Anatomie d’une architecture modulaire de rollup

Couche d'exécution : EVM, WASM, VMs personnalisées

Les environnements d'exécution des rollups contemporains se sont considérablement diversifiés, dépassant largement la compatibilité avec l'Ethereum Virtual Machine (EVM). Si l’EVM reste le choix par défaut pour de nombreux déploiements en raison de la familiarité des développeurs et de la richesse des outils disponibles, de nouveaux frameworks proposent de plus en plus des machines virtuelles reposant sur WASM, ou des solutions hybrides telles que les zkEVM et VMs personnalisées. Ces alternatives répondent aux limitations de l’EVM en permettant un débit supérieur, la prise en charge de plusieurs langages de programmation ou des systèmes de preuves cryptographiques optimisés. Par exemple, certaines solutions offrent désormais des environnements EVM+WASM intégrés, permettant aux développeurs d’écrire des contrats en Solidity ou en Rust tout en bénéficiant de modèles d’exécution avancés et de gains de performance notables.

Des innovations comme DTVM introduisent des architectures de machines virtuelles déterministes qui permettent une exécution des contrats nettement plus rapide, une compatibilité avec plusieurs architectures de jeu d'instructions (ISA) et des chaînes de compilation JIT déterministes. Ces architectures hybrides doublent généralement la vitesse d'exécution par rapport aux chaînes reposant uniquement sur l'EVM, tout en préservant la compatibilité ABI avec l'écosystème Ethereum.

Séquenceurs : centralisés, décentralisés et mutualisés

Les séquenceurs sont essentiels pour ordonner et regrouper les transactions au sein des rollups. Le modèle classique s’appuie sur des séquenceurs centralisés, qui assurent un débit élevé et une gestion aisée, mais exposent les rollups à des risques de censure et à la concentration du MEV (Maximal Extractable Value). De plus en plus de projets optent pour la décentralisation, en orientant la fonction de séquençage vers des rollups « based », où l’autorité de séquençage est progressivement transférée à des ensembles de validateurs ou à des réseaux de proposeurs connectés aux protocoles de couche 1.

Les séquenceurs mutualisés s’imposent comme un troisième modèle émergent en 2025, permettant à plusieurs rollups de s'appuyer sur un réseau de séquençage décentralisé commun. Ce dispositif vise à faciliter la composabilité inter-rollups tout en allégeant les coûts et la complexité opérationnelle liés à la gestion d’un séquençage autonome pour chaque rollup. Des projets comme Astria ou Espresso illustrent ces réseaux de séquençage mutualisés, et les premières études commencent à évaluer leur incidence sur la coordination du MEV et la rentabilité de l’arbitrage.

Couches de disponibilité des données (DA) : Celestia, EigenDA, Avail

Les couches de disponibilité des données sont fondamentales dans les architectures modulaires de rollups, car elles dissocient le stockage et la garantie de disponibilité des données de la couche d’exécution. Celestia a été pionnière dans la proposition d'une blockchain modulaire offrant des services de consensus et de couche DA sans logique d’exécution, et recourant à l’échantillonnage de disponibilité des données pour permettre aux clients légers de vérifier les blocs sans téléchargement intégral. Ce modèle assure un débit élevé (par exemple, des blocs de plusieurs mégaoctets par seconde) et une scalabilité que les couches d’exécution seules ne peuvent fournir.

EigenDA s'appuie sur Ethereum via la technologie de restaking d’EigenLayer, héritant de la sécurité d’Ethereum tout en offrant la couche DA comme service. Elle adopte l’encodage par effacement et des engagements cryptographiques pour garantir une couche DA sécurisée et à haut débit, à un coût bien inférieur à la publication directe sur Ethereum. Développée par Polygon, Avail propose une couche DA indépendante de toute chaîne, optimisée pour les rollups de différents écosystèmes. Elle dissocie la couche DA du consensus, prend en charge l’échantillonnage pour la vérification par clients légers et vise l’interopérabilité entre réseaux de rollups.

Règlement et interopérabilité : publication des preuves sur les chaînes L1

Le règlement correspond au processus de finalisation de l’état d’un rollup sur une chaîne de couche 1, impliquant souvent la publication d’engagements d’état ou de preuves sur une L1 telle qu’Ethereum. Les rollups optimistes se fondent sur des preuves de fraude pour contester les états invalides durant une fenêtre de contestation, tandis que les ZK rollups produisent une vérification cryptographique immédiate à travers des preuves de validité. Ces deux méthodes établissent la confiance et la garantie de règlement sur la couche de base, assurant consensus et sécurité indépendants des rollups déployés par-dessus.

L’infrastructure de pontage relie les rollups aux actifs des utilisateurs et aux réseaux externes. Les ponts doivent garantir le transfert sécurisé des tokens ou données entre chaînes, et s’alignent en général sur le système de preuve et la couche DA du rollup. Le règlement s’imbrique étroitement dans les protocoles de pontage, de sorte que les transferts enregistrés sur le rollup soient reconnus et finalisés sur la chaîne cible. Ces liaisons reposent sur des contrats on-chain et des solutions off-chain afin d’assurer la confiance et la continuité des opérations.

Modèles de sécurité : preuves de fraude, preuves de validité, sécurité restakée

La sécurité des rollups modulaires repose sur les systèmes de preuve et la superposition des couches de règlement. Les rollups optimistes s’appuient sur des preuves de fraude, permettant de contester les transitions d’état erronées dans un délai imparti, ce qui permet de révoquer les transactions invalides avant leur finalité. À l’inverse, les ZK rollups transmettent des preuves de validité qui garantissent cryptographiquement la correction avant l’inclusion, assurant ainsi une finalité quasi instantanée et une forte résilience aux manipulations d’état.

Au-delà des types de preuves, certains rollups recourent à des modèles de sécurité restakée via les Actively Validated Services (AVS) d’EigenLayer. Ce mécanisme permet à des ensembles de validateurs de restaker leurs actifs sur Ethereum pour étendre les garanties de sécurité aux couches de disponibilité des données (DA) et aux environnements d’exécution. Ce schéma offre des garanties de sécurité modulaires qui se calquent sur la confiance d’Ethereum, tout en maintenant la souplesse de déploiement et d’évolution des rollups. En choisissant adéquatement les systèmes de preuve, les fournisseurs de couche DA et les modèles de staking des validateurs, les équipes peuvent adapter leur stack rollup modulaire en fonction des compromis souhaités entre rapidité de finalité, degré de décentralisation, hypothèses de confiance et maîtrise des coûts.