parchemins: Scroll implémente zkEVM en exécutant du bytecode Ethereum non modifié avec des primitives cryptographiques natives, permettant un déploiement transparent à l'aide d'outils Ethereum tels que Hardhat et Truffle.

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Les inconvénients de l'équivalence de l'EVM

L'équivalence EVM limite la flexibilité dans l'optimisation des performances ou de l'évolutivité en adhérant strictement à l'architecture d'Ethereum. 

Les composants tels que le hachage Keccak et les essais Merkle Patricia, bien qu'ils fassent partie intégrante d'Ethereum, ne sont pas optimaux pour les preuves à zéro connaissance, ce qui ralentit la génération de preuves et augmente la charge de calcul, en particulier dans les implémentations zkEVM.

Le maintien de l'équivalence complique également les mises à niveau. La mise en œuvre de systèmes à l'épreuve de la fraude ou l'intégration de nouvelles propositions d'amélioration d'Ethereum (EIP) nécessite des efforts supplémentaires pour assurer une compatibilité totale. Cette complexité supplémentaire peut ralentir le développement et augmenter les demandes de ressources par rapport aux architectures optimisées pour des cas d'utilisation spécifiques.

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L'avenir de la mise à l'échelle des équivalents EVM

L'équivalence EVM est au cœur de la feuille de route du rollup d'Ethereum, les zkEVMs menant les efforts d'évolutivité. Les zkEVM de type 1 répliquent entièrement Ethereum mais sont confrontés à des inefficacités dans la génération de preuves en raison de composants non adaptés à ZK tels que le hachage Keccak. Les progrès en matière de parallélisation et de matériel spécifique à la ZK seront essentiels pour relever ces défis.

À court terme, les zkEVM de type 2 et 2.5 offrent un équilibre pratique entre performance et compatibilité. Des projets tels que Scroll démontrent que ces approches permettent des preuves plus rapides tout en s'intégrant à l'infrastructure existante, ouvrant ainsi la voie à une adoption plus large et à des solutions de mise à l'échelle à long terme.

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Résultat final

L'équivalence EVM consiste à trouver un équilibre entre la compatibilité avec Ethereum et le besoin d'évolutivité. 

Les solutions de type 1 offrent une fidélité parfaite mais se heurtent à des inefficacités dans la génération des preuves, tandis que les solutions de type 2 et au-delà apportent des changements pragmatiques pour optimiser les performances. 

Chaque niveau reflète des compromis en matière de vitesse, de compatibilité et d'alignement de l'écosystème. À mesure que l'espace mûrit, ces innovations façonneront l'avenir de l'évolution d'Ethereum et redéfiniront ce qui est possible pour les réseaux décentralisés.