Qu’est-ce qu’un ZK Rollup ?

Qu’est-ce qu’un ZK Rollup ?

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Qu’est-ce qu’un ZK Rollup ?

Les ZK Rollups sont une technologie émergente dans le monde de la blockchain, conçue pour résoudre les problèmes d’évolutivité tout en maintenant la sécurité et la décentralisation. Les blockchains comme Ethereum, en particulier, souffrent souvent de congestion et de frais de transaction élevés. ZK Rollups offrent une solution prometteuse à ces défis.

Définition des ZK Rollups

Les ZK Rollups, ou Zero-Knowledge Rollups, sont une solution de mise à l'échelle de la Layer 2 pour les blockchains. Ils permettent de regrouper des centaines, voire des milliers de transactions en une seule transaction sur la chaîne principale (Layer 1). Cela réduit la charge sur le réseau principal, tout en conservant un haut niveau de sécurité.

Le terme "Zero-Knowledge" fait référence à une propriété cryptographique spécifique : les preuves à divulgation nulle de connaissance (Zero-Knowledge Proofs, ou ZK Proofs). Ces preuves permettent de vérifier qu'une transaction est valide sans avoir à divulguer toutes les informations de la transaction elle-même.

Comment fonctionnent les ZK Rollups ?

Le mécanisme derrière les ZK Rollups repose sur deux éléments essentiels :

  • Regroupement de transactions : Les ZK Rollups agrègent des centaines de transactions hors de la chaîne principale (off-chain) dans ce qu'on appelle un Rollup. Plutôt que d'enregistrer chaque transaction séparément sur la blockchain principale, une seule preuve cryptographique (une ZK-SNARK, ou Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) est soumise à la chaîne pour prouver la validité de l'ensemble des transactions regroupées.
  • Preuves à divulgation nulle de connaissance (ZK Proofs) : Une ZK Proof est générée pour démontrer que l'ensemble des transactions dans le Rollup est valide, sans divulguer les détails individuels des transactions. Cela garantit que la sécurité de la blockchain est maintenue, car seule une petite preuve est soumise à la chaîne principale, et non toutes les données des transactions.
Crédit photo : Image de l’
Crédit photo : Image de l’Académie Tokonomo

Avantages des ZK Rollups

Les ZK Rollups présentent plusieurs avantages importants :

  • Scalabilité : En agrégeant les transactions hors de la chaîne principale, les ZK Rollups réduisent considérablement la quantité de données que la blockchain doit traiter, ce qui augmente la capacité du réseau à gérer plus de transactions par seconde (TPS).
  • Réduction des frais : Comme beaucoup de transactions sont regroupées en une seule, les frais de transaction globaux sont réduits. Les utilisateurs paient des frais beaucoup plus bas par transaction qu'ils ne le feraient sur la chaîne principale.
  • Sécurité : Les ZK Rollups conservent une sécurité élevée, car toutes les transactions sont garanties par des preuves cryptographiques soumises à la chaîne principale. Cela signifie que même si une partie des calculs est effectuée hors chaîne, la sécurité globale reste équivalente à celle de la Layer 1.
  • Finalité rapide : Une autre caractéristique des ZK Rollups est que les transactions bénéficient d'une finalité rapide, c’est-à-dire qu’elles sont rapidement considérées comme irrévocables une fois soumises à la chaîne principale.

Différence entre ZK Rollups et Optimistic Rollups

Il existe deux principales catégories de Rollups : les ZK Rollups et les Optimistic Rollups. Voici les principales différences :

  • Vérification des transactions : Les ZK Rollups utilisent des preuves cryptographiques pour vérifier chaque lot de transactions instantanément. Les Optimistic Rollups, en revanche, supposent que les transactions sont correctes (d’où le terme "optimistic") et permettent aux validateurs de contester une transaction incorrecte dans un certain délai.
  • Finalité : Les ZK Rollups offrent une finalité plus rapide, car la validité des transactions est prouvée au moment où elles sont soumises. Avec les Optimistic Rollups, il peut y avoir un délai d'attente pour les contestations (habituellement une semaine), ce qui ralentit la finalité des transactions.
  • Complexité : Les ZK Rollups nécessitent des calculs cryptographiques plus complexes pour générer les ZK Proofs, ce qui peut être coûteux en termes de calcul. Cependant, leur sécurité est généralement plus robuste.

Cas d’usage des ZK Rollups

Les ZK Rollups sont particulièrement adaptés pour des applications qui nécessitent de nombreuses transactions à faible coût tout en maintenant un niveau élevé de sécurité. Voici quelques exemples d'utilisations potentielles :

  • Échanges décentralisés (DEX) : Les DEX peuvent utiliser les ZK Rollups pour augmenter la vitesse des transactions tout en réduisant les frais de trading.
  • Paiements à grande échelle : Les applications de paiement qui doivent gérer des milliers de transactions par seconde, comme les wallet, peuvent tirer parti des ZK Rollups pour réduire les frais et augmenter la vitesse des paiements.
  • Jeux et NFT : Les ZK Rollups permettent aux jeux basés sur la blockchain et aux plateformes de NFT d'offrir une expérience utilisateur plus fluide et moins coûteuse, en particulier lors des transactions fréquentes entre utilisateurs.

Limitations des ZK Rollups

Bien que prometteurs, les ZK Rollups ont certaines limitations :

  • Complexité de développement : Le développement de ZK Rollups nécessite des compétences avancées en cryptographie et en ingénierie blockchain, ce qui peut ralentir l’adoption généralisée.
  • Compatibilité avec les contrats intelligents : Les ZK Rollups actuels ne supportent pas encore toutes les fonctionnalités complexes des contrats intelligents, mais les progrès dans ce domaine sont rapides.
  • Coût des preuves : La génération de ZK Proofs, bien que sécurisée, reste coûteuse en termes de calcul et nécessite des améliorations pour devenir plus efficace à grande échelle.

Exemple de projets utilisant les ZK Rollups

Plusieurs projets blockchain intègrent déjà des ZK Rollups pour améliorer leur évolutivité :

  • zkSync : zkSync est une solution de Layer 2 qui utilise des ZK Rollups pour fournir des paiements rapides et à faible coût sur Ethereum.
  • Loopring : Loopring est une plateforme d’échange décentralisée qui utilise des ZK Rollups pour permettre des échanges plus rapides et moins chers tout en maintenant la sécurité d’Ethereum.
  • StarkWare : StarkWare développe des solutions basées sur des preuves ZK pour améliorer la scalabilité de diverses applications sur Ethereum.

Conclusion

Les ZK Rollups représentent une avancée majeure pour améliorer l’évolutivité des blockchains comme Ethereum tout en garantissant un haut niveau de sécurité. Bien qu'ils soient encore en développement actif, leur potentiel pour résoudre les problèmes de congestion et de frais élevés fait d'eux une solution clé pour l'avenir de la blockchain. Avec des cas d'utilisation allant des paiements décentralisés aux jeux en ligne, les ZK Rollups pourraient devenir une composante essentielle des infrastructures Web3 à grande échelle.