Plasma + ZK-SNARKs : une nouvelle approche pour l'évolutivité d'Ethereum
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Plasma + ZK-SNARKs : une nouvelle approche pour l'évolutivité d'Ethereum
Analyse du nouveau texte de Vitalik, révélant les nouvelles orientations d'Ethereum : comment la fusion de Plasma et des ZK-SNARKs va changer la donne ?
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : dt, DODO Research ; 0xNing0x, chercheur principal chez EMC Fund
La semaine dernière, Vitalik, le fondateur d’Ethereum (appelé par la suite « V » dans cet article), a publié sur Twitter un nouvel article intitulé « Exit games for EVM validiums: the return of Plasma ». Cet article se concentre sur une présentation détaillée de la technologie de mise à l’échelle Plasma et vise à encourager une combinaison entre ce protocole de mise à l’échelle progressivement marginalisé et les preuves sans connaissance (ZK). Suite à cette publication, plusieurs projets liés à Plasma ont connu une forte hausse, ramenant ainsi cette technologie, auparavant supplantée par les Rollups et reléguée à l’arrière-plan, au cœur de la compétition autour des solutions de mise à l’échelle d’Ethereum.
Dans ce numéro de CryptoSnap, DODO Research X NingNing (@0xNing0x) vous explique de façon simple et accessible ce qu’est Plasma et ce que signifie précisément le dernier article de V !
Qu'est-ce que Plasma ?
Le problème de la scalabilité reste un enjeu central pour les développeurs du monde blockchain. Afin de concrétiser l’objectif d’un « ordinateur mondial décentralisé », il est impératif de construire une blockchain bon marché et rapide. C’est pourquoi diverses solutions de mise à l’échelle ont émergé autour du réseau principal d’Ethereum, et Plasma a longtemps été l’une des principales approches.
Plasma peut être simplement compris comme une chaîne construite au-dessus du réseau principal Ethereum. Un contrat intelligent gère les dépôts et retraits de fonds entre le réseau principal et la chaîne Plasma. Contrairement aux sidechains (comme BNB Chain ou Gnosis Chain), la chaîne Plasma doit régulièrement renvoyer son état final au réseau principal Ethereum. En revanche, contrairement aux Rollups, elle ne transmet pas toutes les données transactionnelles à la chaîne principale, mais uniquement la racine de l’arbre de Merkle, c’est-à-dire l’état de la chaîne Plasma.
Le mécanisme de sécurité « Exit Game » (Jeu de sortie)
Puisque les calculs ne sont pas effectués sur la chaîne principale, Plasma permet une forte amélioration de la scalabilité du réseau tout en disposant d’un mécanisme de validation relativement sécurisé contre les comportements malveillants. En parlant de sécurité, on arrive directement au concept mentionné par V dans le titre : le « exit game », ou « jeu de sortie », qui constitue le mécanisme de sécurité de Plasma.
Dans l’architecture Plasma, la sécurité repose sur ce mécanisme de retrait. Lorsqu’un utilisateur souhaite revenir au réseau principal ou pense que la chaîne Plasma est attaquée, il peut soumettre une demande de « sortie » au contrat Plasma sur la chaîne principale, accompagnée d’une preuve. Si, pendant une période de contestation de sept jours, aucun autre participant ne fournit de contre-preuve valide, l’utilisateur récupère ses actifs sur la chaîne principale. En cas de contestation réussie, la sortie échoue et l’utilisateur malveillant encourt une pénalité.
Les attaques courantes sont généralement de trois types :
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Retrait immédiat après une transaction (Not latest owner) : Cette attaque consiste, pour un utilisateur, à envoyer une transaction de transfert puis à initier immédiatement un retrait pendant la période de contestation. Ce comportement est invalide car le propriétaire légitime du jeton devrait être le destinataire de la transaction. Le réseau peut contester ce retrait en prouvant que l’actif a déjà été transféré.
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Double dépense (Double spend) : Une double dépense survient lorsqu’un même actif est illégalement dépensé deux fois ou plus. Par exemple, Alice transfère 1 jeton à Bob, puis tente de transférer ce même jeton à Charlie. Le réseau peut détecter cette utilisation double et rejeter le transfert frauduleux.
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Histoire de transaction invalide (Invalid history) : Cela signifie qu’un changement d’état illégal a été détecté dans l’historique des transactions d’un actif, par exemple une sortie de transaction non consommée. L’utilisateur peut répondre à cette contestation en fournissant une preuve de consommation correspondante.
Plasma Cash
V présente ensuite dans son article un projet utilisant le cadre Plasma : Plasma Cash. Dans Plasma Cash, chaque jeton déposé par un utilisateur est traité comme un NFT. Chaque NFT possède un historique de transactions enregistré sous forme d’arbre de Merkle. Toutefois, en raison de l’unicité et de l’indivisibilité des NFTs, les cas d’usage de Plasma Cash sont limités, réservés principalement à des transferts spécifiques. Pour résoudre cela, une version améliorée basée sur le modèle UTXO a été proposée. Grâce au registre UTXO, il devient possible de diviser les jetons, ce qui favorise leur usage dans les paiements. Toutefois, cette approche rend difficile l’interaction avec les contrats intelligents.
Les limites techniques de Plasma
La principale limite technique actuelle de Plasma réside dans sa difficulté à supporter l'EVM. De nombreux objets d’état dans les contrats EVM n’ont pas de « propriétaire » clairement défini, ce qui entre en contradiction avec le modèle de sécurité de Plasma. En effet, le mécanisme de sortie de Plasma exige que chaque objet d’état ait un propriétaire bien identifié, chargé de surveiller les données associées et d’initier un retrait si nécessaire afin de protéger ses actifs. Or, dans les contrats EVM, de nombreux objets d’état n’ont pas de propriétaire unique — par exemple, les pools de liquidité d’Uniswap ou les positions CDP dans MakerDAO. Dans ces cas-là, si la chaîne Plasma rencontre un problème, plusieurs scénarios peuvent survenir :
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Aucun propriétaire ne lance de retrait, et l’état risque d’être définitivement bloqué sur la chaîne Plasma.
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Même si un tiers peut initier un retrait, cela expose à des attaques sur le « jeu de sortie », ce qui représente un risque élevé.
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Les contrats à états complexes sont difficiles à vérifier.
Plasma + ZK-SNARKs
Face à ces limites techniques, V propose de combiner Plasma avec la technologie mature des preuves de validité (zk-SNARKs), ce qui pourrait résoudre partiellement ces problèmes. Voici les cinq points principaux :
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Les zk-SNARKs permettent de prouver la validité des blocs Plasma directement sur la chaîne principale, réduisant ainsi la dépendance au mécanisme de sortie.
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Ils permettent un retrait immédiat des actifs sur la chaîne Plasma, supprimant la période de contestation de sept jours liée aux preuves de fraude, et réduisent les problèmes dus à la réorganisation de la chaîne.
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On peut construire une structure UTXO parallèle représentant l’état EVM, et utiliser des zk-SNARKs pour prouver son équivalence, contournant ainsi certaines limitations de l’EVM.
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L'utilisation de zk-SNARKs réduit considérablement la quantité de données d’état que les utilisateurs doivent vérifier et stocker, améliorant ainsi l'expérience utilisateur.
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Pour les contrats intelligents dont le propriétaire est difficile à définir, si certaines parties critiques peuvent être divisées en objets vérifiables, une garantie partielle de sécurité reste possible.
Bien que ces méthodes ne couvrent pas encore tous les cas complexes de contrats EVM, avec le développement continu des technologies ZK et l’exploration de nouveaux designs combinant Plasma, nous pouvons espérer trouver de nouvelles solutions offrant un meilleur compromis entre sécurité, scalabilité et expérience utilisateur.
Points de vue des auteurs
DT @19971122 :
Avant de lire l'article de V, je n'étais pas familier avec l'architecture technique de Plasma, ce qui est compréhensible puisque les solutions de mise à l’échelle d’Ethereum sont aujourd’hui presque entièrement dominées par les Rollups. Les équipes se précipitent pour lancer leurs propres réseaux L2 basés sur cette technologie, tandis que des architectures modulaires émergent en externalisant la disponibilité des données (couche DA) vers d'autres réseaux (Celestia, EigenLayer, Avail). C’est ainsi que Dankrad Feist, chercheur à la Fondation Ethereum, a pu déclarer sur Twitter : « Une blockchain modulaire qui n’utilise pas ETH comme couche DA n’est ni un Rollup, ni un L2 d’Ethereum ». La question de la « légitimité » du développement d’Ethereum reste un sujet de débat passionné. Alors que les discussions autour des Rollups font rage, l’article de V agit comme une injection de dynamisme pour Plasma, rappelant à la communauté Ethereum que les solutions de mise à l’échelle ne se limitent pas aux Rollups, et que la combinaison ZK+Plasma mérite d’être envisagée.
Selon moi, dans un monde décentralisé, le développement多元iste est naturel. Mais lorsque l’on considère l’efficacité capitaliste, les architectures modulaires et homogènes semblent plus économiques, ce qui a conduit à l’émergence de cadres standardisés comme OP Stack ou Polygon zkEVM CDK, permettant à divers acteurs capitalistes de construire leurs propres réseaux L2. Cependant, cela entraîne une perte partielle de diversité. La démarche de V pourrait viser à corriger un déséquilibre perçu dans l’évolution des solutions de mise à l’échelle d’Ethereum. Il sera très intéressant d’observer si des équipes vont maintenant s’engager dans la mise en œuvre pratique de cette voie. En tant qu’utilisateur et partisan d’Ethereum depuis longtemps, je suis favorable à un développement équilibré des technologies de mise à l’échelle.
NingNing @0xNing0x :
Plasma est une solution conçue pour améliorer la scalabilité blockchain en déplaçant la majorité des données et des calculs hors chaîne. Apparu dès 2017, il a connu plusieurs itérations, notamment Plasma Cash et Plasma Cashflow. Toutefois, en raison de limitations fondamentales lorsqu’il s’agit d’applications allant au-delà des paiements simples (problème d’états orphelins et d’incitations), les solutions Plasma L2 ont progressivement été marginalisées.
Parallèlement, les Rollups sont devenus la solution L2 dominante, principalement grâce à leur simplicité de conception et à leur convivialité pour les développeurs. Cependant, avec la mise en œuvre et la maturation des technologies zkEVM, Plasma retrouve un espace de conception innovant, offrant de nouvelles possibilités pour simplifier l’expérience développeur et mieux protéger les actifs des utilisateurs.
L’objectif de V en promouvant à nouveau Plasma L2 n’est probablement pas de contester la position dominante des Rollups, mais plutôt de souligner l’importance de la diversité et de l’innovation dans les paradigmes L2. Actuellement, les solutions Rollup L2 dominent largement en termes de TVL et d’utilisateurs, et en raison de l’effet Matthew, cette domination devrait encore s’accroître dans un avenir prévisible.
Ces derniers jours, la nouvelle L2 Blast, issue d’une collaboration entre Paradigm et l’équipe Blur, a illustré une autre voie exploratoire. Bien que son architecture ne respecte pas strictement la définition de L2 donnée par V, elle a rencontré un grand succès sur le marché et dans la communauté, attirant rapidement beaucoup d’attention et de capitaux. Cela montre que le marché et la communauté aspirent à une plus grande diversité des paradigmes L2, et ne se contentent plus d’un ou deux modèles standardisés.
En résumé, les solutions Plasma L2 possèdent un potentiel et une certaine innovation, mais l’évolution des L2 ne devrait pas dépendre d’un concepteur suprême doté d’une rationalité absolue. Elle doit plutôt émerger organiquement d’un marché concurrentiel complexe et non linéaire.
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