Chainway et Kasar Labs, solutions d'adaptateurs DA pour Bitcoin : Bitcoin a-t-il besoin de ZK Rollup ?
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Chainway et Kasar Labs, solutions d'adaptateurs DA pour Bitcoin : Bitcoin a-t-il besoin de ZK Rollup ?
Fondamentalement, le bitcoin n'est pas nécessaire.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : Namcios
Traduction : TechFlow
Le Bitcoin s'apprête à accueillir les Rollups à connaissance nulle (ZK). Récemment, deux projets distincts ont rendu cette avancée possible, une évolution qui non seulement pourrait aider le Bitcoin à s'adapter à plus grande échelle, mais aussi offrir aux utilisateurs qui choisissent de l'utiliser des garanties supplémentaires en matière de confidentialité.
La semaine dernière, Chainway a annoncé l'ouverture du code source de son adaptateur de disponibilité des données (DA), une technologie permettant aux développeurs d'utiliser la sécurité et la finalité du Bitcoin pour créer des Rollups basés sur le kit de développement logiciel (SDK) Sovereign. Sovereign fournit un ensemble intégré de services destinés à construire différents types de Rollups, et la sortie de Chainway vise à concrétiser le premier ZK Rollup sur Bitcoin.
Parallèlement, Kasar Labs, en collaboration avec Taproot Wizards, a publié presque simultanément un adaptateur DA pour Bitcoin. Cet adaptateur permet aux développeurs d'intégrer la pile Madara dans Bitcoin afin d'exécuter un Rollup Starknet reposant sur le langage de programmation Cairo créé par StarkWare.
Qu'est-ce qu'un ZK Rollup ?
Les Rollups regroupent des transactions Bitcoin non standard (par exemple, celles provenant de certaines sidechains) et les publient dans les blocs de la blockchain de base (comme Bitcoin). Cela réduit considérablement le coût informatique nécessaire à la vérification de ces transactions, tout en bénéficiant partiellement de la sécurité de la blockchain de niveau 1. En ce sens, les transactions Rollup existent sur Bitcoin. Les utilisateurs doivent ensuite exécuter un nœud de cette sidechain, capable d'interpréter les données publiées sur Bitcoin et de calculer les soldes des comptes. Toutefois, cela implique que chacun doive exécuter un nœud complet du protocole secondaire, ce qui n'est pas évolutif. C’est là qu’intervient la technologie ZK.
Un ZK Rollup exploite les preuves à connaissance nulle, une forme de cryptographie garantissant l’intégrité des calculs sans compromettre la confidentialité. Elle permet à un « prouveur » de démontrer mathématiquement à un « vérificateur » la validité d’un calcul, sans divulguer les informations spécifiques ayant servi à générer cette preuve. Dans le contexte des Rollups, ceci est crucial, car il suffit aux observateurs de connaître la preuve finale pour valider les transactions. Grâce aux preuves ZK, les utilisateurs peuvent obtenir de manière mathématiquement certaine la preuve de l’état le plus récent du Rollup directement depuis Bitcoin, tout en préservant entièrement leur vie privée.
Les avantages des ZK Rollups incluent la possibilité pour les utilisateurs de recevoir des paiements sans être en ligne, simplement en récupérant les données de paiement sur la chaîne quand cela est possible, sans avoir à gérer de liquidités, ni dépendre de frais bas au niveau 1 du Bitcoin. De plus, grâce aux ZK Rollups, les développeurs peuvent ajouter n’importe quel environnement de programmation souhaité par-dessus Bitcoin, tel que des contrats intelligents Turing-complets.
Les preuves ZK reposent sur deux principales astuces mathématiques : SNARK et STARK. Les premières, ou « arguments succincts et non interactifs de connaissance », sont antérieures aux secondes et ont été utilisées dans des cryptomonnaies comme Zcash, offrant un haut niveau de confidentialité. Les secondes, ou « arguments transparents et extensibles de connaissance », ont été développées ultérieurement afin d’offrir une meilleure sécurité et évolutivité tout en conservant un bon niveau de confidentialité. En effet, les SNARK nécessitent un paramètre de configuration fiable pour générer les preuves, alors que les STARK sont conçus pour fonctionner sans confiance. Enfin, les SNARK sont vulnérables au calcul quantique, tandis que les STARK sont résistants au quantique.
Étant donné que le Bitcoin possède un historique quasi ininterrompu et une forte résistance aux réorganisations profondes, il constitue la cryptomonnaie la plus adaptée pour les transactions Rollup, car ces dernières dépendent de la chaîne principale pour accéder aux données critiques que les utilisateurs doivent dépenser. La chaîne principale garantit également que le Rollup reste actif et accessible.
Pour mettre correctement en œuvre les ZK Rollups sur Bitcoin et permettre aux utilisateurs de transférer leurs bitcoins entre Rollups de manière fiable, un fork doux (soft fork) du Bitcoin serait nécessaire. Ce soft fork ajouterait un nouvel opcode à la plus ancienne des cryptomonnaies, permettant ainsi à Bitcoin lui-même de reconnaître et de valider les preuves ZK. Si cela se produisait, les utilisateurs auraient simplement besoin d’exécuter un nœud Bitcoin pour pouvoir valider de manière fiable les preuves publiées par un Rollup spécifique, connaître leurs comptes et soldes, et retirer leurs fonds du Rollup.
Les deux projets mentionnés ci-dessus ne supposent pas de changement de consensus sur Bitcoin. Au contraire, ils exploitent le protocole Ordinals pour éviter la nécessité d’un nouvel opcode. Plus précisément, ils tirent parti du concept d’enveloppes d’inscriptions introduit par Ordinals, innovation qui permet aux développeurs et utilisateurs d’encapsuler tout type de données en utilisant une marque spécifique et plusieurs opcodes. Dans les inscriptions Ordinal, cette marque est « ord ».
La marque et les opcodes situés au début de l’enveloppe ont une double fonction. Premièrement, ils indiquent aux nœuds Bitcoin qu’ils peuvent ignorer ces enveloppes contenant des informations non pertinentes pour le réseau. Deuxièmement, pour les utilisateurs et applications qui reconnaissent cette enveloppe, cela signifie justement qu’elle contient des données qui les intéressent. Dans le cas des ZK Rollups, les utilisateurs peuvent analyser les blocs Bitcoin pour repérer ces enveloppes, connaître l’état le plus récent du Rollup, et valider mathématiquement cet état grâce à la preuve ZK.
Maintenant que nous comprenons mieux les preuves ZK, revenons aux deux projets mentionnés précédemment et examinons les aspects particuliers de leur conception.
SOVEREIGN
Le SDK Sovereign poursuit trois objectifs principaux. Premièrement, il vise à fournir une interface standardisée pour la communication entre les Rollups et la couche de disponibilité des données (DA), facilitant ainsi le déploiement des Rollups sur de nouvelles couches DA et permettant aux nouvelles chaînes de prendre en charge des Rollups existants. Deuxièmement, il s’intègre à un compilateur cryptographique qui transforme la logique métier du code en une forme vérifiable cryptographiquement. Enfin, il propose des implémentations par défaut des primitives courantes de blockchain, telles que les jetons, les jetons non fongibles (NFT) et les ponts inter-chaînes.
Comme mentionné précédemment, l’adaptateur DA de Chainway vise à faciliter la connexion des applications construites avec le SDK Sovereign au Bitcoin. Autrement dit, l’adaptateur permet aux Rollups Sovereign d’utiliser Bitcoin comme couche DA, chose auparavant impossible. La disponibilité des données est cruciale pour les Rollups, car elle permet de valider de manière fiable les calculs effectués en dehors de la chaîne principale, et conditionne la capacité des utilisateurs à vérifier ou modifier leurs soldes et à retirer des fonds du Rollup.
Pour que les transactions d’un Rollup Sovereign soient incluses dans un bloc Bitcoin, l’utilisateur transmet ses transactions à un « séquenceur ». Dans la conception de l’adaptateur DA de Chainway, ce séquenceur est exploité par la fondation elle-même et assure la liaison entre la sidechain et Bitcoin, garantissant que toutes les transactions envoyées par les utilisateurs sont publiées sur Bitcoin sous forme de preuves ZK.
Cela semble quelque peu centralisé — et c’est effectivement le cas. Cependant, grâce à la technologie des preuves de validité — les ZK-STARKs — le séquenceur ne peut pas agir malicieusement. En effet, les preuves confirment en privé la légitimité des transactions, et n’importe qui peut les vérifier. Par exemple, le séquenceur ne peut ni s’emparer des fonds des utilisateurs ni effectuer des transactions non autorisées. Théoriquement, toutefois, il pourrait censurer les transactions en refusant de les inclure dans les blocs Bitcoin et en retenant les données. Dans ce cas, les utilisateurs pourraient choisir de publier eux-mêmes leurs données transactionnelles sur Bitcoin, en les enregistrant directement dans la chaîne.
Chainway indique qu’à l’avenir, elle prévoit de décentraliser le processus de séquençage via un petit groupe de séquenceurs, dont la participation sera libre et basée sur le staking.
STARKNET
À l’instar de Sovereign, Starknet vise également à permettre la construction de Rollups. Toutefois, Starknet constitue un écosystème plus prescriptif, comprenant des composants clairs tels que Cairo, CairoVM et Madara, que les développeurs peuvent utiliser pour construire leurs applications.
Starknet est un ZK Rollup qui fonctionne actuellement sur Ethereum, ce qui signifie qu’il utilise la blockchain créée par Vitalik Buterin comme couche DA. Il utilise des preuves STARK pour offrir aux utilisateurs les hypothèses de confidentialité et de sécurité requises, tout en améliorant l’évolutivité et en réduisant les coûts transactionnels grâce au regroupement des transactions avant de publier les preuves et le nouvel état sur la couche 1. Cairo est un langage de programmation Turing-complet utilisé pour écrire des programmes prouvables, où une partie peut prouver à une autre qu’un calcul a été correctement exécuté, sans que celle-ci ait à refaire le calcul. C’est la première plateforme de production permettant de générer des preuves STARK pour des calculs généraux.
La machine virtuelle Cairo (CairoVM) reçoit le bytecode généré par le compilateur et l’exécute sur un ordinateur. Le résultat de cette exécution est une trace du programme, qui peut ensuite être envoyée au générateur de preuves STARK afin de prouver la validité des instructions exprimées dans le code Cairo.
Madara est le séquenceur de la pile Starknet, aidant les développeurs à supporter des ZK Rollups basés sur Starknet.
Jusqu’à récemment, toute cette pile logicielle n’était disponible que sur Ethereum. Désormais, Kasar Labs et Taproot Wizards ont lancé un adaptateur DA pour Bitcoin, conçu pour permettre aux développeurs d’animer des Rollups construits à partir de la version open source de Starknet sur le réseau de cryptomonnaie le plus ancien et le plus sécurisé.
Le Bitcoin a-t-il besoin de ZK Rollups ?
Fondamentalement, non. Le Bitcoin fonctionne très bien dans son état actuel, et il n’y a guère de raisons de penser qu’il doive subir de grands changements. En revanche, l’évolutivité est un besoin réel, et des technologies comme le réseau Lightning se sont révélées très utiles pour permettre à davantage d’utilisateurs, qui sinon ne pourraient pas participer à l’économie Bitcoin, d’y prendre part.
Les ZK Rollups offrent une manière différente d’envisager le Bitcoin. Les deux projets susmentionnés n’exigent aucun changement réel du Bitcoin lui-même. Toutefois, pour exploiter pleinement cette technologie, une modification de consensus impliquant un nouvel opcode serait nécessaire. Pour l’instant, ces recherches sur les Rollups basés sur la connaissance nulle cherchent à repousser les limites du Bitcoin, ce qui est une bonne chose pour élargir sa base d’utilisateurs, tout comme le réseau Lightning.
À l’instar du réseau Lightning, les Rollups fonctionnent en regroupant plusieurs transactions, puis en publiant une seule information sur Bitcoin. Bien sûr, les ZK Rollups adoptent une approche très différente du Lightning, et c’est exact. Cette technologie ne cherche pas à concurrencer la couche 2 éprouvée des paiements économiques que les utilisateurs Bitcoin apprécient déjà. Au contraire, les Rollups abordent d’autres problèmes et proposent d’autres solutions.
Pour ceux qui souhaitent faire davantage avec Bitcoin, cette technologie d’évolutivité, capable d’effectuer des calculs complexes et privés fondés sur des preuves mathématiques, semble attrayante. Même ainsi, le pontage totalement sans confiance entre les Rollups dépendra de cet opcode. Mais même sans cela, l’idée existe.
On ignore encore si les ZK Rollups obtiendront un quelconque intérêt sur Bitcoin. Bitcoin dispose déjà d’une sidechain, Liquid, active depuis plusieurs années, mais dont le volume de transactions reste modeste. On peut dire que, dans le cas de Liquid, le modèle fédéré constitue un désavantage, tandis que les ZK Rollups présentent ici un avantage. Peut-être que les Rollups connaîtront le même sort que Liquid — faible volume et faible intérêt — car les utilisateurs Bitcoin continueront à préférer simplement « HODLer » leur Bitcoin. Ou peut-être inaugureront-ils un nouveau chapitre dans le développement et l’utilisation du Bitcoin.
Quel que soit le résultat final — succès ou échec — explorer ces avancées issues de recherches de haute qualité est un effort naturel et nécessaire. Quoi qu’il en soit, on apprendra de nouvelles choses. En tout cas, une chose est sûre : Bitcoin continuera de hacher et de générer des blocs, permettant à tous les utilisateurs de profiter de la certitude monétaire d’une monnaie solide, indépendamment de tout cela.
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