ZK-Rollups : Comprendre la solution de scalabilité qui promet de révolutionner Layer 2

Le problème de scalabilité auquel font face les blockchains

L'adoption massive des crypto-monnaies a révélé une faiblesse fondamentale : la plupart des blockchains ne peuvent pas traiter les transactions assez rapidement. Lorsque le réseau est congestionné, deux choses se produisent inévitablement : les commissions explosent et l'expérience utilisateur se dégrade.

Il existe deux chemins pour résoudre cela. Les solutions de couche 1 modifient directement la blockchain ( comme le sharding sur Ethereum ), divisant la charge de travail. Les solutions de couche 2, en revanche, fonctionnent sur la blockchain existante, traitant les transactions hors chaîne et n'enregistrant ensuite que le résultat final. Les rollups sont l'implémentation la plus populaire de la couche 2.

Que sont les rollups et pourquoi existe-t-il deux types ?

Les rollups regroupent des centaines de transactions en une seule, réduisant considérablement la charge sur la blockchain de base. Cependant, il existe deux approches différentes :

Rollups optimistes ( comme Optimism, Arbitrum et opBNB) supposent que toutes les transactions sont légitimes par défaut. Pour les vérifier, elles attendent une période de contestation où le réseau peut contester des transactions suspectes. Cette méthode est plus simple à mettre en œuvre, mais introduit une latence.

ZK-rollups ( comme zkSync et Starknet ) fonctionnent de manière opposée : ils valident chaque transaction immédiatement en utilisant une technique cryptographique appelée Zero-Knowledge Proofs. Ils ne nécessitent pas de période d'attente, mais sont considérablement plus complexes à exécuter.

Zero-Knowledge Proofs : La technologie derrière les ZK-rollups

Les Zero-Knowledge Proofs (ZKP) sont des outils cryptographiques qui permettent de prouver qu'une chose est vraie sans révéler les détails de la manière dont elle est vraie. Une partie (le prouveur) démontre à une autre (le vérificateur) la véracité d'une affirmation en la maintenant complètement cachée.

Pour fonctionner correctement, tout ZKP doit répondre à trois caractéristiques :

1. Intégrité : Si l'affirmation est vraie et que les deux parties agissent correctement, la preuve confirmera toujours sa véracité.

2. Solidité : Un testeur malhonnête ne peut pratiquement pas tromper le vérificateur, sauf dans des circonstances extrêmement rares.

3. Connaissance nulle : L'aspect le plus important. À la fin, le vérificateur ne sait que si quelque chose est vrai, mais il n'obtient aucune information sur ce qu'il a testé.

Le processus fonctionne en trois étapes : d'abord, le testeur fournit un “témoin” (informations secrètes que lui seul connaît) ; ensuite, le vérificateur pose des questions aléatoires basées sur ce témoin ; enfin, le testeur répond correctement en démontrant qu'il possède l'information sans l'exposer.

Comment fonctionnent vraiment les ZK-rollups

Les ZK-rollups combinent des contrats intelligents en chaîne avec des machines virtuelles hors chaîne. Le contrat principal sur Ethereum stocke des blocs du rollup et gère les dépôts, tandis qu'un contrat vérificateur valide les preuves cryptographiques. Parallèlement, des ordinateurs hors chaîne exécutent des transactions de manière indépendante, générant des preuves qui sont ensuite présentées sur la chaîne de base.

L'avantage réside dans le fait qu'Ethereum ne se surcharge pas avec chaque minuscule transaction. Au lieu de cela, il reçoit des résumés compressés contenant toutes les informations validées de manière cryptographique.

Avantages concrets des ZK-rollups

Vitesse améliorée : En traitant les transactions dans un environnement informatique optimisé hors chaîne, la performance globale augmente de manière significative.

Moins de congestion du réseau : Les nœuds Ethereum n'ont besoin de stocker que des preuves cryptographiques compactes au lieu de données transactionnelles complètes, libérant ainsi des ressources.

Commissions réduites : Avec moins de congestion, les coûts de transaction diminuent proportionnellement.

Sécurité renforcée : Contrairement aux sidechains, les ZK-rollups permettent aux utilisateurs de retirer des fonds même si le réseau de rollup rencontre des problèmes, les maintenant sous le contrôle de la blockchain de base.

Validation immédiate : Comme seules les vérifications de validité nécessitent une vérification, il n'y a pas de période de contestation qui caractérise les rollups optimistes.

Les limitations auxquelles cette technologie est encore confrontée

Le principal inconvénient est la complexité : les ZK-rollups nécessitent des mathématiques cryptographiques sophistiquées et sont nettement plus difficiles à développer et à mettre en œuvre que leurs homologues optimistes.

De plus, ils restent sous les restrictions de la couche de base. Si Ethereum est congestionné, les ZK-rollups le remarquent également.

Enfin, chaque implémentation de la couche 2 contribue à la fragmentation de la liquidité. Si la valeur est dispersée entre plusieurs rollups, les protocoles individuels peuvent souffrir de problèmes de profondeur de marché.

Pourquoi certains choisissent-ils des optimistes et d'autres ZK ?

Les rollups optimistes ont gagné une adoption précoce car ils sont relativement simples à construire. Les développeurs sacrifient la vitesse au profit d'une mise en œuvre plus rapide. Les ZK-rollups, bien que supérieurs en performance théorique, requièrent un niveau de sophistication technique considérablement plus élevé, limitant leur adoption actuelle.

Cependant, à mesure que la technologie mûrit et que la recherche progresse, les ZK-rollups se dessinent comme la solution dominante à long terme.

Conclusion : L'avenir de la scalabilité blockchain

La scalabilité n'est pas une caractéristique optionnelle dans la blockchain, mais un besoin fondamental. Les ZK-rollups représentent une avancée conceptuelle significative, alliant confidentialité cryptographique et performances supérieures. Leur complexité actuelle n'est pas une faiblesse permanente, mais plutôt une caractéristique qui sera affinée avec le temps.

Pour ceux qui cherchent à comprendre les prochaines générations de technologie blockchain, comprendre comment fonctionnent les ZK-rollups n'est plus optionnel, c'est impératif. Cette approche de scalabilité de couche 2 redéfinit ce qui est possible dans la finance décentralisée.