Que Sont les ZK-Rollups ? L'Évolution de la Technologie Rollup

Introduction

La blockchain s'est imposée comme une technologie essentielle ces dernières années, redéfinissant l'échange de valeurs et d'informations dans un contexte numérique. Néanmoins, avec l'émergence de nouvelles plateformes comme Ethereum, des problèmes de scalabilité et de nombre de transactions traitées par seconde sont apparus. C'est là que les solutions de type Layer-2, en particulier les ZK-rollups, s'avèrent parfaitement adaptées au scénario donné.

Cet article décrit le rôle des ZK-rollups, l'évolution de la technologie rollup, et l'avenir des Layer-2 et des rollups d'Ethereum. Il souligne leur capacité à surpasser les volumes de transactions du Layer-1 ainsi que leur scalabilité et leur vélocité dans les cas d'utilisation de la blockchain.

Que Sont les ZK-Rollups

Un ZK-rollup est une méthode de mise à l'échelle de layer-2 qui utilise des preuves à divulgation nulle de connaissance (ZKPs) pour combiner plusieurs transactions hors chaîne et prouver leur validité sur le réseau principal d'Ethereum. Cette technique réduit considérablement la charge de calcul sur la couche de base, permettant une plus grande capacité de transaction et des frais de gaz réduits.

Les preuves à divulgation nulle de connaissance, notamment les zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge), constituent le fondement des ZK-rollups. Ces approches cryptographiques permettent au prouveur de démontrer la véracité d'une affirmation au vérificateur sans révéler d'autres informations que la validité de l'affirmation.

Dans le cadre des ZK-rollups, cela signifie que l'opérateur du rollup peut démontrer la validité d'un groupe de transactions sans divulguer les détails spécifiques de ces transactions au réseau principal. Cela améliore la confidentialité et réduit le volume de données qui doit être conservé sur la blockchain Ethereum.

Composants Clés des ZK-Rollups :

• Preuves à Divulgation Nulle de Connaissance (ZKPs) : En cryptographie, ce sont des méthodes par lesquelles une partie (le prouveur) peut prouver à une autre partie (le vérificateur) qu'une affirmation donnée est vraie, sans transmettre d'autres informations que le fait que l'affirmation est effectivement vraie. Concernant les ZK-rollups, les ZKPs sont mises en œuvre pour vérifier l'intégrité de la transaction hors chaîne sans révéler les détails spécifiques de la transaction sur la Blockchain.
• Contrats Rollup : Sur le layer-1, les contrats intelligents stockent l'état du rollup et vérifient les preuves envoyées par les opérateurs du layer-2.
• Calcul Hors Chaîne : La majorité des transactions sont effectuées hors chaîne, ce qui diminue la pression sur la blockchain layer-1 et augmente l'efficacité du layer-2.

Comment Fonctionnent les ZK-Rollups ?

Les ZK-rollups fonctionnent en regroupant un grand nombre de transactions en lots et en présentant une preuve cryptographique appelée zk-SNARK. Cette preuve vérifie toutes les transactions concernées et confirme qu'aucune manipulation n'est incluse dans la racine de l'état final. Ainsi, les ZK-rollups peuvent traiter les transactions avec un débit beaucoup plus élevé et définitivement moins cher par rapport à leur exécution directe sur le Layer-1 .

Sécurité et Efficacité

Les avantages des ZK-rollups sont évidents dans leur sémantique : ils utilisent la sécurité de la chaîne Layer-1 tout en déplaçant le calcul et l'état vers un environnement plus évolutif. Cela contribue au débit global des transactions dans l'environnement des contrats intelligents tout en maintenant les caractéristiques essentielles de résistance à la censure et de confiance minimale.

Évolution de la Technologie Rollup

1. Premières Solutions Layer-2

L'histoire des solutions de mise à l'échelle layer-2 a commencé avec les canaux d'état et les chaînes latérales, qui ont ouvert la voie à l'émergence de la scalabilité blockchain. Les canaux d'état fournissent un environnement hors chaîne pour une série de transactions, et les changements nets résultants sont placés sur la blockchain. Cependant, les chaînes latérales sont d'autres blockchains connectées à la blockchain principale via un système de double ancrage, ce qui signifie qu'elles sont séparées de la blockchain principale.

2. Introduction des Rollups

Les rollups layer-2 sont devenus la solution améliorée de deuxième génération à l'approche Layer-2, offrant la possibilité de regrouper plusieurs transactions à la fois en lots et de les envoyer à la chaîne principale. Il existe deux types principaux de rollups : les rollups optimistes et les ZK-rollups. Les rollups optimistes supposent que toutes les transactions sont légitimes et n'effectueront des calculs qu'en cas de litige, tandis que les ZK-rollups effectuent des transactions vérifiées par calcul hors de la chaîne principale et envoient une preuve à la chaîne principale.

3. Avancées dans la Technologie ZK-rollup

Les dernières tendances dans le développement des ZK-rollups impliquent l'augmentation de leurs performances, niveaux de sécurité et compatibilité avec d'autres systèmes. Par exemple, les ZK-rollups fonctionnent avec des retraits instantanés, contrairement aux rollups optimistes qui nécessitent du temps pour effectuer des retraits pour permettre l'arbitrage. De plus, les ZK-rollups sont plus susceptibles d'avoir une meilleure confidentialité puisqu'ils conservent des informations supplémentaires sur les transactions hors chaîne. Néanmoins, la construction des zk-SNARKs et leur vérification restent coûteuses et chronophages. Par conséquent, l'utilisation des ZK-rollups est limitée aux transactions générales de la Machine Virtuelle Ethereum (EVM).

Croissance Attendue des Layer-2 ETH et des Rollups

• Aperçu d'Ethereum Layer-1 Actuellement : Actuellement, Ethereum Layer-1 traite environ 20-30 TPS, loin derrière Solana et Avalanche, qui gèrent des milliers de transactions par seconde. En conséquence, il y a eu des frais de transaction élevés et des temps de traitement lents, ce qui rend le réseau Ethereum non évolutif.
• Potentiel des Solutions Layer-2 : Les solutions de rollup L2 développées sur Ethereum, comme Arbitrum, Optimism, zkSync Era, et autres, sont pleinement capables de traiter environ 40 000 TPS avec des frais de transaction relativement moins chers par rapport à Ethereum Layer-1. On a observé que ces solutions ont gagné plus d'élan et d'utilisation au cours de la dernière année en raison des demandes de solutions efficaces et moins coûteuses du monde réel concernant l'utilisation de la technologie blockchain.
• Futures Mises à Niveau et Innovations : Il existe des projets en cours dans la communauté Ethereum pour résoudre certains des problèmes qui affectent à la fois le Layer-1 et les solutions Layer-2. Il y en a un appelé la mise à niveau 'danksharding' qui réduit le coût des transactions sur les Layer-2s, ce qui permettrait à Ethereum de dépasser les 100 000 TPS. De plus, le plan "proto-danksharding" inclut également un nouveau type de stockage efficace et temporaire appelé "blob" destiné uniquement à l'utilisation par les rollups.
• Les possibilités de scalabilité et de vitesse : La croissance de la scalabilité et de la vitesse est vaste concernant les Layer-2s et rollups d'Ethereum. Ainsi, en transportant la majorité des calculs lourds loin de la couche de base et en distribuant les coûts Layer-1 sur des opérations groupées, les rollups permettent d'obtenir des frais significativement plus bas et un TPS virtuellement illimité. Cela améliore l'expérience utilisateur et soulage le trafic réseau, rendant Ethereum idéal pour une utilisation quotidienne.

Conclusion

Les ZK-rollups représentent une solution prometteuse aux défis de scalabilité auxquels sont confrontés les réseaux blockchain comme Ethereum. En déplaçant le calcul et l'état hors chaîne tout en maintenant la sécurité du réseau de base, les ZK-rollups augmentent significativement le débit des transactions et réduisent les coûts.

Les innovations constantes dans la technologie rollup, plus le fait que le Layer-2 sur Ethereum devrait se développer davantage, pourraient bientôt surpasser le Layer-1 en termes de nombre de transactions et révolutionner la scalabilité et la vitesse des applications blockchain. La perspective d'une scalabilité blockchain encore meilleure à mesure que les technologies se développent régulièrement apporte une vision positive sur l'applicabilité de ces solutions dans pratiquement tous les domaines.

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