Coinbase : Analyse des solutions de mise à l'échelle d'Ethereum
TechFlow SélectionTechFlow Sélection
Coinbase : Analyse des solutions de mise à l'échelle d'Ethereum
Si les blockchains basées sur des contrats intelligents veulent évoluer pour prendre en charge des applications financières et Web3 destinées à des milliards d'utilisateurs, des solutions de mise à l'échelle seront nécessaires.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : Justin Mart & Connor Dempsey
Traduction : Alex, TechFlow
À la fin de l'année 2021, Ethereum avait évolué au point de supporter des milliers d'applications provenant des domaines DeFi, NFT, GameFi, etc. L'ensemble du réseau liquide chaque année des milliers de milliards de dollars de transactions, avec plus de 170 milliards de dollars verrouillés sur la plateforme.
Mais comme on dit, plus il y a d'argent, plus il y a de problèmes. La conception décentralisée d'Ethereum limite finalement son volume de transactions à environ 15 par seconde. Étant donné que la popularité d'Ethereum dépasse largement cette capacité, le résultat est une longue attente et des frais atteignant jusqu'à 200 dollars par transaction. Cela finit par dissuader de nombreux utilisateurs et limite les types d'applications qu'Ethereum peut traiter aujourd'hui.
Si les blockchains basées sur contrats intelligents doivent continuer à évoluer pour soutenir les applications financières et Web3 destinées à des milliards d'utilisateurs, des solutions de mise à l'échelle sont nécessaires. Heureusement, la « cavalerie » est déjà en route, et plusieurs solutions proposées ont récemment été mises en ligne.
Concurrentiel ou complémentaire ?
L'objectif est d'augmenter le nombre de transactions que les plateformes publiques de contrats intelligents peuvent traiter tout en conservant un niveau suffisant de décentralisation. Il convient de rappeler qu'étendre une plateforme de contrats intelligents via une solution centralisée gérée par une seule entité est trivial (Visa traite 45 000 transactions par seconde), mais cela nous ramènerait immédiatement à notre point de départ : un monde dominé par quelques acteurs centralisés puissants.
Il existe deux approches principales pour résoudre ce problème :
(1) Construire de nouveaux réseaux entièrement indépendants capables de traiter davantage d'activités, en concurrence directe avec Ethereum
(2) Construire des réseaux complémentaires capables de traiter l'excès de charge d'Ethereum.
Globalement, ces solutions se divisent en plusieurs catégories :
1) Blockchains de niveau 1 (L1), concurrentes d’Ethereum
2) Sidechains (partiellement complémentaires à Ethereum)
3) Réseaux de niveau 2 (L2), complémentaires à Ethereum
Bien que chaque architecture et méthode diffère, l'objectif reste identique : permettre aux utilisateurs d'interagir effectivement avec le réseau (par exemple, échanger avec DeFi, NFT, etc.) sans payer des frais excessifs ni subir de longs temps d'attente.
Les couches 1 (L1)
Ethereum est considéré comme une blockchain de niveau 1 (L1) — un réseau autonome capable de protéger les fonds des utilisateurs et d'exécuter des transactions en un seul endroit. Voulez-vous utiliser une application DeFi comme Uniswap pour échanger 100 USDC contre du DAI ? Tout cela se passe sur Ethereum.
Les L1 concurrents réalisent tout ce qu'Ethereum fait, mais sur un réseau entièrement nouveau. Ils se distinguent par une conception système innovante permettant un débit plus élevé, réduisant ainsi les frais de transaction, mais souvent au prix d'une plus grande centralisation.
Au cours des 10 derniers mois, de nouvelles L1 ont vu le jour en masse, et la valeur totale de ces réseaux est passée de zéro à environ 75 milliards de dollars durant cette période. Le domaine est actuellement dominé par Solana, Avalanche, Terra et Binance Smart Chain, chacune ayant un écosystème en croissance dont la valeur dépasse désormais 10 milliards de dollars.
TVL des principales L1 non-ETH
Toutes ces L1 sont en compétition pour attirer développeurs et utilisateurs. Construire et utiliser des applications sans les outils ni l'infrastructure existants d'Ethereum est extrêmement difficile.
Pour combler cet écart, de nombreuses L1 adoptent une stratégie appelée compatibilité EVM.
EVM signifie Machine Virtuelle Ethereum, qui constitue essentiellement le « cerveau » exécutant les calculs nécessaires au traitement des transactions. En rendant leur réseau compatible avec l'EVM, les développeurs d'Ethereum peuvent facilement déployer leurs applications existantes sur une nouvelle L1 en copiant simplement leur code. Les utilisateurs peuvent également accéder facilement aux L1 compatibles EVM via leurs portefeuilles existants, simplifiant ainsi la migration.
Prenons l'exemple de Binance Smart Chain (BSC). En lançant un réseau compatible EVM et en ajustant sa conception de consensus pour offrir un débit plus élevé et des transactions moins chères, BSC a connu l'été dernier une explosion d'utilisation de dizaines d'applications DeFi, toutes similaires à des applications populaires d'Ethereum telles qu'Uniswap et Curve.
Avalanche, Fantom, Tron et Celo ont suivi la même approche.
En revanche, Terra et Solana ne prennent actuellement pas en charge la compatibilité EVM.
Comparaison du TVL entre L1 compatibles et non compatibles EVM
Chaînes interopérables
Dans une catégorie légèrement différente de L1, on trouve des écosystèmes de blockchains tels que Cosmos et Polkadot. Au lieu de construire de nouvelles blockchains indépendantes, ces projets créent des standards permettant aux développeurs de concevoir des blockchains spécialisées capables de communiquer entre elles. Par exemple, cela pourrait permettre à un jeton issu d'une blockchain de jeu d'être utilisé dans une application hébergée sur une autre blockchain dédiée aux réseaux sociaux.
Actuellement, plus de 100 milliards de dollars sont verrouillés sur des chaînes construites selon les standards de Cosmos, pouvant éventuellement devenir interopérables. Parallèlement, Polkadot a récemment franchi une étape importante visant à unifier son propre écosystème de blockchains.
En bref, le paysage des concurrents directs d'Ethereum est aujourd'hui diversifié, et bien d'autres arrivent encore.
Les sidechains
La distinction entre sidechain et nouvelle L1 est certainement floue. Une sidechain ressemble beaucoup à une L1 compatible EVM, à la différence près qu'elle est conçue spécifiquement pour absorber l'excès de charge d'Ethereum plutôt que de rivaliser globalement avec lui. Ces écosystèmes restent étroitement liés à la communauté Ethereum et hébergent des applications de manière complémentaire.
Le cas de Ronin, la sidechain d’Axie Infinity, en est un excellent exemple. Axie Infinity est un jeu NFT initialement construit sur Ethereum. Comme les frais d'Ethereum rendaient le jeu très coûteux, la sidechain Ronin a été créée pour permettre aux utilisateurs de transférer leurs NFT et jetons vers un environnement à faibles frais. Cela a rendu le jeu accessible à davantage d'utilisateurs avant son explosion de popularité.
Au moment de la rédaction, les utilisateurs avaient transféré plus de 7,5 milliards de dollars d'Ethereum vers Ronin pour jouer à Axie Infinity.
Polygon POS
Alors que des sidechains comme Ronin sont spécifiques à une application, d'autres sont conçues pour des usages plus généraux. Actuellement, la sidechain Proof-of-Stake (POS) de Polygon est le leader du secteur, avec une valeur proche de 5 milliards de dollars, accueillant plus de 100 applications DeFi et de jeux, notamment des noms connus comme Aave et Sushiswap, ainsi qu’un clone d'Uniswap nommé Quickswap.
De fait, Polygon POS ne semble guère différent d’une L1 compatible EVM. Toutefois, elle a été conçue comme partie intégrante d'un cadre visant à étendre Ethereum plutôt qu'à le concurrencer. L’équipe de Polygon anticipe un futur où Ethereum restera la blockchain dominante pour les transactions à haute valeur et le stockage de valeur, tandis que les transactions quotidiennes migreront vers la blockchain à faible coût de Polygon. (Polygon POS entretient également une relation particulière avec Ethereum via un processus de « checkpointing »).
Avec des frais inférieurs à un centime, la vision future de Polygon paraît crédible. Aidée par des programmes d'incitation, une vague d'utilisateurs s'est dirigée vers Polygon POS, dont le volume quotidien de transactions a dépassé celui d’Ethereum (bien que des transactions spam aient gonflé ce chiffre).
Les couches 2 (L2 - Rollups)
Les L1 et sidechains partagent un défi évident : assurer la sécurité de leur blockchain. Pour cela, ils doivent rémunérer un nouvel ensemble de mineurs ou de validateurs Proof-of-Stake afin de valider et sécuriser les transactions, généralement sous forme d'inflation de leur jeton natif (par exemple $MATIC pour Polygon, $AVAX pour Avalanche).
Cependant, cela présente des inconvénients notables :
1) Posséder un jeton natif rend naturellement votre écosystème plus concurrentiel qu’avec Ethereum
2) Valider et sécuriser les transactions est une tâche complexe et exigeante, dont votre réseau devra assumer la responsabilité indéfiniment
Ne serait-il pas idéal de créer des écosystèmes évolutifs qui tirent parti de la sécurité d’Ethereum ?
Entrent alors en scène les réseaux L2, et surtout les « rollups ».
En bref, les L2 sont des écosystèmes indépendants situés au-dessus d’Ethereum, dont la sécurité repose entièrement sur Ethereum.
Ce point est crucial : cela signifie qu’un L2 n’a pas besoin de posséder de jeton natif — il est donc non seulement plus complémentaire à Ethereum, mais constitue fondamentalement une extension d’Ethereum.
La feuille de route d’Ethereum elle-même honore cette idée en affirmant qu’Ethereum 2.0 sera « centré sur les rollups ».
Fonctionnement des rollups
Les L2 sont souvent appelés rollups, car ils regroupent ou « roulent » les transactions ensemble, les exécutent dans un nouvel environnement, puis renvoient les données mises à jour vers Ethereum. [Plutôt que de faire traiter individuellement 1 000 transactions Uniswap par le réseau Ethereum (coûteux !), celles-ci sont déchargées sur un L2 rollup où les calculs sont effectués avant que le résultat soit soumis à Ethereum (moins cher !)].
Mais quand les résultats sont renvoyés à Ethereum, comment celui-ci peut-il savoir si les données sont correctes et valides ? Comment empêcher quiconque de publier de fausses informations ? Ce sont là les questions clés qui distinguent deux types de rollups : les rollups optimistes (optimistic rollups) et les rollups ZK (ZK rollups).
Optimistic rollups
Lorsqu'ils renvoient leurs résultats à Ethereum, les optimistic rollups supposent « de manière optimiste » qu'ils sont valides. Autrement dit, ils autorisent l’opérateur du rollup à publier les données qu’il souhaite (y compris potentiellement incorrectes ou frauduleuses), et présument qu’elles sont correctes — une perspective assurément optimiste ! Mais des mécanismes existent pour contrer la fraude. En guise de contrepoids, un délai est prévu après chaque retrait pendant lequel toute personne peut signaler une fraude (rappelons que la blockchain est transparente, tout le monde peut voir ce qui se passe). Si l’un de ces observateurs parvient à prouver mathématiquement qu’une fraude a eu lieu (en soumettant une preuve de fraude), le rollup annule les transactions frauduleuses, punit l’auteur et récompense l’observateur (un système d’incitations ingénieux !).
Inconvénient : un léger délai apparaît lors du transfert de fonds entre le rollup et Ethereum, le temps que les observateurs détectent d’éventuelles fraudes. Dans certains cas, cela peut aller jusqu’à une semaine, bien que l’on s’attende à une réduction progressive de ces délais.
L’essentiel est que les optimistic rollups soient intrinsèquement liés à ETH et prêts à aider Ethereum à s’agrandir dès aujourd’hui. C’est pourquoi, avec de nombreux grands projets DeFi migrent vers les principaux optimistic rollups — Arbitrum et Optimistic Ethereum — nous assistons à une croissance prometteuse.
- Arbitrum & Optimistic Ethereum
Arbitrum (proposé par Off-chain Labs) et Optimistic Ethereum (proposé par Optimism) sont aujourd’hui les deux principaux projets implémentant les optimistic rollups.
Il convient de noter que les deux projets en sont encore à un stade précoce, les deux entreprises exerçant un contrôle centralisé, mais prévoyant de progressivement décentraliser leurs systèmes.
On estime que les optimistic rollups, une fois matures, pourront améliorer l’évolutivité d’un facteur 10 à 100.
Même à ce stade précoce, les applications DeFi sur Arbitrum et Optimism ont déjà accumulé des milliards de dollars de valeur bloquée.
Optimism est plus en avance sur sa courbe d'adoption, avec plus de 300 millions de dollars de TVL répartis sur 7 applications DeFi, notamment Uniswap, Synthetix et 1inch.
Arbitrum va plus loin, avec environ 2,5 milliards de dollars de TVL répartis sur plus de 60 applications, incluant des protocoles DeFi connus comme Curve, Sushiswap et Balancer.
Arbitrum a également été choisi par Reddit comme solution privilégiée pour étendre ses efforts très attendus de marquer des points communautaires pour les 500 millions d'utilisateurs mensuels de sa plateforme de médias sociaux.
ZK Rollups
Alors que les optimistic rollups supposent que les transactions sont valides et laissent la possibilité à d’autres de prouver une fraude, les ZK rollups fournissent une véritable preuve de validité des transactions au réseau Ethereum.
Outre les résultats groupés des transactions, ils soumettent à un contrat intelligent Ethereum ce qu'on appelle une « preuve de validité ». Comme son nom l'indique, cette preuve permet au réseau Ethereum de vérifier que les transactions sont effectivement valides, rendant impossible pour un opérateur malveillant de tricher. Cela supprime le besoin d'une fenêtre de preuve de fraude, rendant ainsi les transferts entre Ethereum et les ZK rollups pratiquement instantanés.
Bien que le règlement instantané et l'absence de délai de retrait semblent excellents, les ZK rollups comportent aussi des compromis.
- Premièrement, générer une preuve de validité est intensif en calcul, nécessitant donc des machines hautes performances.
- Deuxièmement, la complexité autour des preuves de validité rend plus difficile la prise en charge de la compatibilité EVM, limitant ainsi les types de contrats intelligents pouvant être déployés sur les ZK rollups.
Par conséquent, les optimistic rollups ont pris une longueur d’avance sur le marché et sont mieux placés pour répondre aux besoins actuels d’extension d’Ethereum, mais à long terme, les ZK rollups pourraient devenir la meilleure solution technique.
-
Adoption des ZK rollups
L’écosystème des ZK rollups est profond, avec plusieurs équipes et implémentations actives en production. Parmi les acteurs notables figurent Starkware, Matter Labs, Hermez et Aztec.
Aujourd’hui, les ZK rollups soutiennent principalement des applications relativement simples, telles que les paiements ou les échanges (en raison des limitations actuelles sur les types d’applications supportées). Par exemple, l’échange de produits dérivés dYdX utilise la solution ZK rollup de Starkware (StarkEx) pour supporter près de 5 millions de transactions hebdomadaires et un TVL supérieur à 1 milliard de dollars.
Cependant, la véritable avancée consistera en une solution ZK rollup pleinement compatible EVM, capable de prendre en charge des applications généralistes populaires (comme l’ensemble des applications DeFi), sans les délais de sortie des optimistic rollups.
Les principaux acteurs dans ce domaine sont zkSync 2.0 de Matter Labs, Starknet de Starkware, zkEVM de Polygon Hermez et Polygon Miden, tous actuellement en phase de préparation pour le lancement sur mainnet. (Aztec, quant à lui, se concentre sur l’application des preuves zk à la confidentialité).
Beaucoup d'acteurs du secteur (dont Vitalik) voient dans les ZK rollups la solution à long terme pour la mise à l'échelle d'Ethereum, principalement en raison de leur capacité inhérente à traiter fondamentalement des milliers de transactions par seconde sans compromettre la sécurité ni la décentralisation.
Au fur et à mesure que l’extension d’Ethereum progresse, les prochains ZK rollups pleinement compatibles EVM seront parmi les éléments clés à surveiller.
Un monde fragmenté
À long terme, si les plateformes de contrats intelligents doivent s’étendre à des milliards d’utilisateurs, ces solutions d’extension sont indispensables.
Cependant, à court terme, ces solutions peuvent poser des défis importants aux utilisateurs et aux opérateurs cryptos. Naviguer depuis Ethereum vers ces réseaux requiert l'utilisation de ponts inter-chaînes (bridges), ce qui est complexe pour les utilisateurs et comporte des risques potentiels. Par exemple, plusieurs ponts inter-chaînes ont été la cible d'attaques ayant coûté plus d'un million de dollars.
Plus important encore, le monde multi-chaînes fragmente la composable et la liquidité. Prenons l'exemple de Sushiswap, qui est aujourd'hui déployé sur Ethereum, Binance Smart Chain, Avalanche, Polygon et Arbitrum. La liquidité de Sushiswap, autrefois concentrée sur un seul réseau (Ethereum), est désormais répartie sur cinq réseaux distincts.
Les applications Ethereum ont longtemps bénéficié de la composable — c’est-à-dire que Sushiswap sur Ethereum pouvait interagir directement avec d’autres applications Ethereum comme Aave ou Compound.
Avec l’expansion des applications vers de nouveaux réseaux, les applications déployées sur une L1/sidechain/L2 ne peuvent plus composer avec celles d’une autre couche, limitant ainsi l’accessibilité et posant des défis aux utilisateurs et développeurs.
Un avenir incertain
Les nouvelles couches 1 comme Avalanche ou Solana continueront-elles de croître pour rivaliser avec Ethereum ?
Les écosystèmes de blockchains comme Cosmos ou Polkadot vont-ils connaître une croissance explosive ?
Les sidechains continueront-elles de fonctionner harmonieusement avec Ethereum, absorbant son excès de capacité ?
Ou bien les rollups combinés à Ethereum 2.0 finiront-ils par l’emporter ?
Personne ne peut l’affirmer avec certitude.
Bien que l’avenir soit incertain, chacun peut trouver du réconfort dans le fait que tant d’équipes talentueuses travaillent activement à résoudre les problèmes les plus complexes des réseaux ouverts et sans permission.
Tout comme le haut débit a finalement permis à Internet de supporter une série d'applications révolutionnaires telles que YouTube et Uber, nous pensons que nous verrons un jour les solutions gagnantes de mise à l'échelle sous le même angle.
TechFlow est une plateforme de contenu approfondi spécialisée dans les investissements dans les actifs alternatifs. Suivez notre compte officiel pour découvrir davantage de contenus exclusifs, ou ajoutez WeChat TechFlow01 pour rejoindre notre groupe communautaire et participer aux discussions.
Bienvenue dans la communauté officielle TechFlow
Groupe Telegram :https://t.me/TechFlowDaily
Compte Twitter officiel :https://x.com/TechFlowPost
Compte Twitter anglais :https://x.com/BlockFlow_News
