Deux solutions intéressantes ont émergé à l'avant-garde des technologies de mise à l'échelle de Layer 2 alors que le réseau Ethereum lutte contre l'évolutivité: les Optimistic Rollups et les Zero-Knowledge (ZK) Rollups. En traitant les transactions hors chaîne, ces développements cherchent à réduire les frais et à augmenter le débit, allégeant ainsi la congestion sur le réseau principal d'Ethereum. Leur impact sur l'espace Layer 2 est notable puisqu'ils fournissent plusieurs solutions au même problème et initient des discussions parmi les investisseurs et les développeurs.
La capacité du réseau Ethereum a été soumise à une pression sans précédent avec l'émergence de la finance décentralisée (DeFi) et des jetons non fongibles (NFT). Les données d'Etherscan montrent que les prix moyens du gaz ont bondi pendant les périodes de forte demande, atteignant parfois des niveaux inacceptables pour les utilisateurs réguliers. Cela souligne à quel point des solutions de mise à l'échelle sensées sont urgemment nécessaires.
"Les Rollups sont actuellement positionnés comme la seule solution de mise à l'échelle sans confiance pour Ethereum à court à moyen terme, et peut-être même à long terme", a souligné Vitalik Buterin, co-fondateur d'Ethereum, dans un article de blog sur les solutions de Layer 2.
Ce soutien a propulsé les Rollups au premier plan, devenant maintenant un élément fondamental de la feuille de route d'Ethereum.
Les Optimistic Rollups et les ZK-Rollups envoient tous deux plusieurs transactions ensemble sous une seule forme vers le réseau principal d'Ethereum. Cependant, ils atteignent la sécurité et la validation de manières légèrement différentes. Les parties prenantes ayant pour objectif de construire ou d'investir dans l'écosystème d'Ethereum doivent d'abord comprendre ces différences.
Ce document examine la mécanique des rollups, regarde les caractéristiques spécifiques des Optimistic Rollups et des ZK-Rollups, compare leurs avantages et inconvénients, et explore leurs applications présentes et futures. Par conséquent, les lecteurs devraient avoir une compréhension approfondie de ces technologies et de la manière dont elles impacteront enfin l'avenir d'Ethereum.
Que sont les Rollups?
Fondamentalement, les rollups sont des solutions de mise à l'échelle de couche 2 destinées à traiter les transactions hors chaîne puis à fournir une version compressée des données au réseau principal, augmentant ainsi le débit des systèmes de blockchain comme Ethereum. Réduire la charge de calcul et de stockage sur la blockchain principale est l'objectif principal; ainsi, l'évolutivité est augmentée sans compromettre la sécurité.
Les rollups combinent plusieurs transactions en un seul lot, agrégant—ou "enroulant"—de nombreuses valeurs. Après cela, ce lot s'exécute hors chaîne et l'état résultant est téléchargé sur le réseau principal. En théorie, les rollups peuvent ainsi atteindre des ordres de grandeur plus importants de débit de transaction que ce qui est réalisable uniquement sur le réseau principal d'Ethereum.
Suite à la Proposition d'Amélioration d'Ethereum (EIP) 4844, également connue sous le nom de Proto-Danksharding, l'idée a attiré beaucoup d'attention puisqu'elle vise à réduire les coûts de données et donc à rendre les roll-ups plus efficaces. Cette proposition, entre autres, a consolidé les rollups comme un élément clé de la stratégie de mise à l'échelle d’Ethereum.
Les roll-ups utilisent la sécurité de base du réseau Ethereum. La publication de données de transaction ou de preuves sur le réseau principal garantit que les utilisateurs peuvent s'appuyer sur les garanties de sécurité inhérentes d'Ethereum même si la solution Layer 2 était piratée. C'est une caractéristique cruciale qui distingue les rollups des sidechains ou d'autres solutions de Layer 2 peut-être dotées de mécanismes de sécurité moindres.
Une analyse de ConsenSys indique que les roll-ups pourraient augmenter le débit des transactions d'Ethereum d'environ 15 transactions par seconde (TPS) à de nombreux milliers de TPS. Pour des utilisations comprenant des échanges distribués (DEXs), des plateformes de jeux, et des systèmes de trading haute fréquence—c'est-à-dire, pour des applications nécessitant une grande évolutivité—cela en fait une solution intéressante.
De plus, les roll-ups s'intègrent parfaitement aux fonctionnalités des contrats intelligents d'Ethereum. Les contrats qui interagissent avec des solutions de Layer 2 permettent aux développeurs de créer des fonctionnalités sophistiquées sans surcharger le réseau principal. L'adoption des roll-ups à travers plusieurs applications dépend de cette compatibilité.
Cependant, les roll-ups ne présentent pas de difficultés. Ils pourraient impliquer des complications avec la disponibilité des données et l'interopérabilité avec les outils Ethereum actuels et pourraient demander aux utilisateurs et développeurs d'adopter de nouvelles technologies. Un autre problème continu est de garantir la décentralisation et d'éviter les points de défaillance centraux dans les systèmes roll-ups.
Que sont les Optimistic Rollups?
Les Optimistic Rollups sont un type de roll-up qui suppose que les transactions sont valables par défaut, d'où le terme "optimiste". Ils réalisent simplement le calcul—plus précisément, la vérification—si une preuve de fraude est remise dans une période de défi désignée. Étant donné que les transactions n'ont pas besoin d'être vérifiées individuellement à moins qu'une fraude ne soit suspectée, cette hypothèse optimiste permet une évolutivité plus élevée.
Le processus fondamental dépend d'une période onde défi où quiconque peut contester la validité d'une transaction en fournissant une preuve de fraude. Lorsqu'une transaction frauduleuse est découverte, le système la renvoie et l'acteur malveillant peut payer des amendes. Ce système maintient la sécurité en se basant sur des notions théoriques du jeu et encourageant l'intégrité.
Conçus pour être compatibles avec l'Ethereum Virtual Machine (EVM), les roll-ups optimistes peuvent exécuter des contrats intelligents d'Ethereum avec peu de modifications requises. Pour les développeurs souhaitant introduire des applications actuelles sur les solutions Layer 2 sans réécritures majeures, cette compatibilité simplifie la transition.
L'une des principales implémentations des Optimistic Rollups est Optimism. L'équipe d'Optimism affirme que leur solution peut réduire les coûts de gaz jusqu'à 10-100 fois par rapport au réseau principal d'Ethereum.
Développé par Offchain Labs, Arbitrum est une autre initiative bien connue avec un grand intérêt et une acceptation en raison de ses caractéristiques solides et de son environnement favorable aux développeurs.
Les rollups optimistes présentent néanmoins certains inconvénients. Lors de la récupération de fonds sur le réseau principal d'Ethereum, la période de défi—qui peut durer de plusieurs heures à une semaine—introduit une latence. Pour ceux ayant besoin de liquidité immédiate, ce retard peut être problématique. Pour résoudre ce problème, des solutions, y compris des systèmes de sortie rapide ou des fournisseurs de liquidité, sont en cours de développement mais ajoutent des niveaux de complexité.
De plus, la sécurité des Optimistic Rollups repose sur la présomption que, si nécessaire, au moins un participant honnête fournira une preuve de fraude. Bien que ce modèle soit robuste, il n'est pas parfait à tous égards. En cas de collusion ou d'absence de participants honnêtes, le système peut être vulnérable.
Les rollups optimistes ont vu une acceptation plutôt répandue malgré ces obstacles. L'un des plus grands échanges distribués, Uniswap, par exemple, a mis en place sur Optimism, citant des frais inférieurs et un débit plus élevé comme principaux avantages. Cette action a permis aux utilisateurs de Uniswap de négocier avec moins de friction, améliorant ainsi l'accessibilité de la plateforme.
Que sont les Zero-Knowledge Rollups?
Les Zero-Knowledge Rollups, ou ZK-Rollups, adoptent une approche différente en utilisant des preuves cryptographiques pour valider les transactions. Ils créent précisément des preuves succinctes et non-interactives de connaissance zéro (SNARKs ou STARKs) confirmant la correction des transactions sans divulguer aucune information supplémentaire. Ce système garantit que chaque transaction est légitime et supprime le besoin d'une période de défi.
Les transactions dans un ZK-roll-through sont traitées hors chaîne et envoyées au réseau principal d'Ethereum avec une preuve de validité. Le contrat intelligent du réseau principal garantit des transitions d'état valides en vérifiant cette preuve. Lors du retrait d'argent, cette approche permet une finalité quasi instantanée—un grand avantage sur les roll-ups optimistes.
L'un des principaux avantages des ZK-Rollups est leur grande garantie de sécurité. Chaque lot de transactions est accompagné d'une preuve de validité, donc les incitations théoriques du jeu ou les participants honnêtes ne sont pas nécessaires pour détecter la fraude. Les ZK-Rollups sont très sûrs grâce à cette garantie cryptographique.
Les principales implémentations de ZK-Rollups sont des projets tels que ZKSync, créé par Matter Labs, et StarkEx de StarkWare. La évolutivité et l'efficacité de ces projets ont montré des progrès notables. Par exemple, zkSync promet de maintenir des normes de sécurité élevées tout en réduisant les coûts de gaz jusqu'à 100 fois.
Les ZK-Rollups doivent toutefois faire face à la complexité computationnelle. Les preuves à connaissance zéro nécessitent des ressources, il peut donc être difficile de supporter une logique de contrat intelligent arbitraire. Les ZK-Rollups deviennent plus efficaces pour soutenir des opérations plus complexes, même s'ils sont plus efficaces pour les transactions simples comme les échanges et les transferts pour le moment.
Une autre limitation est le manque de compatibilité complète avec l'EVM. Les contrats intelligents d'Ethereum ne sont pas naturellement conçus pour interagir avec des preuves à connaissance zéro, il se peut donc que les développeurs doivent réécrire des contrats ou utiliser des langages de programmation spécialisés. Des projets comme zkEVM, un effort pour produire un ZK-Rollup compatible EVM, travaillent à résoudre ce problème.
Malgré ces difficultés, la finalité instantanée et la force cryptographique des ZK-Rollups les rendent attrayants pour des utilisations où la rapidité et la sécurité sont critiques. La maturité de la technologie devrait permettre une plus large gamme de fonctionnalités.
Comparaison des Optimistic Rollups et ZK-Rollups
Bien que les Optimistic Rollups et les ZK-Rollups visent tous deux à évoluer Ethereum en traitant les transactions hors chaîne, leurs mécanismes sous-jacents entraînent des compromis différents.
Validation et Sécurité
Les Optimistic Rollups reposent sur des preuves de fraude et une période de défi pour garantir la validité des transactions. Cela signifie que les transactions invalides peuvent être annulées, mais seulement si quelqu'un les détecte et les signale. En revanche, les ZK-Rollups utilisent des preuves de validité qui garantissent cryptographiquement la correction de chaque lot de transactions soumis au réseau principal.
Selon un rapport de Electric Capital, "Les ZK-Rollups offrent des garanties de sécurité plus fortes parce qu'ils ne reposent pas sur des hypothèses théoriques de jeu."
Latence de Retrait
Les Optimistic Rollups ont un délai de retrait significatif en raison de la période de défi, qui peut durer jusqu'à une semaine. Cela peut être atténué grâce à des fournisseurs de liquidité, mais ajoute de la complexité. Les ZK-Rollups permettent un retrait immédiat. Certainly! Below is the translation of the provided content from English to French, while skipping the translation for markdown links:
retraits car les preuves de validité garantissent que l'état est correct.
Compatibilité EVM
Les Optimistic Rollups sont généralement plus compatibles avec l'EVM, permettant aux développeurs de déployer des contrats intelligents Ethereum existants avec des modifications minimes. Les ZK-Rollups ont historiquement eu des difficultés avec la compatibilité EVM en raison de l'intensité computationnelle de la génération de preuves pour des opérations complexes. Cependant, des avancées comme le zkEVM visent à combler cette lacune.
Performance et Scalabilité
Les ZK-Rollups peuvent offrir un débit plus élevé et des frais plus bas, notamment pour les transactions simples, car les preuves de validité compressent les données de transaction de manière plus efficace. Les Optimistic Rollups peuvent avoir un coût supplémentaire plus élevé en raison de la nécessité de preuves de fraude.
Complexité et Effort de Développement
La mise en œuvre des ZK-Rollups est plus complexe en raison de la cryptographie avancée impliquée. Cela peut ralentir le développement et augmenter le potentiel de bogues. Les Optimistic Rollups sont relativement plus simples à mettre en œuvre, ce qui a conduit à un déploiement plus rapide des applications.
Adoption de l'Écosystème
Les deux types de rollups ont connu une adoption significative. Les Optimistic Rollups ont actuellement plus d'applications DeFi en raison de leur compatibilité EVM. Les ZK-Rollups rattrapent leur retard à mesure que les solutions de compatibilité EVM mûrissent. Selon Dune Analytics, la valeur totale bloquée (TVL) dans les deux solutions augmente, reflétant une confiance et une adoption croissantes.
Considérations Réglementaires
La nature cryptographique des ZK-Rollups peut offrir de meilleures fonctionnalités de confidentialité, ce qui pourrait être une arme à double tranchant en termes de conformité réglementaire. Les Optimistic Rollups sont plus transparents, ce qui pourrait mieux s'aligner avec les attentes réglementaires.
Cas d'Utilisation pour les Optimistic Rollups et les ZK-Rollups
La compatibilité EVM des Optimistic Rollups les rend idéaux pour une utilisation dans des applications de contrats intelligents complexes. Cela les rend idéaux pour les plateformes DeFi, les marchés de NFT et d'autres applications nécessitant une logique complexe. Par exemple, Synthetix, un système de liquidité de dérivés, s'est associé à Optimism pour réduire les frais et augmenter la scalabilité. Les utilisateurs de cette intégration ont pu échanger des actifs synthétiques plus rapidement et avec moins de friction.
Lorsque la vitesse de transaction et la sécurité sont absolument cruciales, les ZK-Rollups excellent. L'instantanéité de la finalité et le grand débit des ZK-Rollups aideront les applications de paiement, les échanges distribués pour le trading au comptant et les plateformes de jeux. Utilisant les ZK-Rollups, Loopring, un protocole de couche 2, a créé un échange distribué offrant un trading rapide et peu coûteux. Les données de Loopring indiquent que les utilisateurs peuvent échanger avec des frais aussi bas que 0,1% des coûts de la chaîne principale, rendant ainsi cela assez accessible.
De plus en plus populaires dans les applications soucieuses de la confidentialité et de la validation de l'identité sont les ZK-Rollups. Pour la conformité et la confidentialité des utilisateurs, les preuves à divulgation nulle de connaissance permettent aux utilisateurs de prouver des caractéristiques sans divulguer d'informations privées, une capacité très appréciée.
Des projets tels que zkSync visent à permettre des contrats intelligents sur les ZK-Rollups, ouvrant ainsi des cas d'utilisation jusqu'alors limités basés sur les Optimistic Rollups. À mesure que ces technologies se développent, les lignes de leurs capacités peuvent se brouiller et offrir plus de liberté aux développeurs.
Réflexions Finales
La compétition entre les Optimistic Rollups et les ZK-Rollups représente un progrès sain dans la quête de scalabilité d'Ethereum. Les deux technologies ont des avantages particuliers et sont essentielles pour que le réseau puisse gérer la demande croissante.
Avec leur compatibilité EVM et leur mise en œuvre plus simple, les roll-ups optimistes sont devenus assez populaires dans la scène DeFi. Les garanties de sécurité plus solides et la finalité instantanée fournies par les ZK-Rollups repoussent les limites de l'invention cryptographique.
Les deux choix coexisteront probablement à mesure que l'écosystème Ethereum se développera, répondant à divers besoins et objectifs. Puisque leur développement influencera grandement la direction des applications distribuées, les développeurs, les investisseurs et les consommateurs devraient rester informés de ces technologies.
"À court terme, les roll-ups sont la seule solution de scalabilité sans confiance, et à long terme, ils sont une partie importante de l'écosystème Ethereum," a déclaré Vitalik Buterin, résumant assez bien la situation.
Les développements dans les Optimistic et ZK-Rollups mettent en valeur cette vision : un réseau Ethereum plus évolutif et efficace est promis.