La blockchain d'Ethereum, bien que révolutionnaire, a rencontré des défis de mise à l'échelle importants en raison de sa popularité croissante. Cependant, des solutions innovantes comme ZK-Rollups permettent désormais à Ethereum de gérer plus de transactions par seconde, de réduire les frais de gaz et d'améliorer l'évolutivité globale.
Cet article se penche sur certains des projets les plus passionnants utilisant ZK-Rollups sur le réseau Ethereum. Chacun de ces projets apporte des attributs uniques, démontrant la polyvalence et le potentiel de ZK-Rollups en tant que solution de mise à l'échelle de couche 2.
Que sont les rollups ZK ?
Les ZK-Rollups sont une solution de mise à l’échelle Ethereum Layer-2 qui utilise des preuves à connaissance nulle pour regrouper plusieurs transactions en une seule preuve qui est ensuite publiée sur le réseau principal Ethereum. Chaque transaction du ZK-Rollup est entièrement valide, et le réseau principal Ethereum peut s’y fier sans avoir à valider chaque transaction individuellement, réduisant ainsi la quantité de ressources informatiques nécessaires. Cela augmente considérablement le débit d’Ethereum, réduisant la congestion et diminuant les frais de transaction.
En substance, les ZK-Rollups déplacent les calculs hors chaîne et ne laissent que les données nécessaires sur la chaîne, ce qui entraîne une diminution drastique des frais de gaz. Il est important de noter que la technologie permet de conserver un niveau de sécurité élevé en maintenant une couche de disponibilité des données sur la chaîne. Cela garantit que même si la couche ZK-Rollup est hors ligne, les utilisateurs peuvent toujours retirer leurs fonds.
L’un des principaux avantages des ZK-Rollups par rapport aux autres solutions de couche 2 est qu’ils conservent une compatibilité totale avec Ethereum, ce qui signifie que les développeurs peuvent exploiter leurs connaissances et outils existants. De plus, ils offrent une finalité, ce qui signifie qu’une fois qu’une transaction est incluse dans un ZK-Rollup, elle est définitive et ne peut pas être annulée.
Dans l’ensemble, les ZK-Rollups sont considérés comme l’une des solutions les plus prometteuses aux problèmes d’évolutivité d’Ethereum, offrant des transactions plus rapides et moins chères tout en maintenant un degré élevé de sécurité et de décentralisation.
Les meilleurs projets ZK Rollup en 2023
Plusieurs protocoles, tels que les protocoles d'emprunt et de prêt et les échanges décentralisés (DEX), sont devenus multi-chaînes. Cela signifie qu'ils prennent en charge plusieurs couches 2 basées sur ZK-Rollup, offrant aux utilisateurs divers choix pour réduire les frais de transaction et obtenir des délais de transaction et une finalité plus rapides.
Nous avons répertorié certains des principaux projets du marché qui utilisent la technologie ZK-Rollup pour la mise à l'échelle.
Polygone
Initialement lancé en 2017 sous le nom de Matic Network, Polygon est le fruit de l'imagination des développeurs d'Ethereum Sandeep Nailwal, Anurag Arjun, Jaynti Kanani et Mihailo Bjelic.
Polygon capitalise sur ZK-Rollups pour améliorer l'évolutivité, malgré les limitations des ZK-Rollups classiques, comme le temps considérable qu'ils nécessitent. L'application ingénieuse des preuves récursives par Polygon atténue ce défi. Contrairement aux blockchains moyennes basées sur ZK-Rollup qui génèrent des preuves pour une seule transaction à la fois, Polygon a la capacité de créer des preuves pour chaque transaction d'un lot avant d'envoyer le lot au réseau principal Ethereum.
La structure unique des ZK-Rollups de Polygon rend le réseau plus rapide et plus rentable que la majorité des autres solutions de mise à l’échelle ZK-Rollup, éliminant ainsi la nécessité pour les validateurs de posséder un équipement spécialisé. En effet, certaines preuves sur le réseau en cours de développement, Polygon Zero, sont aussi compactes que 45 Ko, ce qui exerce une pression nettement moindre sur les performances de la blockchain par rapport aux solutions de mise à l’échelle alternatives.
Les ZK-Rollups de Polygon divergent de la plupart de leurs homologues de couche 2 dans la mesure où ils sont entièrement compatibles avec Ethereum, de sorte que les développeurs ne sont pas obligés de maîtriser de nouveaux langages pour scénariser des contrats intelligents Polygon, contrairement aux alternatives de couche 2 comme StarkNet.
Polygon fonctionne en produisant plusieurs « chaînes d'engagement », quelque peu analogues aux chaînes latérales, mais avec une fonction distincte, tirant une plus grande proportion de leur sécurité du réseau principal Ethereum.
StarkNet/StarkEx
StarkNet et StarkEx sont tous deux des créations de Starkware, une société créée en 2017 par Alessandro Chiesa et Eli Ben-Sasson.
StarkNet est une autre blockchain décentralisée de couche 2 basée sur ZK-Rollup. Cependant, contrairement à Polygon, les développeurs qui s'aventurent dans StarkNet doivent maîtriser le langage de programmation Cairo au lieu de Solidity, ce qui peut potentiellement compliquer l'intégration de nouveaux développeurs. Néanmoins, pour surmonter cet obstacle, des transpileurs de Solidity vers Cairo et d'autres langages de programmation populaires sont en cours de développement.
StarkNet, similaire à d'autres chaînes basées sur ZK-Rollup, regroupe plusieurs transactions de couche 2 dans une transaction Ethereum unique, améliorant ainsi la vitesse des transactions tout en réduisant les frais de gaz.
La même équipe qui a développé StarkNet a également créé StarkEx, une autre blockchain distincte. StarkNet facilite le développement d'applications décentralisées publiques, tandis que StarkEx sert de solution d'évolutivité SaaS (logiciel en tant que service) spécialement conçue pour les échanges cryptographiques décentralisés (DEX), permettant aux échanges de réduire les coûts tout en augmentant la vitesse et la liquidité.
StarkEx étend la prise en charge de l'ETH, des jetons ERC-20 et des jetons sur d'autres chaînes compatibles EVM, ainsi que des NFT ERC-721, très populaires dans le monde entier. Il travaille également à fournir un support de frappe hors chaîne pour les NFT dynamiques semi-fongibles ERC-1155. StarkEx, lancé sur Ethereum depuis mi-2020, est l'une des plus grandes solutions Layer-2 par TVL (total value locked). Il alimente actuellement une large gamme d'applications décentralisées et de protocoles.
Synchronisation ZK
Les cerveaux derrière ZKSync sont Alexandr Vlasov et Alex Gluchowski de Matter Labs, qui a lancé la solution en 2020.
Conçu pour offrir des transactions à grande vitesse (plus de 2 000 TPS) tout en maintenant des frais de gaz faibles et une sécurité élevée, ZKSync est une solution de mise à l’échelle Ethereum Layer-2. Contrairement à de nombreux Layer-2, ZKSync offre un retrait de fonds presque instantané vers le réseau principal Ethereum Layer-1. Il convient de noter que ZKSync est le seul protocole zk-rollup à ce jour avec une compatibilité EVM complète, permettant aux développeurs de redéployer facilement des contrats intelligents en direct depuis Ethereum sans avoir besoin de les réécrire ou de les personnaliser pour ZKSync. Cela améliore considérablement l’interopérabilité et réduit le temps de développement.
ZKSync présente des similitudes avec StarkNet et StarkEx à certains égards, la principale différence résidant dans le type de protocoles de vérification utilisés. ZKSync utilise les SNARK (Succinct Non-Interactive ARgument of Knowledge), tandis que StarkEx s'appuie sur les STARK (Scalable Transparent ARguments of Knowledge).
Les ZK-SNARK nécessitent une configuration unique dans laquelle une poignée de développeurs doivent être dignes de confiance pour créer du code correctement et en toute sécurité, ce qui conduit à une centralisation accrue et à une réduction du manque de confiance. En revanche, les ZK-STARK utilisent un caractère aléatoire vérifiable publiquement pour établir des systèmes vérifiables sans confiance. Les STARK sont également perçus comme résistants aux attaques quantiques, alors que les SNARK ne le sont pas. Les STARK promettent en outre une évolutivité améliorée. Par conséquent, ZKSync présente certains inconvénients par rapport à StarkNet.
Certains projets notables déployés sur la blockchain ZKSync incluent Argent, Gitcoin, Yearn Finance, Gnosis Safe, Snapshot, Tally et 1inch Network.
X immuable
Immutable est une plateforme qui propose des solutions de couche 2 basées sur Ethereum. Elle fournit aux développeurs des API et des outils de développement pour faciliter le développement d'applications sur la couche 2.
Les développeurs peuvent utiliser Immutable X pour créer des applications rapides, évolutives et sécurisées pour les jetons non fongibles (NFT) et les jeux blockchain. Par exemple, les développeurs de jeux peuvent exploiter Immutable X pour mettre en œuvre des économies de jeu sophistiquées qui garantissent la véritable propriété des actifs du jeu. Ils peuvent également profiter de fonctionnalités telles que la création gratuite d'actifs de jeu, des transactions rapides et abordables dans le jeu, des portefeuilles autogérés pour permettre aux utilisateurs de devenir propriétaires de leurs objets de jeu et un carnet de commandes mondial pour échanger des objets de jeu sur le marché libre.
De plus, Immutable X s'adresse aux plateformes de trading de jetons et d'actifs en permettant des échanges rapides, sécurisés et rentables entre les utilisateurs. Il fournit un carnet d'ordres mondial qui garantit une liquidité maximale. De plus, les outils d'analyse des transactions blockchain peuvent accéder aux API d'Immutable X pour obtenir des données facilement accessibles sur les transactions, les échanges et les comportements des utilisateurs passés.
Immutable a choisi de construire ses solutions sur Ethereum en raison de sa réputation de blockchain la plus décentralisée, la plus sécurisée et la plus largement utilisée, ce qui se traduit par des effets de réseau importants. Ethereum permet la création et l'exécution de contrats intelligents et d'applications décentralisées sans aucun temps d'arrêt, fraude, contrôle ou interférence de tiers.
Immutable X propose deux couches d'exécution, toutes deux utilisant le mécanisme de traitement par lots de cumul ZK. Les cumuls ZK se composent de deux composants principaux : un mécanisme de traitement par lots hors chaîne (machine virtuelle) qui génère une preuve cryptographique compressée à partir d'un lot de transactions, de la racine d'état précédente et de la nouvelle racine d'état, et un contrat en chaîne qui stocke la racine d'état actuelle et vérifie la cohérence du lot.
Voici comment fonctionnent les cumuls ZK dans Immutable X : une collection de transactions de couche 2 est envoyée au mécanisme de traitement par lots, qui génère une preuve cryptographique basée sur les transactions, la racine d’état précédente et la nouvelle racine d’état. Cette preuve est ensuite envoyée au contrat intelligent de couche 1 pour vérification. Le contrat intelligent vérifie si la racine d’état précédente dans la preuve correspond à sa racine d’état actuelle. Si elles correspondent, le contrat intelligent met à jour sa racine d’état actuelle vers la nouvelle racine d’état du lot.
Immutable propose actuellement deux solutions de couche 2 : StarkEx, qui fournit un service de regroupement de types spécifiques de transactions créées et maintenues par Starkware, et Immutable zkEVM, une plateforme de contrats intelligents qui permet à tout développeur d'écrire et de déployer des contrats intelligents sur zkEVM. Les développeurs peuvent accéder à ces solutions en s'inscrivant ou en utilisant les points de terminaison API fournis par Immutable X. Immutable zkEVM, spécialement conçu pour les jeux, fournit des contrats intelligents à faible coût, à haut débit et compatibles avec Ethereum dans un cadre EVM zk-rollup.
Boucle
Loopring est un protocole de mise à l'échelle de couche 2 basé sur la blockchain Ethereum, spécialement conçu pour les échanges décentralisés (DEX). Il permet le règlement de milliers de transactions par seconde tout en offrant diverses fonctionnalités. En plus de servir de couche de protocole pour les DEX, Loopring fournit Loopring Exchange, une plateforme de trading non dépositaire qui facilite les transactions sécurisées et rapides sans frais de gaz.
La technologie clé derrière Loopring est Zero-Knowledge Proofs (ZKP), qui sont des innovations blockchain qui regroupent les transactions pour une efficacité améliorée. En exploitant les ZKP, Loopring permet le développement de DEX à haut débit et non dépositaires. Le protocole introduit également son jeton LCR natif, qui est utilisé pour récompenser les opérateurs Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup) et les fournisseurs de liquidités.
L’approche de Loopring consiste à mettre en œuvre des Zero-Knowledge Rollups (zk-Rollups), une solution de couche 2 qui améliore l’évolutivité en fonctionnant aux côtés du réseau Ethereum. Les zk-Rollups peuvent consolider de nombreuses transactions en une seule preuve Zero-Knowledge légère, qui est ensuite confirmée en tant que lot sur le réseau Ethereum. Cela augmente considérablement le débit transactionnel par rapport aux capacités autonomes d’Ethereum. Le processus de calcul zk-Rollup se déroule hors chaîne, tandis que les données et transactions sous-jacentes restent sur la blockchain Ethereum. En intégrant les zk-Rollups aux protocoles DEX, Loopring permet des calculs complexes, ce qui entraîne une réduction des frais de transaction et une amélioration significative de la liquidité.
Par rapport aux bourses centralisées classiques basées sur un carnet d'ordres (CEX), les DEX offrent généralement des frais de transaction moins élevés et prennent en charge une gamme plus large d'actifs numériques. Cependant, les bourses centralisées surpassent toujours les DEX en termes de liquidité et de vitesse de transaction. Loopring vise à combler cette lacune en incorporant zk-Rollups, apportant les avantages des bourses centralisées à l'écosystème décentralisé.
Au sein du réseau Ethereum, les zk-Rollups offrent une validation plus rapide et plus rentable des blocs de transaction. Ils impliquent moins d'inclusion de données et ne nécessitent qu'un contrat intelligent pour vérifier la preuve cryptographique finale, ce qui améliore l'efficacité. Les transactions traitées via les zk-Rollups sont stockées sur la blockchain Ethereum sous forme de données de référence d'appel, ce qui nécessite moins de calculs que la récupération de données à partir du réseau. En combinant ces fonctionnalités dans un seul protocole ouvert, Loopring accélère l'adoption de la technologie blockchain en améliorant l'efficacité de l'ensemble de l'écosystème Ethereum.
Conclusion
Les problèmes d’évolutivité de la blockchain Ethereum sont résolus de front par des technologies innovantes comme ZK-Rollups. Comme nous l’avons vu, plusieurs projets de premier plan exploitent déjà cette technologie pour améliorer la vitesse des transactions, réduire les coûts et garantir la sécurité sur le réseau Ethereum.
À mesure que ces solutions continuent d’évoluer et de mûrir, elles promettent de libérer tout le potentiel d’Ethereum, le rendant plus accessible et plus efficace pour les utilisateurs et les développeurs. L’avenir d’Ethereum, semble-t-il, sera forcément lié à l’évolution et à l’application des ZK-Rollups.