ZK-rollup vs Optimistic rollup : la bataille des layers 2 Ethereum

Introduction

À l’origine, Ethereum était avant tout un protocole qui hébergeait de nombreuses applications décentralisées, était résistant à la censure et accessible à tous. Depuis lors, la blockchain Ethereum a parcouru un long chemin, mais il reste encore un domaine qui doit évoluer. C’est l’évolutivité. En effet, les coûts insoutenables du gaz et la congestion fréquente des réseaux actuels entravent le déploiement à grande échelle.

Pour résoudre ce problème, la communauté Ethereum a adopté une feuille de route axée sur le déploiement de la couche 2 appelée « Rollup ». Certains membres de la communauté Ethereum considèrent les rollups comme le seul moyen viable de faire évoluer la blockchain sans sacrifier la décentralisation et la sécurité. Cependant, jusqu’à récemment, des obstacles techniques à l’utilisation de Rollup empêchaient les utilisateurs de l’utiliser, migrant vers des blockchains concurrentes telles que Binance Smart Chain, Polygon et Solana.Deux grandes familles de rollups ont émergé ces dernières années. Cumul optimiste et cumul ZK. Regardons de plus près ces deux familles.

Qu’est-ce qu’un rollup ?

Le rollup est une solution dite « Layer 2 ». Ce sont des protocoles qui traitent et exécutent des transactions en dehors de la couche 1 de la blockchain Ethereum (hors chaîne). Ces transactions sont agrégées en lots et seule la racine de l’état est exposée à la couche 1 de la blockchain Ethereum. En traitant hors chaîne et en compressant les données par lots, Rollup atteint des vitesses de traitement plus rapides que celles basées sur Ethereum Layer 1. Cependant, comme la racine de l’état du lot est publiée sur la chaîne principale, les actifs bénéficient du même niveau de sécurité qu’Ethereum. chaîne de blocs. Rollup est donc la véritable solution au problème de scalabilité de la blockchain Ethereum. Il existe deux grands types de solutions. Cumul zéro connaissance (ZK Rollup) et cumul optimiste. Les deux sont basés sur le même processus d’exécution de transaction hors chaîne avec enregistrement par lots sur la blockchain principale. La différence réside principalement dans le processus de vérification des transactions. 

Les optimistic rollups : fonctionnement, avantages et inconvénients

Comme mentionné précédemment, le cumul optimiste fonctionne sur le principe des données en chaîne et hors chaîne. Pour réduire les coûts, le cumul optimiste effectue le traitement et le stockage des données en dehors de la chaîne principale (off chain), exposant uniquement les résultats des transactions au niveau de la couche 1. Il n’y a pas beaucoup de différences ici par rapport à nos concurrents sans connaissance.

La principale différence réside dans la manière dont les transactions sont validées. Le cumul ZK émet une preuve cryptographique (appelée « SNARK » ou « STARK ») pour chaque lot de transactions, tandis que le cumul optimiste suppose que chaque transaction est valide. Le validateur de réseau suppose que toutes les transactions sont valides et soumet des lots sans effectuer de calculs, ce qui améliore considérablement l’évolutivité.

Cependant, le validateur inclut une période de contestation où n’importe qui peut contester l’exactitude des données contenues dans le lot. Lorsqu’une transaction frauduleuse est détectée, Rollup effectue ce que l’on appelle une preuve de fraude et utilise les données disponibles au niveau 1 pour effectuer des calculs corrects pour la transaction. Afin de motiver les validateurs à ne traiter que les transactions valides, ils sont tenus de déposer des garanties à l’ETH. S’ils agissent honnêtement, ils seront récompensés, mais si l’un d’eux soumet une transaction frauduleuse à la chaîne principale Ethereum, la garantie sera confisquée.

Ce système de sécurité est donc un système incitatif basé sur la confiance. Ceux qui veulent partager la sécurité de leur réseau ont intérêt à agir de bonne foi sous peine de perdre une partie de leur sécurité. Les principaux protocoles de cumul optimistes sont Arbitrum et Optimism. 

Les ZK-rollups : fonctionnement, avantages et inconvénients

ZK Rollup fonctionne également sur le même principe que les données en chaîne et hors chaîne. Les données sont regroupées en lots et publiées sur le canal principal. Les transactions sont traitées et les fonds sont stockés hors chaîne.

La principale différence réside dans la manière dont les transactions sont validées. ZK Rollup utilise une preuve de validité. Chaque pile contient une preuve cryptographique appelée ZK-SNARK* ou ZK-STARK² qui permet d’envoyer des transactions entièrement cryptées sur la blockchain. Par conséquent, ces cumuls reposent sur des calculs mathématiques plutôt que sur des validateurs de réseau.

ZK-SNARK* :  Zero-Knowledge Succinct, non-Interactive Argument of Knowledge ou Argument non interactive succinct de la connaissance de la connaissance zéro en français.

ZK-STARK² : Un argument de connaissance évolutif et transparent sans connaissance. 

En pratique, cela fonctionne comme ceci :

 Les transactions sont packagées au Layer 2 (« batch » en anglais) et une preuve de validité est générée pour chacun de ces packages. La validation est ensuite envoyée à la couche 1 pour valider toutes les transactions. Cette méthode réduit considérablement la taille des données, réduisant ainsi le temps et le gaz nécessaires pour vérifier les blocs.

ZK-Rollups est une solution de mise à l’échelle qui peut être qualifiée d' »hybride ». Ce sont des protocoles qui fonctionnent indépendamment de la chaîne principale, mais obtiennent leur sécurité d’Ethereum. Le réseau Ethereum garantit la validité des mises à jour de l’état du cumul ZK et garantit la disponibilité des données derrière chaque mise à jour. ZK-Rollups est donc beaucoup plus sûr en termes de sécurité que les solutions de mise à l’échelle 100 % off chain .Une sidechain responsable de sa propre sécurité.

Cependant, l’un des inconvénients de ZK Rollup est que la création d’une preuve de validité est un processus complexe et chronophage.Cependant, contrairement aux cumuls optimistes, les cumuls ZK ne nécessitent pas de période d’objection car la preuve de validité a déjà confirmé la validité des données. Pour cette raison, les fonds déposés dans ZK Rollup peuvent être retirés à tout moment.

Voici les principaux rollups ZK en cours en ce moment :

  •  StarkWare (StarkNet, StarkEx)
  • zkSync
  • faire défiler
  • Polygone zkEVM

L’avis de Vitalik Buterin sur la question

Le fondateur d’Ethereum, Vitalik Buterin, a eu l’occasion de commenter la compétition entre deux grandes familles de rollups. À travers divers articles de recherche, il a notamment partagé ses croyances et ses préférences. Voici ce que Vitalik Buterin a dit à propos des rollups dans son article, Un guide incomplet des rollups.

 « En général, je pense que les cumuls haussiers prévaudront à court terme en raison de la relative facilité d’adaptation à l’EVM, tandis que les cumuls ZK sont plus susceptibles d’être plus spécifiques aux univers de paiement simples, aux échanges et à d’autres applications spécifiques Gouverner le cas d’utilisation . Néanmoins, ZK Rollup deviendra répandu dans tous les cas d’utilisation à moyen et long terme à mesure que la technologie ZK-SNARK s’améliorera. ”

Les deux types de cumuls ont des détails qui constituent leurs forces et leurs faiblesses. Certains membres de la communauté crypto considèrent que ZK est supérieur du fait de sa rapidité, mais il reste encore très complexe à créer et difficile à assurer la compatibilité avec EVM (Ethereum Virtual Machine). Les rollups optimistes sont plus lents (il faut environ une semaine pour finalement confirmer une transaction), mais ils sont plus faciles à créer et plus compatibles avec EVM. 

Conclusion

Le rollup fait donc partie de la solution qui a émergé pour répondre au problème de scalabilité de la blockchain Ethereum. Deux familles se font souvent concurrence, mais deux familles peuvent aussi vivre ensemble à l’avenir. Cependant, ZK Rollup semble être techniquement en avance sur ses concurrents. De plus, la confidentialité peut être augmentée grâce aux preuves à connaissance nulle. Cela semble important à une époque où la confidentialité des utilisateurs est devenue une question de plus en plus sensible.

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About the Author: Alex Bruno

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