Grâce à leur structure distribuée, les blockchains ont tendance à être lentes. Si une seule transaction doit être vérifiée sur des milliers de nœuds Ethereum, cela rend également le réseau coûteux à utiliser. Les systèmes de couche 2 sont une réponse potentielle à ce problème, les cumuls étant la méthode de mise à l'échelle la plus populaire.

Les cumuls sans connaissance (ZK) utilisent le minimum de données nécessaires pour vérifier les transactions en déchargeant Ethereum de la charge de travail excessive du réseau. Cela rend Ethereum à la fois plus rapide et moins cher.

Cumuls : mise à l'échelle de la couche 2 pour rendre Ethereum rapide et bon marché

Il existe plusieurs façons d'améliorer les performances d'Ethereum. Ces techniques de mise à l'échelle vont des cumuls aux chaînes latérales et aux canaux d'état. À en juger par la valeur totale verrouillée (TVL) dans ces réseaux de couche 2, les cumuls sont de loin la technologie de mise à l'échelle la plus populaire.

Comme vous pouvez le voir, les rollups sont divisés en deux types : Optimistic et Zero-Knowledge (ZK). Les deux types font un seul travail : les cumuls réduisent la charge de travail du réseau de couche 1 (Ethereum) en récupérant ou en roulant des centaines de transactions entrantes en une seule transaction.

Cette transaction unique groupée est ensuite vérifiée et rajoutée à Ethereum, comme un autre bloc de données sur son grand livre public. En raison de ce déchargement continu des transactions d'Ethereum, le réseau de couche 1 reste non encombré. Et quand Ethereum n'est pas encombré, il est beaucoup moins cher à utiliser car ses frais de gaz ETH chutent drastiquement. 

En effet, les chaînes de blocs publiques et décentralisées disposent d'un espace de bloc limité pour contenir les transactions. En conséquence, lorsque le trafic réseau est plus élevé, la demande d'espace de bloc augmente, ce qui conduit les validateurs à facturer plus pour chaque transaction à valider.

Après tout, chaque réseau informatique nécessite que certaines ressources de bande passante/de calcul soient dépensées. Dans le cas des réseaux blockchain décentralisés, ce coût incombe aux utilisateurs eux-mêmes.

C'est pourquoi les réseaux de couche 2 sont si importants. Les rollups, en particulier, ont un double impact : offrir une expérience utilisateur rapide et abordable à l'écosystème Ethereum.

Que sont les ZK-Rollups ?

Les cumuls sont des contrats intelligents qui réduisent les besoins de calcul et de stockage d'Ethereum pour valider un bloc de transaction. Comme indiqué précédemment, ils le font en regroupant des centaines de transactions en une seule.

C'est le travail du contrat intelligent cumulatif de démonter et de vérifier ensuite tous ces transferts détenus en une seule transaction, avant qu'ils ne soient envoyés en tant que nouveau bloc à Ethereum. La preuve sans connaissance est l'une des méthodes pour y parvenir.

La preuve sans connaissance exécute ce cumul sur un réseau de couche 2, tel que ZK-Sync, en soumettant une preuve de validité. Cette preuve agit comme un reçu que les transactions cumulées sont bien authentiques, et en tant que telles ajoutées à Ethereum. La cryptographie à connaissance nulle entre en jeu ici car elle n'utilise qu'un minimum de données pour fournir une preuve d'authenticité.

En d'autres termes, ZK-rollup présente la validité publique du bloc, sans révéler ses détails. En réduisant la charge des données de transaction, les cumuls ZK améliorent la confidentialité et permettent des transactions rapides et bon marché. 

Comment fonctionnent les cumuls ZK ?

Les rollups ZK reposent sur deux contrats intelligents : le contrat principal et le contrat de vérification. Les deux fonctionnent sur Ethereum et fonctionnent en tandem pour relier les réseaux de couche 1 et de couche 2 :

• Les principaux magasins de contrats intelligents ont cumulé des transactions ou des blocs. Il compare également l'état de la blockchain pour déterminer l'état des retraits et des nouveaux dépôts des utilisateurs.
• Le contrat intelligent du vérificateur authentifie ces transactions dans un bloc avec une preuve à connaissance nulle.

Travaillant hors chaîne (pas sur Ethereum), une machine virtuelle exécute le ZK-rollup. Il s'agit de la partie de déchargement, où les rollups ZK exécutent des transactions afin qu'Ethereum ne soit pas encombré. Tout comme Ethereum Virtual Machine (EVM), la machine virtuelle ZK est un logiciel qui exécute des contrats intelligents, un peu comme un moteur de jeu vidéo exécute tous les actifs du jeu pour le rendre jouable.

Avec cette machine virtuelle, ZK-rollups regroupe les transactions Ethereum hors chaîne en une seule transaction par lots. Néanmoins, ils comptent toujours sur Ethereum lui-même car ils soumettent la transaction comme preuve de validité au réseau de couche 1.

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Un guide étape par étape du réseau Blockchain à haute capacité

L'implication de ce processus est que les cumuls ZK sont aussi sécurisés qu'Ethereum lui-même, car toutes les mises à jour sur les données dérivées de ZK sont confirmées par Ethereum - son EVM - pour leur exactitude.

Enfin, étant donné que la transaction par lot ZK est soumise en tant que preuve de validité, elle est également connue sous le nom d'argument de connaissance succinct et non interactif (SNARK) ou d'argument de connaissance succinct et transparent (STARK).

Avantages et inconvénients des cumuls ZK

Contrairement aux rollups optimistes, qui utilisent une machine virtuelle entièrement compatible EVM, les rollups ZK utilisent leur propre machine virtuelle. Cela produit l'inconvénient d'avoir besoin d'une puissance de calcul élevée pour générer une preuve à connaissance nulle.

Pour cette raison, les données de transaction doivent être encore optimisées pour atteindre un débit maximal. De même, une plus grande puissance de calcul des cumuls ZK exerce des coûts de transaction légèrement plus élevés qu'avec les cumuls optimistes.

Néanmoins, contrairement aux rollups optimistes, les rollups ZK n'ont pas de période de défi pour le retrait des fonds. En effet, la machine virtuelle de ZK soumet déjà les transactions comme preuve de validité, ce qui résout au préalable les litiges de transaction. En conséquence, les cumuls ZK sont plus rapides que les cumuls optimistes et Plasma.

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Un autre avantage des cumuls ZK est qu'ils favorisent la décentralisation car les transactions sont calculées en parallèle. De plus, étant donné que la preuve à connaissance nulle supprime le besoin de données supplémentaires, chaque transaction ne contient que le minimum requis. Inutile de dire que cela augmente considérablement le débit des réseaux de couche 2, ce qui se reflète également sur la réduction de la congestion Ethereum.

Cela dit, l'un des plus gros contretemps de ZK-rollup est le potentiel de censure. Ce danger provient de certains cumuls ZK utilisant des nœuds uniques comme séquenceurs de données de transaction.

Réseaux ZK-Rollup en direct

La technologie ZK-rollup gagne du terrain à un rythme rapide. Voici quelques-uns des réseaux les plus populaires qui utilisent cette technologie de mise à l'échelle :

• ImmutableX - un fournisseur d'évolutivité à usage général pour les jeux NFT et Web3
• zkSync - l'un des réseaux ZK les plus avancés, en tant que premier compatible EMV sous zkSync 2.0
• StarkNet - une autre évolutivité de couche 2 pour les dApps d'Ethereum
• Aztec Connect - exploite la confidentialité du ZK-rollup pour créer un service de type VPN pour les chaînes de blocs
• Polygon Hermez - dans le cadre de la solution de mise à l'échelle Ethereum au sein de Polygon

En ce qui concerne les dApps utilisables qui tirent parti des rollups ZK, l'un des plus populaires est le prêt dApp Yearn Finance et dYdX, une plate-forme d'échange décentralisée et de négociation de dérivés à effet de levier. D'autres dApps DeFi notables sont en grande partie présent sur zkSync: Curve, Taker et ZigZag, avec des dizaines encore en ligne.

Les ZK-Rollups sont-ils l'avenir de la mise à l'échelle d'Ethereum ?

Avant 2022, les rollups optimistes étaient les seuls rollups qui permettaient d'exécuter des contrats intelligents hors chaîne, car ils s'exécutaient sur une machine virtuelle entièrement compatible EVM. En conséquence, les rollups ZK ne pouvaient traiter que des transferts ou des échanges de jetons de base.

Tout a changé en 2022 avec zkSync 2.0, offrant à la fois la compatibilité EVM et une vitesse allant jusqu'à 100,000 XNUMX transactions par seconde (tps). En tirant parti de la sécurité d'Ethereum, en tant que plus grand réseau DeFi, les rollups ZK offrent une sécurité supérieure à celle des autres solutions de mise à l'échelle.

Bien que cette technologie de mise à l'échelle soit encore confrontée à certains défis, tels que la centralisation des nœuds de séquenceur, elle est susceptible de devenir la meilleure solution de mise à l'échelle d'Ethereum.

Avis de non-responsabilité de la série :

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• La source: https://thedefiant.io/what-are-zk-rollups/