Que sont les Zk-Rollups ? La technique d’évolutivitĂ© de couche 2
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Que sont les Zk-Rollups ? La technique d’évolutivitĂ© de couche 2

Que sont les Zk-Rollups ? La technique d’évolutivitĂ© de couche 2

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Publié le Oct 31, 2023Mis à jour le Jan 17, 2024
7m

Résumé

  • La faible Ă©volutivitĂ© de la blockchain entraĂźne des vitesses plus lentes, des frais de transaction plus Ă©levĂ©s et une mauvaise expĂ©rience utilisateur. Cela peut ĂȘtre potentiellement rĂ©solu par les solutions de couche 1 (ex : la fragmentation) et de couche 2 (ex : rollups).

  • Les solutions de couche 1 visent Ă  mettre Ă  niveau la blockchain elle-mĂȘme, tandis que les solutions de couche 2 crĂ©ent un cadre au-dessus de la blockchain existante.

  • Les rollups sont une solution populaire de couche 2. Ils regroupent les transactions hors de la blockchain pour un calcul plus rapide. 

  • Les zk-rollups sont un type d’implĂ©mentation de rollup qui utilise une technique cryptographique appelĂ©e preuves zero-knowledge

  • Les preuves zero-knowledge permettent une vĂ©rification sans rĂ©vĂ©ler les donnĂ©es sous-jacentes, garantissant ainsi la confidentialitĂ© et la sĂ©curitĂ© des transactions.

La course Ă  l’évolutivitĂ© de la blockchain

À mesure que la crypto est de plus en plus largement adoptĂ©e, il devient impĂ©ratif de rĂ©soudre les problĂšmes d’évolutivitĂ© des rĂ©seaux blockchain. Une blockchain encombrĂ©e entraĂźne des vitesses plus lentes et des frais de transaction plus Ă©levĂ©s. Pour rĂ©soudre ce problĂšme, nous avons deux structures principales : les solutions de couche 1 et de couche 2.

  • Solutions de couche 1 : ces solutions rĂ©organisent directement la structure fondamentale de la blockchain pour permettre Ă  l’ensemble du systĂšme de bĂ©nĂ©ficier d’un dĂ©bit plus Ă©levĂ©. La fragmentation (sharding) en est un excellent exemple. En segmentant la blockchain en secteurs distincts, elle augmente la capacitĂ© du systĂšme et permet le traitement simultanĂ© des transactions.

  • Solutions de couche 2 : ces solutions fonctionnent au-dessus de la blockchain de base. Dans la couche 2, les transactions sont traitĂ©es hors de la blockchain et intĂ©grĂ©es en masse dans la blockchain de base. Les techniques clĂ©s incluent les canaux d’état, les blockchains parallĂšles et les rollups. Les zk-rollups sont une forme de rollups qui utilisent des preuves zero-knowledge (Ă  connaissances nulles).

Que sont les Zk-Rollups ?

Pour comprendre les zk-rollups, il est important de comprendre les rollups et les preuves zero-knowledge. 

Que sont les rollups ?

Les rollups permettent aux blockchains de regrouper les donnĂ©es de transaction et de les traiter hors de la blockchain. Une fois traitĂ©, le rĂ©sultat final est dĂ»ment enregistrĂ© dans la blockchain de base. Le traitement simultanĂ© d’autant de transactions Ă©limine les risques d’engorgement de la blockchain et permet un calcul plus rapide et moins cher. Les rollups se divisent en deux catĂ©gories : les rollups optimistes et les rollups Zk.

  • Rollups optimistes : les rollups optimistes fonctionnent selon une hypothĂšse : toutes les transactions qu’ils ont regroupĂ©es sont lĂ©gitimes. Avant que ces transactions ne soient validĂ©es dans la blockchain, elles passent par une pĂ©riode d’attente. Pendant cette pĂ©riode d’attente, le rĂ©seau soulĂšve des litiges pour contester les transactions douteuses. Optimism, Arbitrum et opBNB sont des exemples de rollups optimistes.

  • Zk-rollups : contrairement Ă  leurs homologues optimistes, les zk-rollups valident chaque transaction via des preuves de validitĂ© zero-knowledge. Bien que plus complexes Ă  mettre en Ɠuvre, les zk-rollups sont conçus pour contourner la pĂ©riode de rĂ©solution des litiges observĂ©e dans les rollups optimistes et traiter les transactions thĂ©oriquement plus rapidement.

Examinons maintenant les preuves zero-knowledge.

Que sont les preuves zero-knowledge ?

La preuve zero-knowledge (ZKP) est un outil cryptographique qui permet Ă  une partie (le prouveur) de prouver Ă  une autre (le vĂ©rificateur) qu’une certaine dĂ©claration est vraie sans divulguer de dĂ©tails complexes sur la dĂ©claration.

Un ZKP doit avoir trois qualités :

  1. Exhaustivité : si la déclaration est vraie et que les deux parties sont authentiques, la preuve confirmera toujours sa véracité.

  2. Solidité : un prouveur mensonger ne devrait pas ĂȘtre en mesure de convaincre un vĂ©rificateur honnĂȘte de la validitĂ© d’une fausse dĂ©claration, sauf dans les circonstances les plus rares.

  3. Zero-Knowledge : la caractĂ©ristique la plus dĂ©terminante. Le vĂ©rificateur, Ă  la fin du processus, n’apprend que la validitĂ© de la dĂ©claration sans avoir un aperçu de son contenu.

Alors, comment fonctionne un ZKP ? La mĂ©thodologie peut ĂȘtre divisĂ©e en trois Ă©tapes :

  • TĂ©moin: au cours de la premiĂšre Ă©tape, le prouveur fournit une information secrĂšte, ou « tĂ©moin », au vĂ©rificateur. L’idĂ©e est ici de prouver au vĂ©rificateur que le prouveur peut accĂ©der Ă  des donnĂ©es spĂ©cifiques sans le mentionner explicitement. Le tĂ©moin Ă©tablit une sĂ©rie de questions sur l’information auxquelles seul un prouveur lĂ©gitime peut rĂ©pondre.

  • DĂ©fi : au cours de cette Ă©tape, le vĂ©rificateur dĂ©fie le prouveur en choisissant des questions au hasard dans l’ensemble.

  • RĂ©ponse : le prouveur rĂ©pond avec succĂšs aux questions du vĂ©rificateur pour prouver sa crĂ©dibilitĂ©. 

Nous savons maintenant ce que sont les rollups et les ZKP. RĂ©unissons-les sous un mĂȘme toit et comprenons comment fonctionnent les zk-rollups.

Comment fonctionnent les zk-rollups ?

Les zk-rollups ont deux composants principaux :

  • Contrats sur la blockchain : les smart contracts dĂ©finissent les rĂšgles dans lesquelles le protocole zk-rollup fonctionne. Il se compose des contrats principaux et des vĂ©rificateurs. Le contrat principal stocke les blocs du rollup, suit les dĂ©pĂŽts et effectue des mises Ă  jour importantes. Le contrat de vĂ©rificateur valide les ZKP gĂ©nĂ©rĂ©s.

  • Machines virtuelles hors de la blockchain : ces machines gĂšrent l’exĂ©cution des transactions en dehors de la blockchain Ethereum de base dans la couche 2. Les machines virtuelles hors de la blockchain fonctionnent indĂ©pendamment de la blockchain Ethereum.

Les zk-rollups sont Ă©troitement liĂ©s Ă  la blockchain Ethereum, bien que dans une strate unique. Ils n’inondent pas Ethereum avec chaque dĂ©tail des transactions. Au lieu de cela, ils fournissent intelligemment des rĂ©sumĂ©s groupĂ©s, garantissant que la couche de base reste sans encombrement et efficace.

Avantages et inconvĂ©nients de l’utilisation des zk-rollups

Alors, quels sont les avantages de l’utilisation de zk-rollups ? Examinons cela de plus prùs.

Avantages des zk-rollups

  • Augmentation du dĂ©bit : les zk-rollups dĂ©chargent les exĂ©cutions de transactions de la couche de base vers un environnement informatique plus efficace. Comme les transactions ne sont pas traitĂ©es individuellement sur la blockchain, cela augmente le dĂ©bit global.

  • RĂ©duction de la congestion : en rĂ©duisant l’engorgement de la blockchain, les zk-rollups contribuent Ă  l’efficacitĂ© des opĂ©rations de couche 1. De plus, les nƓuds complets n’ont besoin que de stocker des preuves zero-knowledge au lieu des donnĂ©es entiĂšres.

  • RĂ©duction des frais : en raison de la rĂ©duction de la congestion, les zk-rollups contribuent Ă  rĂ©duire les frais totaux.

  • ImplĂ©mentation de mesures de sĂ©curité : les zk-rollups intĂšgrent des mesures de sĂ©curitĂ© qui permettent aux utilisateurs de retirer des fonds mĂȘme en cas de problĂšmes avec le rĂ©seau de rollup. Il s’agit d’un avantage distinct par rapport aux blockchains parallĂšles qui peuvent compromettre les fonds en cas de dĂ©faillance du rĂ©seau.

  • PĂ©riode de contestation de transaction plus rapide : avec les zk-rollups, seules les preuves de validitĂ© dans les rollups doivent ĂȘtre vĂ©rifiĂ©es, ce qui accĂ©lĂšre la pĂ©riode de contestation des transactions.

Inconvénients des zk-rollups

  • Complexité : le plus grand inconvĂ©nient des zk-rollups est leur complexitĂ© inhĂ©rente. Ils sont beaucoup plus compliquĂ©s Ă  exĂ©cuter que les rollups optimistes.

  • LimitĂ©s par la couche de base : malgrĂ© leur efficacitĂ©, les zk-rollups sont toujours soumis aux restrictions de la couche de base sous-jacente.

  • Fragmentation de la liquidité : toute couche 2 entraĂźne la dispersion de la liquiditĂ© dans l’écosystĂšme. Une liquiditĂ© peu profonde dans les protocoles de la couche de base pourrait entraĂźner des problĂšmes potentiels.

Rollups optimistes vs zk-rollups

Examinons comment les rollups optimistes et les zk-rollups correspondent.


Rollups optimistes

Zk-Rollups

HypothĂšse pour les transactions

Transactions considérées comme valides.

Toutes les transactions sont vérifiées par des preuves zero-knowledge.

SystÚme de défi

Une période de contestation existe pour que le réseau conteste les transactions frauduleuses.

Pas de période de contestation

MĂ©canisme de preuve

La preuve de fraude

Preuves de validité

Complexité

En comparaison, est plus simple à mettre en Ɠuvre

Complexe en raison de l’utilisation de preuves zero-knowledge

Adoption

Largement adopté en raison de sa moindre complexité.

Relativement moins largement adopté.

Exemples :

Optimism, Arbitrum et opBNB.

zkSync et Starknet.

Conclusion

L’évolutivitĂ© est souvent prĂ©sentĂ©e comme le « Saint Graal » des technologies blockchain. Il ne sert Ă  rien d’utiliser un systĂšme s’il ne fonctionne pas de maniĂšre optimale. Les rollups, Ă  la fois optimistes et zk, ont apportĂ© une solution Ă©lĂ©gante Ă  ce problĂšme de longue date. Les zk-rollups, avec leur approche unique, promettent des vitesses plus rapides, moins de trafic et une sĂ©curitĂ© robuste. Oui, ils peuvent ĂȘtre complexes, mais leur potentiel est Ă©norme. Pour tous ceux qui s’intĂ©ressent Ă  l’avenir de la monnaie numĂ©rique, il est indispensable de comprendre les zk-rollups. Alors que nous nous efforçons d’amĂ©liorer les performances de la blockchain, le moment est venu de nous familiariser avec les zk-rollups et leurs promesses pour l’avenir. 

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