TL;DR
La faible évolutivité de la blockchain entraîne des vitesses plus lentes, des frais de transaction plus élevés et une mauvaise expérience utilisateur. Ce problème peut être potentiellement résolu par des solutions de couche 1 (par exemple, partitionnement) et de couche 2 (par exemple, cumuls).
Les solutions de couche 1 visent à mettre à niveau la blockchain elle-même, tandis que les solutions de couche 2 créent un cadre au-dessus de la chaîne existante.
Les rollups sont une solution de couche 2 populaire. Ils regroupent les transactions hors chaîne pour un calcul plus rapide.
Les Zk-rollups sont un type d'implémentation de rollup qui utilise une technique cryptographique appelée preuves à connaissance nulle.
Les preuves sans connaissance permettent une vérification sans révéler les données sous-jacentes, garantissant ainsi la confidentialité et la sécurité des transactions.
La course à l’évolutivité de la blockchain
À mesure que la cryptographie est de plus en plus adoptée, il devient impératif de résoudre les problèmes d’évolutivité des réseaux blockchain. Une blockchain encombrée entraîne des vitesses plus lentes et des frais de transaction plus élevés. Pour résoudre ce problème, nous disposons de deux frameworks principaux : les solutions de couche 1 et de couche 2.
Solutions de couche 1 : ces solutions réorganisent directement la structure fondamentale de la blockchain pour permettre à l'ensemble du système de bénéficier d'un débit plus élevé. Le partage en est un excellent exemple. En segmentant la blockchain en secteurs distincts, elle augmente la capacité du système et permet le traitement simultané des transactions.
Solutions de couche 2 : ces solutions fonctionnent au-dessus de la blockchain de base. Dans la couche 2, les transactions sont traitées hors chaîne et engagées en masse dans la chaîne de base. Les techniques clés incluent les canaux d'état, les sidechains et les rollups. Les Zk-rollups sont une forme de rollups qui utilisent des preuves sans connaissance.
Que sont les Zk-Rollups ?
Pour comprendre les cumuls Zk, il est important de comprendre les cumuls et les preuves sans connaissance.
Que sont les rollups ?
Les rollups permettent aux blockchains de regrouper les données de transaction et de les traiter hors chaîne. Une fois traité, le résultat final est dûment engagé dans la chaîne de base. Le traitement simultané d'un si grand nombre de transactions élimine les risques de gonflement de la blockchain et permet des calculs plus rapides et moins chers. Les rollups se répartissent en deux catégories : les rollups optimistes et Zk.
Cumuls optimistes : les cumuls optimistes fonctionnent sous une présomption : toutes les transactions qu'ils ont cumulées sont légitimes. Avant que ces transactions ne soient validées dans la blockchain, elles passent par une période d’attente. Durant cette période d'attente, le réseau soulève des litiges pour contester des transactions douteuses. Optimism, Arbitrum et opBNB sont des exemples de cumuls optimistes.
Zk-rollups : contrairement à leurs homologues optimistes, les zk-rollups valident chaque transaction via des preuves de validité basées sur la connaissance nulle. Bien que plus complexes à mettre en œuvre, les zk-rollups sont conçus pour contourner la période de résolution des litiges observée dans les rollups optimistes et traiter les transactions théoriquement plus rapidement.
Examinons maintenant les preuves sans connaissance.
Que sont les preuves de connaissance nulle ?
La preuve sans connaissance (ZKP) est un outil cryptographique qui permet à une partie (le prouveur) de prouver à une autre (le vérificateur) qu'une certaine déclaration est vraie sans divulguer de détails complexes sur la déclaration.
Un ZKP doit avoir trois qualités :
Complétude : si la déclaration est vraie et que les deux parties sont authentiques, la preuve confirmera toujours sa véracité.
Solidité : un prouveur mensonger ne devrait pas être en mesure de convaincre un vérificateur honnête de la validité d'une fausse déclaration, sauf dans les circonstances les plus rares.
Zero-Knowledge : la fonctionnalité la plus déterminante. Le vérificateur, à la fin du processus, apprend uniquement la validité de la déclaration sans avoir la moindre idée de son contenu.
Alors, comment fonctionne un ZKP ? La méthodologie peut être décomposée en trois étapes :
Témoin : Au cours de la première étape, le prouveur fournit une information secrète, ou « témoin », au vérificateur. L’idée ici est de prouver au vérificateur que celui-ci peut accéder à des données spécifiques sans le mentionner explicitement. Le témoin établit une série de questions sur les informations auxquelles seul un prouveur légitime peut répondre.
Défi : Au cours de cette étape, le vérificateur défie le prouveur en choisissant des questions aléatoires dans l'ensemble.
Réponse : Le prouveur répond avec succès aux questions du vérificateur pour prouver sa crédibilité.
Nous savons maintenant ce que sont les rollups et les ZKP. Rassemblons-les sous un même toit et comprenons comment fonctionnent les zk-rollups.
Comment fonctionnent les Zk-Rollups ?
Les Zk-rollups ont deux composants principaux :
Contrats en chaîne : les contrats intelligents définissent les règles dans lesquelles le protocole zk-rollup fonctionne. Il se compose des contrats principal et vérificateur. Le contrat principal stocke les blocs de cumul, suit les dépôts et effectue des mises à jour importantes. Le contrat du vérificateur valide les ZKP générés.
Machines virtuelles hors chaîne : ces machines gèrent l'exécution des transactions en dehors de la blockchain Ethereum de base en L2. Les machines virtuelles hors chaîne fonctionnent indépendamment de la chaîne Ethereum.
Les Zk-rollups sont étroitement liés à la blockchain Ethereum, bien que dans une strate unique. Ils n’inondent pas Ethereum avec chaque détail des transactions. Au lieu de cela, ils fournissent intelligemment des résumés groupés, garantissant que la couche de base reste efficace et sans encombrement.
Avantages et inconvénients de l'utilisation de Zk-Rollups
Alors, quels sont les avantages de l’utilisation des zk-rollups ? Nous allons jeter un coup d'oeil.
Avantages des zk-rollups
Débit accru : les Zk-rollups déchargent les exécutions de transactions de la couche de base vers un environnement informatique plus efficace. Étant donné que les transactions ne sont pas traitées individuellement en chaîne, cela augmente le débit global.
Réduire la congestion : en réduisant le gonflement de la blockchain, les zk-rollups contribuent à l'efficacité des opérations de couche 1. De plus, les nœuds complets n'ont besoin de stocker que des preuves sans connaissance au lieu de l'intégralité des données.
Frais réduits : en raison de la réduction de la congestion, les zk-rollups contribuent à réduire les frais globaux.
Mesures de sécurité : les Zk-rollups intègrent des mesures de sécurité qui permettent aux utilisateurs de retirer des fonds même en cas de problèmes avec le réseau de rollup, un avantage distinct par rapport aux sidechains qui peuvent compromettre les fonds en cas de panne de réseau.
Période de vérification des transactions plus rapide : avec les zk-rollups, seules les preuves de validité contenues dans les cumuls doivent être vérifiées, ce qui accélère la période de vérification des transactions.
Inconvénients des zk-rollups
Complexité : le plus gros inconvénient des zk-rollups est leur complexité inhérente. Ils sont bien plus compliqués à exécuter que les rollups optimistes.
Contraint par la couche de base : malgré leur efficacité, les zk-rollups sont toujours liés par les restrictions de la couche de base sous-jacente.
Fragmentation de la liquidité : toute couche 2 entraîne la dispersion des liquidités dans l'écosystème. Une faible liquidité dans les protocoles de la couche de base pourrait entraîner des problèmes potentiels.
Rollups optimistes vs Zk-Rollups
Voyons comment les rollups optimistes et les zk-rollups correspondent.
Pensées finales
L’évolutivité est souvent présentée comme le « Saint Graal » des technologies blockchain. Cela ne sert à rien d’utiliser un système s’il ne fonctionne pas de manière optimale. Les rollups, à la fois optimistes et zk, ont fourni une solution élégante à ce problème de longue date. Les Zk-Rollups, avec leur approche unique, promettent des vitesses plus rapides, moins de trafic et une sécurité robuste. Oui, ils ont leurs complexités, mais leur potentiel est énorme. Pour tous ceux qui s’intéressent à l’avenir de la monnaie numérique, il est indispensable de comprendre les zk-rollups. Alors que nous nous efforçons d'améliorer les performances de la blockchain, il est temps de se familiariser avec les zk-rollups et leurs promesses pour l'avenir.
Lectures complémentaires
Cumuls optimistes ou nuls : quelle est la différence ?
Qu'est-ce qu'un ZkEVM et comment peut-il améliorer l'écosystème Ethereum ?
Solutions de mise à l'échelle de la couche 1 et de la couche 2 de la blockchain
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