StarkNet Alpha est maintenant disponible sur le réseau principal d'Ethereum : tout savoir sur les ZK-Rollups et la voie du scaling pour Ethereum
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StarkNet Alpha est maintenant disponible sur le réseau principal d'Ethereum : tout savoir sur les ZK-Rollups et la voie du scaling pour Ethereum
Étant donné que les projets d'applications actuels sur la blockchain ont une forte demande en espace de bloc Ethereum, et que cet espace étant limité, le réseau peut facilement devenir congestionné, ce qui ralentit la vitesse de confirmation des transactions et augmente les frais de gaz.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : Timothy Craig
Traduction : zombit
La solution d'extension ZK Rollup pour Ethereum, largement saluée, StarkNet Alpha, est passée hier sur le réseau principal d'Ethereum. Cette solution contribue à atténuer l'environnement actuel de frais élevés sur Ethereum. Plusieurs solutions d'extension sont déjà adoptées concrètement, mais la technologie ZK-Rollup (Zero-Knowledge Rollup) est toujours considérée comme la meilleure réponse aux problèmes de scalabilité. Pourquoi donc ?
Problème de scalabilité d’Ethereum
Les frais de gaz élevés sont devenus un problème majeur pour Ethereum. Comme les frais de transaction sont payés en ETH, lorsque le prix de l'actif augmente, le coût d'utilisation du réseau grimpe également. L'ETH a augmenté de 460 % cette année, ce qui signifie que le coût des transactions en dollars a aussi augmenté de 460 %. De plus, les frais dépendent du niveau de congestion du réseau. La forte demande pour l'espace bloc d'Ethereum provenant des applications actuelles rend le réseau facilement congestionné, ralentissant ainsi la confirmation des transactions et augmentant les frais de gaz.
Le coût élevé d'utilisation du réseau freine la participation des utilisateurs aux applications DeFi (finance décentralisée) et NFT, voire les empêche de rejoindre des DAO. De nombreux passionnés de cryptomonnaies ont déjà migré vers d'autres blockchains de première couche, telles que Solana (SOL) et Avalanche (AVAX).
Prix médian du gaz pour les transactions Ethereum
Ces dernières années, plusieurs solutions d'extension ont été développées pour aider à atténuer la congestion du réseau et les coûts de transaction sur Ethereum. Polygon, lancé en 2019, est probablement la première solution d'extension d'Ethereum à avoir connu un grand succès. Ce réseau utilise une solution appelée Plasma, qui transfère les transactions depuis la blockchain principale d'Ethereum vers une sidechain dédiée. De nombreuses applications DeFi natives d'Ethereum ont été déployées sur Polygon, comme Curve (CRV) et Aave (AAVE).
Bien que le réseau Polygon attire des utilisateurs grâce à ses faibles frais de transaction, il fait souvent face à des critiques concernant sa sécurité et son caractère centralisé, ce qui le discrédite comme véritable solution d'extension. Le réseau utilise ses propres validateurs de nœuds pour gérer son mécanisme de consensus PoS, ce qui signifie qu'il ne s'appuie pas sur le réseau principal d'Ethereum pour valider les transactions. Selon les données disponibles au moment de la rédaction,
Répartition des 25 plus grands validateurs de blocs du réseau Polygon
Rollup
Récemment, les solutions d'extension « Rollup » ont suscité beaucoup d'intérêt dans la communauté Ethereum. Comme leur nom l'indique, les Rollups regroupent les données de calcul et renvoient une preuve de validité (Validity Proof) sur le réseau principal d'Ethereum. Cette méthode permet d'économiser de l'espace bloc et de réduire davantage la quantité de données envoyées au réseau principal. Puisque les transactions sont groupées, les frais de gaz peuvent être partagés entre de nombreux utilisateurs. Les Rollups offrent aux utilisateurs des vitesses de transaction quasi instantanées, réduisant les frais de 50 à 200 fois, tout en conservant la sécurité et la décentralisation du réseau principal d'Ethereum.
Actuellement, deux types de solutions Rollup existent : Optimistic Rollup et Zero-Knowledge Rollup (ZK-Rollup).
Qu'est-ce qu'un Optimistic Rollup ?
L'approche Optimistic Rollup suppose que les transactions renvoyées à la chaîne principale sont légitimes. Une transaction n'est rejetée que si un vérificateur parvient à prouver sa fraude en soumettant une preuve de fraude (Fraud Proof). Autrement dit, les Optimistic Rollups appliquent une méthode du type « innocent jusqu'à preuve du contraire » pour valider les transactions.
On observe déjà une adoption concrète des Optimistic Rollups, en partie parce qu'il est plus facile pour les développeurs d'y créer des applications. Ces rollups supportent directement les contrats intelligents complets, et les développeurs peuvent utiliser Solidity, le langage de programmation d'Ethereum, pour écrire leurs applications. Selon les données de L2beat, Arbitrum, le plus grand réseau Optimistic Rollup, a attiré plus de 2,5 milliards de dollars de valeur verrouillée totale (TVL) dans les applications DeFi, accueillant de nombreuses applications DeFi populaires d'Ethereum.
Toutefois, en raison de leur méthode de validation, les Optimistic Rollups font face à certains défis. Les fonds transférés vers le réseau principal d'Ethereum subissent un délai de contestation pouvant aller jusqu'à une semaine, ce qui crée des inconvénients pour les utilisateurs et nuit à la composable. Bien que les Optimistic Rollups représentent une amélioration par rapport aux solutions basées sur Plasma comme Polygon, ils sont généralement considérés comme inférieurs aux ZK-Rollups. Les Optimistic Rollups offrent un gain de scalabilité d’environ 77 fois, tandis que les ZK-Rollups offrent jusqu’à 500 fois plus, sans délai de contestation.
Qu'est-ce qu'un ZK-Rollup ?
Les ZK-Rollups génèrent une preuve cryptographique lors du regroupement des transactions vers la chaîne principale, afin de prouver leur légitimité. Les transactions ne sont acceptées sur Ethereum qu'une fois la preuve cryptographique validée. Contrairement aux Optimistic Rollups, les ZK-Rollups adoptent une approche du type « coupable jusqu'à preuve d'innocence ».
Toutefois, les ZK-Rollups n'ont pas encore atteint le même niveau de compatibilité que leurs homologues Optimistic. Chaque transaction devant être accompagnée d'une preuve de validité, leur développement technique est plus complexe. Actuellement, les ZK-Rollups peuvent exécuter certaines tâches simples comme des transferts directs ou des échanges. Bien qu’il soit possible d’intégrer des contrats intelligents, cela reste plus difficile qu’avec les Optimistic Rollups.
Cette année, le cofondateur d’Ethereum, Vitalik Buterin, prédisait que le développement de ZK-Rollups entièrement composites prendrait plusieurs années. Cependant, les développeurs ont devancé ces prévisions : plusieurs projets de ZK-Rollups se préparent à déployer des solutions combinant composable et interopérabilité, allant jusqu’à permettre l’interconnexion entre plusieurs Rollups.
L’évolution des ZK-Rollups permettra au réseau principal d’Ethereum et aux multiples réseaux de couche 2 de partager un cadre de communication commun. Les réseaux pourront partager la liquidité et surmonter le plus grand obstacle à l’adoption rencontré par les blockchains de couche 1. Les réseaux basés sur ZK-Rollup n’auront plus besoin de rivaliser pour capter la liquidité afin d’assurer des transactions efficaces sur les DEX ; ils pourront étendre Ethereum de manière collaborative.
Les ZK-Rollups possèdent également une autre fonctionnalité unique : plus il y a de transactions, moins celles-ci coûtent cher. Le coût d’envoi d’un lot varie peu. À mesure que davantage de transactions sont regroupées dans un lot, le coût est réparti entre plus d’utilisateurs. Les ZK-Rollups pouvant empaqueter presque un nombre illimité de transactions, lorsque suffisamment d’utilisateurs sont présents, les frais de gaz peuvent descendre à quelques centimes. Ce phénomène est appelé « amortissement de la preuve de validité » (Validity Proof Amortization).
Bien qu’Ethereum fasse toujours face à des problèmes de scalabilité, certains développeurs déploient déjà des réseaux ZK-Rollup de couche 2, promettant une pleine composable et compatibilité entre contrats intelligents, autres solutions de couche 2 et la machine virtuelle d’Ethereum.
Types de ZK-Rollup
Deux types différents de ZK-Rollup sont actuellement utilisés dans les solutions d’extension d’Ethereum.
- SNARKs
Le premier type, le plus répandu, est le ZK-SNARK, acronyme de « arguments succincts et non interactifs de connaissance ». Il s'agit du premier type de preuve à connaissance nulle découvert. Le projet blockchain axé sur la confidentialité Zcash (ZEC) a adopté les ZK-SNARKs dès 2016. Cette technologie constitue la base de données et de code de la majorité des développeurs de ZK-Rollup et est considérée comme un choix solide pour les projets d'extension d'Ethereum.
Mais les SNARKs présentent un défaut : ils nécessitent une clé générée lors d'un événement initial de création. Ces clés servent à produire les preuves requises pour les transactions. Si les clés utilisées lors de la configuration dite « de confiance » ne sont pas détruites, elles pourraient être utilisées pour créer de nouveaux jetons ou falsifier des transactions de toutes pièces.
Parmi les solutions d’extension SNARK les plus attendues figure zkSync de Matter Labs, lancé en juin 2020. Sa version actuelle affirme pouvoir traiter jusqu’à 2 000 transactions par seconde, avec des ambitions de débit encore plus élevées. En mai dernier, la plateforme a commencé à travailler sur le déploiement de contrats intelligents dans un environnement compatible EVM, lançant un testnet zkEVM.
zkSync met actuellement l'accent sur la facilité de transition depuis le réseau principal d'Ethereum : les développeurs souhaitant créer sur zkEVM peuvent utiliser Solidity, le langage d'Ethereum, pour coder leurs contrats intelligents. Matter Labs a récemment levé 50 millions de dollars lors d’un tour de financement de série B dirigé par a16z pour soutenir le développement de zkSync. L’entreprise collabore déjà avec plusieurs applications DeFi d’Ethereum, notamment Curve, Aave et 1inch.
- STARKs
L’autre type de ZK-Rollup est le STARK, acronyme de « arguments transparents et évolutifs de connaissance ». Les STARKs présentent un avantage par rapport aux SNARKs : ils reposent entièrement sur des fonctions de hachage et n’exigent aucune configuration de confiance, ce qui les rend théoriquement plus sécurisés que les SNARKs.
StarkWare est la première entreprise à utiliser les STARKs pour étendre Ethereum, et demeure aujourd’hui le principal moteur du développement de technologies basées sur STARK. Ses deux cofondateurs, Eli Ben-Sasson et Michael Riabzev, sont conjointement à l’origine de cette technologie. StarkWare a créé un langage de programmation Turing-complet pour les ZK-Rollups basés sur STARK, appelé Cairo. Le « protocole StarkEx » est le premier produit construit avec ce langage.
StarkEx est une solution d’extension spécialisée par application. Elle est actuellement utilisée par plusieurs projets Ethereum, notamment dYdX, Immutable X, Sorare et DeversiFi. Prochainement, StarkNet, un réseau ZK-Rollup sans permission, permettra aux développeurs de construire et déployer directement des applications sur la couche 2. L’objectif de StarkNet est de devenir une solution d’extension multicontractuelle, véritablement décentralisée.
Feuille de route de développement de StarkNet
Les ZK-Rollups vont bientôt transformer la manière dont la communauté crypto utilise Ethereum. Avec la mise en œuvre de réseaux rapides et peu coûteux comme zkSync et StarkNet, un nombre croissant de transactions Ethereum seront externalisées vers la couche 2. Cela devrait rapprocher Ethereum de sa vision : un réseau blockchain scalable, sécurisé et décentralisé.
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