CMC Crypto Playbook 2023 : Le présent et l'avenir des roll-ups de Layer-2 par ConsenSys

Dans la troisième section Build du CMC Crypto Playbook 2023, ConsenSys présente une analyse des roll-ups de Layer-2, en particulier les ZK rolls-up et la direction que prend cet espace.

Présentation des roll-ups de Layer-2

Au cours des dernières années, les solutions de roll-up de Layer-2 (L2) sont passées au premier plan en raison de la croissance de l’activité sur le réseau Ethereum. L’activité et l’engagement en faveur des tokens non fongibles (NFT) et de la finance décentralisée (DeFi) ont provoqué une augmentation de l’activité de la blockchain de Layer-1 (L1). À son tour, la demande pour l’espace de blocs, représentée par les frais de gaz, a augmenté. Et le temps de finalisation des transactions a augmenté en raison de la charge accrue du réseau. Si le Merge Ethereum a posé les bases pour de futures optimisations des frais de gaz, il n’a pas directement réduit les frais de gaz des transactions.

Entre l’été 2020 et le pic de demande de l’été 2021, les frais de gaz en Gwei sur le réseau Ethereum ont augmenté jusqu’à 1300 %. La nécessité de rendre les transactions rapides et abordables a incité à la création de deux formes primaires de roll-up : Optimistic et Zero-Knowledge (ZK).

Les roll-ups permettent de supprimer les demandes de calcul sur le réseau Ethereum en transférant le traitement des transactions hors de la chaîne, en les convertissant en un seul bloc de données, puis en les soumettant à nouveau sur Ethereum sous forme de batch afin de réduire le coût et le temps associés. La grande différence entre les deux est que les roll-ups optimistic (optimistes) utilisent des preuves de fraude, tandis que les roll-ups ZK s’appuient sur des preuves zero-knowledge pour vérifier les changements apportés à la chaîne principale.

Roll-ups optimistes et ZK : Preuves de fraude contre preuves de validité

Les preuves de fraude regroupent les transactions hors chaîne et les transfèrent ensuite sur la L1. Après qu’un lot ait été soumis sur la L1, une période de contestation est prévue, pendant laquelle n’importe qui peut contester le résultat du roll-up en calculant une preuve de fraude.

De même, les preuves zero-knowledge regroupent les transactions hors chaîne et les soumettent comme une seule transaction. La différence est qu’au lieu de supposer que les transactions sont correctes au départ, elles utilisent une preuve de validité pour prouver instantanément si les transactions sont valides. Une fois que les transactions ont été confirmées comme étant valides, elles sont alors soumises à la L1.

C’est de là que vient leur nom respectif : les preuves de fraude consistent à vérifier rétrospectivement les transactions pour voir s’il n’y a pas de transactions frauduleuses, tandis que les preuves de validité sont effectuées avant que les transactions ne soient soumises à la L1.

Bien qu’il existe des projets remarquables pour chacune d’entre elles, elles présentent chacune leurs propres avantages et inconvénients. Les roll-up optimistes présentent l’avantage que les preuves de fraude ne sont requises que lorsqu’il y a un problème. Cela signifie qu’ils nécessitent moins de ressources informatiques et qu’ils sont capables d’évoluer. Le problème réside dans la période de contestation. Une période de contestation plus longue augmente la probabilité que les transactions frauduleuses soient identifiées, mais cela signifie également que les utilisateurs doivent attendre plus longtemps pour retirer leurs fonds.

Pour les principaux roll-ups optimistes, tels qu’Arbitrum et Optimism, cette période d’attente peut durer jusqu’à une semaine. Par ailleurs, les roll-ups ZK ont l’avantage de toujours refléter l’état de la L2. Leur inconvénient est que les preuves sont requises pour toutes les transitions d’état, et non uniquement lorsqu’elles sont contestées, ce qui limite l’évolutivité. Ce problème est accentué par la nature complexe et le stade précoce de la technologie.

Malgré leurs difficultés respectives, les roll-ups ZK sont considérés comme l’avenir des roll-ups. Ceci est principalement dû à la génération automatique de preuves de validité qui augmente la sécurité du protocole, au temps de retrait considérablement réduit en raison de l’absence de période de contestation, et au fait que les roll-ups ZK offrent une meilleure compression des données. Pour ces raisons, nous allons nous concentrer sur l’état actuel des roll-ups ZK, les dernières innovations et ce qui nous attend.

La place des roll-ups ZK

Comme nous l’avons vu, les roll-ups ZK sont principalement au centre de l’attention avec des acteurs tels que zkSync, Starknet, Polygon zkEVM et Scroll, qui ont tous levé d’importants capitaux pour développer leurs solutions, même si seul StarkNet a été lancé sur le réseau principal (780 millions de dollars au total). Chacun de ces projets a adopté son propre positionnement, qui diffère principalement par leur stratégie de disponibilité des données des roll-ups et leur algorithme de preuve.

La stratégie de disponibilité des données détermine l’endroit où sont stockées les données d’état d’un roll-up. Le stockage sur la chaîne a augmenté la sécurité, mais il utilise de l’espace de bloc sur le réseau Ethereum, ce qui réduit le débit des transactions.

L’algorithme de preuve est le moyen de générer une preuve de validité, qui peut être STARK ou SNARK. Ces deux algorithmes aident les développeurs à délocaliser le calcul et le stockage hors de la chaîne, ce qui augmente l’évolutivité. Ils sont également capables de vérifier si un utilisateur dispose de fonds suffisants et de la bonne clé privée sans avoir à accéder aux informations elles-mêmes, ce qui améliore la sécurité. Pour en savoir plus sur les différences techniques, cliquez ici.

Les STARK ont l’avantage d’offrir plus d’évolutivité, de sécurité et de transparence que les SNARK. Mais l’inconvénient des STARK est que la taille de la preuve est plus grande, ce qui prend plus de temps à vérifier, et que les SNARK n’utilisent comparativement que 24 % du gaz. Ainsi, pour les SNARK et les STARKS, nous avons un compromis entre la vitesse et le coût et l’évolutivité, la sécurité et la transparence. Alors que de nombreuses méthodes différentes sont explorées, il n’existe pas encore de méthode définitive quant à la meilleure façon de mettre en place un roll-up ZK. Chaque configuration présente ses propres avantages et de nombreux développeurs sont encore en train d’explorer le choix ou la combinaison optimale pour leurs projets de roll-up.

Les obstacles à franchir

Comme nous l’avons évoqué, les ZK sont encore en cours de développement et de nombreux défis restent encore à relever avant que les utilisateurs de la blockchain ne soient en mesure d’en tirer tous les avantages. La compatibilité linguistique est l’un de ces défis ; la traduction de langages de programmation EVM-friendly, tels que Solidity, en un langage sur mesure spécifiquement optimisé pour le ZKP peut aider à renforcer leur efficacité, mais cela implique des défis d’adoption pour les développeurs. Par exemple, StarkNet cherche à résoudre ce problème avec Warp, un compilateur de langage Solidity vers Cairo (le langage du ZKP de StarkNet) qui cherche à convertir automatiquement Solidity en Cairo. Grâce à Warp, les développeurs n’ont plus besoin de réécrire leur code en Cairo, ce qui facilite grandement le processus.

Parmi les autres défis à relever, citons la nature secrète des projets, dont beaucoup vont à l’encontre de la philosophie open source crypto, en raison de préoccupations liées aux grands acteurs et à l’acquisition d’une base d’utilisateurs fidèles. La plupart des roll-ups ZK ont été lancés cette année, ce qui souligne la quantité de travail qui reste à faire dans ce domaine.

Enfin, si les roll-ups (optimistes et zero-knowledge) présentent l’avantage d’améliorer la vitesse et le coût, ils tendent à se faire au détriment de la décentralisation. Cela est dû au besoin inhérent de séquenceurs, les acteurs qui regroupent les transactions et engagent les preuves sur la L1. Tous les roll-ups ont actuellement besoin d’un séquenceur centralisé et utilisent des smart contracts évolutifs qui sont gérés par une seule entité. L’espace étant encore très jeune, un pôle central est généralement nécessaire pour corriger rapidement les bogues du code. De plus, les projets ne sont pas open source, ce qui constitue un obstacle supplémentaire pour les membres de la communauté qui souhaitent agir en tant que séquenceurs. De nombreux projets ont indiqué qu’ils prévoyaient de décentraliser leurs fonctions de séquençage à l’avenir, mais cela nécessitera sans aucun doute des ressources et du temps supplémentaires.

Projets de décentralisation

Le lancement d’un token et l’open-sourcing du code seront les prochaines étapes pour de nombreux projets en quête de décentralisation. La tokénisation de ces services pour générer de l’activité et décentraliser le produit est un autre domaine dans lequel nous nous attendons à voir une myriade de solutions différentes apparaître alors que les projets cherchent à créer la L2 la plus évolutive, décentralisée et active du marché. StarkWare et zkSync prévoient tous deux de lancer un token et Polygon pourrait potentiellement utiliser MATIC pour soutenir l’initiative zkEVM de Polygon. L’ingénierie des tokens sur les roll-ups ZK est un domaine encore plus récent que la technologie optimiste des roll-ups et trouver un modèle efficace et durable peut permettre de se différencier et de stimuler l’adoption.

L’avenir

Les zkEVM n’en sont encore qu’à leurs débuts et la course est lancée pour le lancement sur le mainnet. StarkNet a l’avantage du premier arrivé, mais a encore des difficultés à supporter les fonctionnalités de Solidity en raison de l’utilisation de Cairo, ce qui laisse de la place aux concurrents pour y apporter des améliorations. Les projets qui sont capables d’amasser des bases d’utilisateurs significatives attireront les développeurs de DApps, ce qui augmentera le nombre de fonctionnalités. zkEVM de ConsenSys est en train de passer au testnet et se concentre spécifiquement sur les développeurs de DApps pour cette raison, en tirant parti d’outils comme MetaMask, Infura et Truffle afin qu’ils puissent déployer et gérer des applications comme s’ils utilisaient directement Ethereum.

Et si nous avons évoqué les acteurs actuels du marché zkEVM, d’autres solutions de roll-up prédominantes comme Polygon, Optimism et Arbitrum détiennent toujours une part de marché importante. Au fur et à mesure que les solutions zkEVM arrivent à maturité, nous pourrions voir ces projets chercher à passer à des preuves de validité ou à des solutions hybrides, en tirant parti de leurs bases d’utilisateurs existantes pour encourager le développement de DApp et maintenir leur domination du marché. En fin de compte, les nombreuses solutions de roll-up (et la concurrence accrue entre elles) continueront à améliorer l’expérience des utilisateurs sur le web3 et à introduire des plateformes pour les applications afin d’embarquer la prochaine génération d’utilisateurs.

Compte tenu de ces menaces, nous ne sommes pas surpris par le caractère confidentiel des projets dans cet espace, mais nous pensons que le véritable gagnant sera capable de tirer parti de l’efficacité des roll-ups ZK et de l’associer à une expérience transparente pour les développeurs et les utilisateurs afin de prendre le dessus.

La Rédaction C.

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