Les blockchains promettent de révolutionner tous les domaines, des services financiers (DeFi) à Internet (Web3). Mais dans leur état actuel, la plupart d’entre elles sont encore trop lentes et coûteuses pour une utilisation grand public. Alors que les transactions Visa sont traitées à un coût fixe en une fraction de seconde, les transactions Ethereum peuvent prendre plusieurs minutes à traiter pendant les périodes de congestion avec des coûts imprévisibles.
Heureusement, les développeurs de blockchain travaillent sur des moyens de surmonter ces goulots d’étranglement. Les améliorations de la couche 1, telles qu’Ethereum 2.0, promettent d’accélérer les transactions. Parallèlement, les solutions de mise à l’échelle de la couche 2, comme les rollups et les canaux d’état, éliminent la congestion en déplaçant les transactions hors des blockchains primaires pour les traiter plus rapidement et à moindre coût.
Les ZK-rollups sont devenus un favori dans la communauté crypto grâce à leur approche décentralisée et à leur focalisation sur la confidentialité – et ils pourraient devenir plus populaires avec l'essor des zkEVM.
Évolutivité 101
Vitalik Buterin décrit les défis de la blockchain comme «trilemme blockchain.” Ce terme fait référence aux compromis entre sécurité, évolutivité et décentralisation. En bref, l’idée est que toute amélioration de l’évolutivité sacrifiera la décentralisation ou la sécurité. Par exemple, un intermédiaire centralisé pourrait accélérer les transactions mais nuire à la décentralisation.
Ethereum et d’autres blockchains espèrent relever ces défis en modifiant les mécanismes de consensus et en introduisant des concepts tels que le « sharding ». Par exemple, le sharding diviserait la blockchain en parties individuelles appelées « shards ». Chaque shard aurait son propre état et son propre historique de transactions, ouvrant la porte au traitement parallèle des transactions.
Outre ces modifications de « couche 1 », les solutions de « couche 2 » introduisent des capacités de traitement hors chaîne. Par exemple, les rollups optimistes et zk traitent des lots de transactions hors chaîne avant de les réintroduire sous la forme d'une seule transaction « enroulée ». Les canaux d'état utilisent des canaux de communication bidirectionnels entre les participants pour confirmer les transactions.
Que sont les ZK-Roll Ups ?
Les cumuls à connaissance nulle (ZK) regroupent les transactions pour améliorer le débit d'une blockchain tout en réduisant les coûts de transaction. Avec la prise en charge des transferts instantanés, sécurisés et décentralisés, l'approche répond aux problèmes d'évolutivité de la blockchain sans succomber au trilemme de la blockchain (bien qu'elle soit plus coûteuse en termes de calcul que d'autres).
Voici comment ils fonctionnent un peu plus en détail :
- Un utilisateur envoie une transaction à un contrat intelligent zk-rollup sur le réseau principal Ethereum.
- L'opérateur zk-rollup exécute la transaction dans un environnement hors chaîne.
- L'opérateur génère une preuve cryptographique validant les transactions exécutées correctement sans révéler les données réelles de la transaction.
- L'opérateur soumet la preuve au contrat intelligent zk-rollup.
- Si valide, le contrat zk-rollup est mis à jour pour refléter le nouvel état.
Le secret de son succès réside dans la preuve cryptographique. Bien que les mathématiques soient complexes, vous pouvez visualiser l'approche globale comme une série de tests. Supposons que quelqu'un prétend être le meilleur boulanger du monde, mais qu'il ne fournisse pas de recette pour vérifier cette affirmation. Il pourrait vous prouver qu'il est le meilleur boulanger en effectuant une série de tests de goût sans révéler sa recette.
Les zkEVM accélèrent l'adoption
Les rollups ZK représentent juste ~ 1 milliards de dollars du système 30 + milliards de dollars de la valeur totale verrouillée (TVL) dans Ethereum – soit environ 3 % du marché total. Les solutions les plus populaires incluent zkSync Era et dYdX, bien que Starknet, Loopring et d'autres protocoles restent également populaires.
Cependant, les zk-rollups sont confrontés à quelques obstacles pour une adoption plus généralisée. Tout d'abord, de nombreux passionnés de crypto espèrent Ethereum 2.0 Cela éliminera la nécessité de telles solutions (bien que ces changements n'aient que peu d'impact sur les prix du gaz). Deuxièmement, jusqu'à récemment, la plupart des solutions zk-rollup n'étaient pas compatibles avec EVM, ce qui les rendait peu utiles pour la plupart des cas d'utilisation d'Ethereum.
L'essor des zkEVM, ou zk-rollups compatibles EVM, pourrait aider les zk-rollups à conquérir davantage de parts de marché. Ces solutions prennent en charge les contrats intelligents et les dApps tout en réduisant les coûts de gaz et en augmentant le débit du réseau Ethereum. Mieux encore, les développeurs peuvent facilement migrer leurs contrats intelligents vers les zkEVM sans réécrire complètement leurs applications.
Il existe plusieurs types de zkEVM en cours de développement :
- Tapez 1 – Les zkEVM de type 1 s'efforcent d'être entièrement compatibles avec Ethereum sans altérer le cœur d'Ethereum. Cependant, la pureté a pour prix des temps de preuve plus longs, ce qui les rend moins efficaces que les autres types. Exemple : Scroll zkEVM.
- Tapez 2 – Les zkEVM de type 2 équilibrent la compatibilité avec de légères modifications pour améliorer les temps de preuve. Bien que la plupart des dApps Ethereum fonctionnent avec elles, elles pourraient nécessiter de légères modifications pour améliorer les performances. Exemple : Optimisme.
- Tapez 2.5 – Les zkEVM de type 2.5, également appelés zkEVM équivalents au gaz, réduisent les délais d'exécution des opérations dans les cas les plus défavorables en augmentant les coûts du gaz pour certaines opérations. Bien que plus coûteuse, cette approche est moins risquée que des modifications plus profondes de l'EVM.
- Tapez 3 – Les zkEVM de type 3 font des compromis pour améliorer les temps de preuve et sont plus faciles à développer. Bien que la plupart des applications fonctionnent toujours, certaines peuvent nécessiter une réécriture pour devenir compatibles avec la zkEVM. Exemple : Polygon zkEVM.
- Tapez 4 – Les zkEVM de type 4 compilent le code source des contrats intelligents directement en ZK-SNARK, ce qui permet d'obtenir des temps de preuve très rapides. Cependant, cela introduit davantage d'incompatibilité avec certaines applications, car les adresses de contrat peuvent ne pas correspondre à celles de l'EVM et peuvent ne pas prendre entièrement en charge le bytecode de l'EVM. Par exemple : zkSync Era.
Polygon et zkSync ont lancé les premières solutions zkEVM fin mars 2023. Bien que les deux solutions disposent d'une longue liste de projets cryptographiques qui prévoient de faire le changement, les deux équipes ont mis en garde contre l'utilisation de ces premières versions avec prudence. Elles peuvent subir des difficultés de développement et des mises à niveau de sécurité avant de devenir des solutions pleinement viables.
Alternatives aux ZK-Rollups
Les rollups ZK peuvent être l'approche privilégiée pour sa sécurité et sa confidentialité, mais ils ne sont pas les seuls approche de la mise à l'échelle des blockchains – les rollups optimistes restent une alternative viable.
Les cumuls optimistes supposent que toutes les transactions de couche 2 sont valides, sauf si elles sont contestées et prouvées erronées par un validateur, d'où le nom « optimiste ». Grâce à une période de contestation intégrée, les contestataires disposent de plusieurs jours pour soumettre une preuve de fraude afin de contester un ensemble de transactions. Si la preuve de fraude est valide, elle annule la transaction et évalue une pénalité pour le validateur malveillant.
Bien que les rollups optimistes soient plus matures sur le plan technologique, ils souffrent de certaines lacunes critiques par rapport aux rollups zk. Le recours à des validateurs tiers signifie que des acteurs malveillants peuvent voler des fonds si aucun nœud honnête ne conteste les transactions invalides. Et les transactions elles-mêmes sont nécessairement transparentes, ce qui sacrifie une partie de la confidentialité.
Conclusion
L'évolutivité reste un obstacle majeur à une adoption plus large de la technologie blockchain. Bien que de nombreuses blockchains apportent des améliorations structurelles, les solutions de couche 2 pourraient être la solution la plus efficace à court terme. Et les zk-rollups sont l'option la plus favorable à la cryptographie qui privilégie et préserve la décentralisation et la sécurité.
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