Que sont les Zero Knowledge Rollups et comment fonctionnent-ils ?
Qu’est-ce qu’un ZK rollup ?
Un ZK rollup (ou Zero-Knowledge rollup) est une solution aux problèmes de scalabilité des blockchains comme Ethereum. C’est une solution de couche 2 qui fonctionne au-dessus de la blockchain existante (couche 1). Les ZK rollups sont utilisés pour traiter un plus grand nombre de transactions par seconde et réduire les coûts. Selon l’implémentation, les ZK rollups peuvent également améliorer la confidentialité, car les données ne doivent pas toujours être totalement publiques. Le tout sans compromettre la sécurité du réseau.
Le terme ZK signifie Zero-Knowledge et désigne une technologie qui permet de démontrer la véracité d’une affirmation à l’aide de preuves cryptographiques, sans révéler le contenu réel. Autrement dit, les transactions peuvent être validées sans que toutes les données soient visibles publiquement. Les ZK renforcent ainsi la confidentialité et rendent la blockchain plus efficace.
Au lieu de traiter toutes les transactions directement sur la blockchain, plusieurs transactions sont regroupées en un gros rollup. Seule la preuve (la preuve Zero‑Knowledge) est ensuite inscrite sur la blockchain.
À retenir
-
Les ZK rollups sont une solution pour les blockchains, comme Ethereum, qui combinent plusieurs transactions en une seule et aident à la scalabilité des blockchains.
-
Les ZK rollups fonctionnent en traitant les transactions hors‑chaîne, puis en ajoutant une preuve Zero-Knowledge à la chaîne principale pour vérifier leur validité.
-
Des formes connues de ZK rollups comprennent zkSync, Starknet et Polygon zkEVM.
Comment fonctionnent les ZK rollups ?
Les ZK rollups permettent de transférer les transactions vers une deuxième couche, ce qui réduit la charge de calcul de la blockchain. Les ZK rollups fonctionnent en trois étapes :
-
Traitement par lot : les utilisateurs créent des transactions qu’ils soumettent au Rollup de couche 2.
-
Traitement hors‑chaîne : toutes les transactions soumises sont traitées hors‑chaîne et regroupées en un lot.
-
Preuve Zero‑Knowledge : après la création de ce lot, une preuve cryptographique est générée pour confirmer l’exactitude du lot. La preuve Zero‑Knowledge est ensuite vérifiée par un smart contract sur la blockchain de couche 1.
De cette manière, des milliers de transactions peuvent être résumées dans une seule transaction sur une blockchain, contribuant à une meilleure scalabilité. Le rollup n’enregistre pas chaque transaction individuellement, mais place plutôt des données résumées ou une preuve ZK sur la blockchain de couche 1.
Imaginez que 1000 utilisateurs souhaitent effectuer une transaction sur la blockchain Ethereum simultanément. Au lieu de traiter 1000 transactions distinctes sur Ethereum, le ZK rollup les regroupe et génère une preuve cryptographique qui est ensuite placée sur la blockchain Ethereum. Cela permet finalement d’économiser des ressources de traitement et des frais de gas importants.
Pourquoi les ZK rollups sont-ils importants ?
Les ZK rollups résolvent l’un des plus grands problèmes de la technologie blockchain : la scalabilité. Lorsqu’un réseau devient plus populaire (comme Ethereum), il peut se surcharger. Cela entraîne finalement des temps de traitement lents et des coûts de transaction élevés.
Les ZK rollups permettent de traiter davantage de transactions par seconde. Par exemple, grâce aux ZK rollups, Ethereum peut théoriquement traiter plus de 1000 transactions par seconde au lieu de 15. De plus, moins de données doivent être placées sur la blockchain, ce qui réduit les frais de gas pour les transactions.
Grâce aux preuves Zero‑Knowledge, les détails des transactions individuelles restent cachés, tout en permettant de prouver leur validité. Aucun acteur central n’est nécessaire pour approuver les transactions : la cryptographie garantit que le lot est correct, favorisant ainsi la décentralisation. Bien que le traitement des transactions ait lieu hors‑chaîne, les ZK rollups bénéficient toujours de la sécurité de la chaîne principale.
Quelle est la différence entre les ZK rollups et les Optimistic rollups ?
Les ZK rollups et les Optimistic rollups sont deux solutions de couche 2 pour les blockchains, mais ce sont différentes catégories de rollups. Les Optimistic rollups regroupent également les transactions et les exécutent sur une couche 2, mais partent du principe optimiste que les transactions sont correctes. Un mécanisme de preuve de fraude est utilisé, permettant à quelqu’un de contester une erreur dans le rollup.
Voici les principales différences :
| Caractéristique | ZK Rollups | Optimistic Rollups |
|---|---|---|
| Validation | Preuve cryptographique (zero‑knowledge) | Hypothèse de validité, avec période de fraude |
| Vitesse | Finalité rapide grâce à la validation directe | Délai dû à la période de contestation |
| Confidentialité | Grande confidentialité (contenu caché) | Moins de confidentialité, transactions visibles |
| Frais de gas | Moins élevés, en raison des preuves ZK | Plus élevés, à cause des mécanismes de vérification |
| Complexité | Complexité technique élevée à développer | Techniquement plus simple et rapide à déployer |
Exemples de projets populaires de ZK rollups
Plusieurs projets majeurs ont été développés en utilisant la technologie ZK rollup. Ces projets contribuent tous à l’adoption des ZK rollups dans l’écosystème Ethereum. Voici quelques exemples connus :
zkSync
zkSync est l’une des plateformes ZK rollup les plus connues, développée par Matter Labs. Cette plateforme prend en charge les smart contracts et se concentre principalement sur des fonctionnalités de couche 2 conviviales pour les paiements, la DeFi et les NFTs.
Starknet
Starknet est axé sur les dApps évolutives et prend en charge des smart contracts complexes. Il utilise des preuves STARK, une forme spécifique de cryptographie Zero‑Knowledge. La société à l’origine de Starknet, StarkWare, est également responsable de StarkEx, le moteur derrière dYdX et ImmutableX.
Polygon zkEVM
Polygon utilise un zkEVM, un ZK rollup compatible avec l’Ethereum Virtual Machine. Cela facilite la migration des dApps existantes sur le réseau Ethereum vers le zkEVM de Polygon, tout en conservant les smart contracts et les outils.
En résumé
Les ZK rollups sont d’excellentes solutions pour les problèmes de scalabilité de la technologie blockchain. En regroupant les transactions et en les traitant hors‑chaîne, ils offrent un puissant mélange d’efficacité, de confidentialité et de sécurité pour les blockchains. Bien que la technologie des ZK rollups soit encore en développement, ils jouent déjà un rôle majeur pour les utilisateurs et les développeurs et promettent de devenir encore plus importants pour Ethereum et d’autres blockchains à l’avenir.
