Ethereum, la plateforme blockchain leader pour les applications décentralisées (dApps), a révolutionné le monde de la finance et bien au-delà. Cependant, son succès a également mis en lumière un défi majeur : la scalabilité. Alors que de plus en plus d’utilisateurs affluent vers le réseau,les frais de transactionaugmentent considérablement, et les temps de traitement deviennent plus lents.
La mise à niveauEthereum 2.0est en cours, avec des progrès qui se déploient par étapes. Bien que Ethereum 2.0 puisse résoudre une grande partie des problèmes descalabilitéd’Ethereum,les réseaux Layer-2offrent la solution la plus prometteuse pour favoriser l’adoption massive de l’infrastructure décentralisée d’Ethereum et soutenir les dApps dans une multitude de secteurs et de cas d’utilisation.
C’est ici que les ZK rollups apparaissent comme une lueur d’espoir, promettant de libérer le véritable potentiel d’Ethereum grâce à une efficacité et une sécurité inégalées.
Que sont les ZK Rollups et comment fonctionnent-ils ?
Les ZK rollups sont un type de solution de scalabilité Layer-2 qui vise à augmenter la capacité de traitement des transactions d’une blockchain comme Ethereum. Ils y parviennent en regroupant plusieurs transactions en une seule, réduisant ainsi la charge sur le réseau.
Imaginez une ville animée avec des rues congestionnées. Les ZK rollups agissent comme des voies de contournement, traitant efficacement les transactions hors chaîne tout en garantissant leur validité sur le mainnet d’Ethereum. Ils utilisent un outil cryptographique puissant appelé preuves à connaissance zéro (zero-knowledge proofs), permettant de prouver l’intégrité d’un lot de transactions sans révéler aucun détail individuel.
Ces preuves sont incroyablement succinctes et légères, réduisant drastiquement les données stockées sur le mainnet et permettant un traitement des transactions ultra-rapide. Les ZKPs possèdent trois propriétés essentielles : complétude, solidité et connaissance zéro, assurant une validation des transactions sécurisée et efficace.
Approfondissement sur lespreuves à connaissance zéro(ZKPs) et leur fonctionnement.
Comment fonctionne un ZK Rollup ?
Les ZK rollups fonctionnent grâce à une combinaison de contrats sur chaîne et de machines virtuelles hors chaîne de la manière suivante :
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Contrats sur chaîne : Smart contractsSur le mainnet, définir les règles pour les transactions dans le ZK Rollup.
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Machine Virtuelle Hors-Blockchain : Les transactions se déroulent hors-blockchain dans une machine virtuelle séparée, permettant une réduction significative des coûts et des avantages en termes de vitesse.
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Génération de Preuve Zero-Knowledge : Une preuve cryptographique est générée, démontrant la validité de l'ensemble du lot de transactions sans révéler aucun détail individuel.
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Vérification de la Preuve sur le Mainnet : Cette preuve est soumise au mainnet et vérifiée par des validateurs , garantissant l'intégrité des transactions hors-blockchain.
Les contrats sur le mainnet définissent les règles et stockent des données critiques, tandis que les machines hors-blockchain prennent en charge la majeure partie du traitement des transactions. Ce système améliore considérablement le débit des transactions, réduit la congestion du réseau et diminue les frais de transaction.
Avantages des Réseaux ZK Rollup
Les réseaux ZK Rollup se sont imposés comme une solution révolutionnaire au sein de l'écosystème Ethereum, répondant aux défis majeurs rencontrés par Ethereum et ouvrant la voie à un paysage de couche 2 plus durable sur le réseau Ethereum. .
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Scalabilité et Efficacité : Les ZK Rollups améliorent la scalabilité en regroupant plusieurs transactions hors-blockchain en une seule, réduisant les données sur la blockchain principale et abaissant les frais de gaz grâce au traitement et au regroupement hors-blockchain, ce qui permet des transactions économiques.
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Sécurité et Vitesse : Ils garantissent la sécurité grâce à des preuves cryptographiques sans révéler les données réelles et atteignent une finalité de transaction plus rapide en vérifiant les transactions regroupées hors-blockchain.
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Expérience Utilisateur et Stabilité du Réseau : Les ZK Rollups améliorent l'expérience utilisateur grâce à des transactions plus rapides et moins coûteuses, ce qui est bénéfique pour les applications à haut débit, et réduisent la congestion du réseau en transférant les transactions hors de la chaîne principale.
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Disponibilité des Données et Compatibilité : Contrairement à certaines solutions de couche 2, les ZK Rollups maintiennent la disponibilité des données sur la chaîne, ce qui renforce la confiance et la fiabilité. Ils sont souvent compatibles avec les contrats intelligents d'Ethereum, facilitant la migration ou le déploiement pour les développeurs.
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Respect de l’Environnement et Soutien à l’Interopérabilité Blockchain :Ils sont respectueux de l’environnement en traitant les transactions de manière efficace et en réduisant la consommation d’énergie, et certains favorisent l’interopérabilité entre différents écosystèmes blockchain.
ZK Rollups vs. Autres Solutions Layer-2
Les ZK rollups se distinguent des autres solutions Layer-2, comme les Optimistic Rollups, sur plusieurs points clés. Les Optimistic Rollups supposent que les transactions sont valides par défaut et ne les vérifient qu’en cas de contestation, tandis que les ZK rollups valident chaque transaction grâce à des preuves à divulgation nulle de connaissance (zero-knowledge proofs).
Les ZK rollups offrent une sécurité renforcée et une finalité immédiate des transactions, contrairement à la période de contestation des Optimistic Rollups. Cela les rend plus complexes, mais ils constituent une solution plus robuste pour le scalage d’Ethereum.
Les ZK Rollups présentent des avantages distincts par rapport aux Optimistic rollups et aux autres solutions Layer-2 de scalabilité :
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Sécurité renforcée : Les ZK Rollups offrent une finalité immédiate des transactions sur la blockchain principale, tandis que les Optimistic Rollups disposent d’une période de contestation pour détecter d’éventuelles fraudes.
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Aucune hypothèse économique : Les ZK Rollups ne nécessitent aucun intermédiaire de confiance, contrairement aux Optimistic Rollups, qui reposent sur l’hypothèse de validateurs honnêtes.
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Confidentialité améliorée : Les détails des transactions individuelles restent cachés dans la preuve, offrant une confidentialité supérieure par rapport aux Optimistic Rollups.
Les Meilleurs Projets ZK Rollup dans l’Écosystème Ethereum
Le paysage des ZK Rollups évolue rapidement, avec des acteurs innovants qui redéfinissent le secteur. Voici quelques solutions ZK rollup Layer-2 tendance sur Ethereum à surveiller :
1. Manta Network (Manta Pacific)
TVL : 851 millions de dollars
Date de lancement : Septembre 2023 (Lancement en testnet)
Token natif : MANTA , utilisé pour la gouvernance, le staking et le paiement des frais sur la plateforme DeFi axée sur la confidentialité.
Manta Network se concentre sur les transactions DeFi préservant la confidentialité. La couche-2 Manta Pacific sur Ethereum utilise les zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) pour garantir la confidentialité des transactions. En peu de temps depuis son lancement, elle a dépassé Base de Coinbase pour devenir le quatrième plus grand réseau Layer-2 d’Ethereum en termes de TVL.
En exploitant zk-SNARKs, Manta Network permet aux utilisateurs d’effectuer des transactions et des échanges de cryptomonnaies de manière totalement privée. Les détails de la transaction, y compris les actifs et les montants, sont cryptés mais restent vérifiables pour garantir leur légitimité.
Avantage clé :Manta Network se distingue de ses concurrents grâce à son accent mis sur la confidentialité dans l’espace DeFi, une caractéristique souvent absente des autres plateformes DeFi. Ce réseau layer-2 basé sur Ethereum met également l’accent sur l’interopérabilité, avec pour objectif de créer une couche de confidentialité pour toutes les applications DeFi sur diverses blockchains.
2. Linea
TVL :202 millions $
Date de lancement :Août 2023
Token natif :LINEA, utilité encore à annoncer.
Linea est une solution de scalabilité layer-2 qui utilise les ZK Rollups pour améliorer la vitesse des transactions et réduire les coûts. Linea traite les transactions hors de la chaîne principale Ethereum et les regroupe avant soumission, en utilisant zk-SNARKs pour la validation. Linea a annoncé une campagne de distribution gratuite (airdrop) de son token natif en janvier 2024, bien que les détails concernant l’utilité du token n’aient pas encore été révélés.
Le réseau Linea se concentre également sur la facilité d’intégration pour les développeurs, en leur permettant de créer et déployer des applications Ethereum plus efficacement.
Avantage clé :Les principaux atouts de Linea sont sa scalabilité et sa rapidité, offrant un débit supérieur à celui de nombreux concurrents.
3. Polygon zkEVM
TVL :115 millions $
Date de lancement :Mars 2023 (lancement de la version bêta Mainnet)
Token natif :MATIC, utilisé pour les frais de gaz et la gouvernance du réseau.
Polygon zkEVM (Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine) fait partie de la suite Polygon, offrant une solution ZK Rollup évolutive et compatible avec Ethereum. Il fonctionne en exécutant des transactions hors chaîne dans un environnement compatible avec l’EVM, puis en prouvant leur validité sur la chaîne grâce à des preuves ZK. Cela garantit la compatibilité avec les contrats et outils Ethereum existants.
En tant que partie intégrante de l’écosystème Polygon, zkEVM bénéficie des effets de réseau et de l’intégration avec d’autres solutions Polygon, offrant potentiellement un environnement layer-2 robuste et polyvalent.
Avantage clé :La caractéristique principale de Polygon zkEVM est sa compatibilité avec les outils et contrats intelligents Ethereum existants, ce qui le rend très accessible pour les développeurs déjà familiers avec l’écosystème Ethereum.
4. Starknet
TVL :170 millions $
Date de lancement :Février 2022
**Jeton natif :** STRK, utilisé pour les frais de gaz, la gouvernance et le staking.
StarkNet est construit sur les STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge), une technologie de preuve à connaissance zéro. Il est conçu pour offrir une grande scalabilité et confidentialité. StarkNet traite et vérifie les transactions hors chaîne à l’aide des STARKs avant de publier ces preuves sur la blockchain principale Ethereum. Cette méthode permet une scalabilité significative tout en garantissant la sécurité et la confidentialité des transactions.
StarkNet prend en charge la computation générale, ce qui signifie qu'il peut exécuter n'importe quel contrat intelligent, le rendant potentiellement polyvalent pour les développeurs.
**Avantage clé :** L'utilisation des STARKs rend StarkNet hautement scalable et sécurisé sans nécessiter d'installation de confiance (contrairement aux zk-SNARKs). Les STARKs sont également résistants aux attaques quantiques, offrant une sécurité pérenne.
**5. zkSync Era**
**TVL :** 555 millions $
**Date de lancement :** Mars 2023 (lancement complet du Mainnet)
**Jeton natif :** ZKS, utilisé pour les frais de gaz, la gouvernance et le staking.
zkSync Era, développé par Matter Labs, utilise la technologie zkRollup. Il se concentre sur la scalabilité et l'expérience utilisateur tout en maintenant la compatibilité avec Ethereum. zkSync Era traite les transactions hors chaîne et les regroupe en une seule preuve, qui est ensuite soumise à la blockchain principale Ethereum. Ce processus exploite les preuves à connaissance zéro pour assurer sécurité et efficacité.
zkSync Era vise à offrir des frais de transaction faibles et un débit élevé, répondant à deux des problèmes majeurs de la blockchain Ethereum.
**Avantage clé :** zkSync Era maintient la compatibilité EVM, ce qui signifie qu'il peut exécuter directement les contrats intelligents Ethereum. Cela constitue un avantage significatif pour les développeurs souhaitant migrer vers une solution de couche 2 sans réécrire leur code.
**6. Scroll**
**TVL :** 63,46 millions $
**Date de lancement :** Octobre 2023 (déploiement du pont)
**Jeton natif :** Aucun jeton natif pour le moment.
Scroll est une solution ZK Rollup axée sur un débit élevé et une faible latence. Elle utilise les zk-SNARKs pour compresser les transactions. Les transactions sont exécutées hors chaîne, puis regroupées en une seule preuve zk-SNARK. Cette preuve est ensuite soumise à la blockchain principale Ethereum, confirmant la validité de toutes les transactions incluses.
Scroll met l'accent sur sa compatibilité avec la Ethereum Virtual Machine (EVM), ce qui permet une adaptation facile des contrats intelligents Ethereum existants sur sa plateforme.
Avantage clé : Scroll cherche à atteindre un débit élevé tout en maintenant des coûts bas. Elle vise à proposer une alternative plus efficace pour les applications DeFi et les autres cas d'utilisation à volume élevé de transactions.
7. Protocole Aztec
Date de lancement : 2017
Jeton natif : Pas encore de jeton natif.
Le modèle hybride public-privé du ZK-Rollup d’Aztec exécute la logique des contrats intelligents à la fois publiquement et de manière privée, tout en préservant la sécurité d’Ethereum. La confidentialité est facultative, permettant des applications allant des échanges privés au vote anonymisé.
Une caractéristique clé est Noir, un langage de programmation dédié à l’écriture de circuits zero-knowledge, simplifiant ainsi le développement de dApps utilisant des preuves ZK. Le protocole vise à décentraliser entièrement tous ses composants principaux avant son lancement sur mainnet, en alignement avec les valeurs d’Ethereum : développement open-source, résistance à la censure et systèmes sans permission.
Avantage clé : Les points forts d'Aztec incluent la confidentialité programmable, un modèle hybride, le langage Noir et la composabilité privée-publique.
8. ZKFair
Date de lancement : Décembre 2023
Jeton natif : ZKF , utilisé pour les frais de gaz, la gouvernance et la possibilité de gagner des récompenses via les frais de gaz.
Capitalisation de marché du ZKF : 163 millions de dollars
ZKFair est conçu comme un échange décentralisé (DEX) utilisant les ZK Rollups. Il se spécialise dans l'exécution juste des transactions et la prévention du front-running.
ZKFair emploie des preuves zero-knowledge pour traiter les transactions hors chaîne avant de les regrouper sur Ethereum. Sa caractéristique clé empêche la manipulation de l'ordre des transactions (comme le front-running), une pratique courante dans d'autres DEX.
Avantage clé : Sa résistance au front-running et à la manipulation des ordres de transactions est l'atout principal de ZKFair, offrant un environnement de trading plus équitable. L'approche de ZKFair répond aux préoccupations des traders concernant l'intégrité de leurs transactions dans les environnements de trading décentralisés.
9. DeGate V1
Date de lancement : Septembre 2022
Jeton natif :DG, utilisé pour la gouvernance, le staking et le paiement des frais sur la plateforme de produits dérivés.
DG Market Cap : 21,14 M$
DeGate V1 est construit sur un ZK rollup, un type de solution de mise à l'échelle de layer 2 pour Ethereum. Il utilise des preuves à divulgation nulle de connaissance (zero-knowledge proofs) pour regrouper plusieurs transactions hors chaîne avant de les soumettre à la blockchain Ethereum principale. Ce processus permet de réduire les coûts des transactions et d'augmenter la capacité de traitement tout en maintenant la sécurité du réseau Ethereum.
Atout clé : Le point fort unique de DeGate V1 réside dans son positionnement en tant qu'échange décentralisé (DEX) optimisé pour un faible slippage et des coûts réduits, ciblant spécifiquement les transactions de grande envergure.
10. ZetaChain
Date de lancement : Février 2021
Jeton natif : ZETA, utilisé pour les frais de gaz, la gouvernance et la communication inter-chaînes sur la plateforme d'interopérabilité.
ZetaChain innove avec des "ponts universels" entre blockchains en utilisant des ZK Rollups pour des communications inter-chaînes sûres et efficaces. Il utilise des zk-SNARKs pour prouver la validité des transactions sur une blockchain sans révéler d'informations confidentielles sur une autre blockchain. Cela permet un transfert fluide d'actifs et de données entre différentes blockchains.
Atout clé : ZetaChain se concentre sur l'interopérabilité et la fonctionnalité inter-chaînes, permettant aux dApps de tirer parti des actifs et des données de plusieurs blockchains de manière fluide. Il intègre également une technologie unique appelée "ZetaML" pour l'exécution de smart contracts hors chaîne.
11. Taiko
Date de lancement : Janvier 2024 (testnet)
Taiko est un pionnier au sein de l’écosystème Ethereum grâce à son utilisation innovante de la Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine (ZK-EVM) et des ZK rollups pour créer un protocole blockchain décentralisé de couche 2. Conçu pour être entièrement compatible avec Ethereum, il permet le déploiement fluide des dApps Ethereum existantes sans nécessiter de modifications, garantissant ainsi une transition harmonieuse pour les développeurs tout en préservant l’intégrité et les principes du réseau Ethereum. Taiko a levé des fonds considérables, totalisant 37 millions de dollars au cours de deux cycles de financement, pour soutenir son développement et sa croissance. La société a démontré des progrès significatifs grâce à ses testnets Alpha, attirant une large participation de la part des développeurs et validateurs.
### Point fort clé : Une avancée notable dans la technologie de Taiko réside dans sa méthode de séquençage « based », qui la distingue dans le paysage des solutions de rollup. Dans cette architecture, le séquenceur—un composant crucial qui fonctionne comme un contrôleur du trafic aérien en regroupant les transactions pour leur finalisation—est piloté par la blockchain de base ou niveau 1 plutôt que d'être une entité centralisée distincte. Cette approche répond à une préoccupation fréquente des technologies de rollup actuelles, où un séquenceur centralisé pourrait constituer un point de défaillance unique ou un vecteur potentiel de censure. Le séquençage « based » de Taiko simplifie la chaîne de valeur de la couche 2, rationalise les hypothèses de confiance et réduit les frictions pour les développeurs souhaitant adopter cette technologie.
### Défis de la technologie ZK rollup
Malgré leurs avantages, les ZK rollups ne sont pas exempts de défis :
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#### Complexité : Les ZK rollups utilisent une cryptographie avancée, ce qui les rend difficiles à mettre en œuvre et à maintenir.
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#### Flexibilité limitée : Les ZK rollups présentent des limitations quant aux types de transactions qu’ils peuvent traiter efficacement, restreignant ainsi leurs cas d’utilisation.
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#### Disponibilité des données : La disponibilité des données correspondant aux transactions des rollups est cruciale, nécessitant une gestion robuste des données.
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#### Efficacité des prouveurs : La génération de preuves cryptographiques étant gourmande en ressources, cela peut engendrer des problèmes d’efficacité.
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#### Adoption et intégration par les utilisateurs : Les ZK rollups nécessitent une adoption étendue et une intégration dans l’écosystème blockchain, ce qui implique la confiance des utilisateurs et le soutien des infrastructures.
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#### Gouvernance : Les décisions concernant les mises à niveau et modifications du protocole peuvent être difficiles, nécessitant un modèle de gouvernance efficace, décentralisé et sécurisé.
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#### Coût et viabilité : Bien qu’ils visent à réduire les coûts de transaction, la viabilité économique de l’exploitation et de l’utilisation des ZK rollups peut être remise en question en raison des dépenses opérationnelles.
### Perspectives pour les blockchains ZK rollup
L'avenir des ZK Rollups s'annonce prometteur, avec des développements continus visant à simplifier leur complexité et à améliorer leur intégration avec Ethereum. La recherche et le développement en cours s'attaquent aux problèmes de complexité, tandis que des solutions innovantes émergent pour surmonter la fragmentation de la liquidité.
Grâce à une croissance soutenue et à une collaboration accrue, les ZK Rollups ont le potentiel de révolutionner l'écosystème Ethereum et d'inaugurer une nouvelle ère d'applications blockchain rapides, économiques et sécurisées.
Pensées finales
Les ZK Rollups représentent une technologie révolutionnaire qui redéfinit le paysage de la scalabilité d'Ethereum. En traitant efficacement les transactions hors de la chaîne principale tout en garantissant la sécurité et l'intégrité des données, ces solutions promettent un écosystème Ethereum plus évolutif, plus efficace et plus robuste, ainsi qu'un impact positif sur l'ensemble de l'écosystème blockchain.
Leur capacité à surmonter les limitations existantes ouvre la voie à une adoption massive de la technologie blockchain, libérant ainsi son plein potentiel pour autonomiser les individus et redéfinir notre façon d'interagir avec le monde.
Pour aller plus loin
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Preuves à connaissance zéro (ZKPs) dans la blockchain : Guide pour débutants
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Les principaux projets crypto Layer 2 Ethereum à connaître en 2024
- Comment staker Ethereum en 2024 : Guide complet
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