Discussion sur les solutions d'extension Layer 2 d'Ethereum : Optimistic Rollups et ZK-Rollups

Ethereum, en tant que l'une des plateformes de blockchain les plus actives du moment, supporte de nombreuses applications décentralisées, allant de la DeFi aux NFT, avec un écosystème en pleine expansion. Cependant, la prospérité des transactions on-chain s'accompagne de certains défis inhérents, tels que la flambée des frais de transaction due à la congestion du réseau, l'allongement des temps de transaction et l'augmentation des taux d'échec, des problèmes qui affectent gravement l'enthousiasme des participants.

Pour résoudre ces problèmes et maintenir les caractéristiques décentralisées de la chaîne principale, la communauté adopte principalement des solutions d'extension L2. Le principe fondamental de L2 est de transférer le calcul et les transactions de la chaîne principale (L1) vers un réseau de deuxième couche, ne soumettant que les résultats finaux des transactions à la chaîne principale. Cette méthode peut améliorer l'efficacité des transactions, réduire les frais tout en maintenant la sécurité de la chaîne principale.

Actuellement, les solutions L2 les plus connues incluent les Rollups et les sidechains. Les Rollups se déclinent en Rollups Optimistes (OP-Rollups) et Rollups Zéro Connaissance (ZK-Rollups).

Optimistic Rollups

Les OP-Rollups effectuent tous les calculs de transactions et les mises à jour d'état sur le réseau L2, puis publient en masse les données brutes des transactions compressées sur la chaîne principale. Les nœuds L2 considèrent par défaut que ces transactions sont valides et ne contiennent pas de comportements malveillants, semblable au principe de présomption d'innocence dans le monde réel. Ce modèle réduit considérablement la quantité de validations inutiles, augmentant ainsi la vitesse et l'efficacité de la confirmation des transactions.

Après la soumission de la transaction, si les validateurs découvrent un problème, ils peuvent soumettre une preuve de fraude dans les sept jours. Le contrat intelligent sur L1 vérifiera cette preuve, en se contentant de vérifier la transaction spécifiée pour déterminer rapidement s'il existe un problème. Si une transaction problématique est effectivement incluse, le lot contenant cette transaction ainsi que les lots suivants seront annulés, et la chaîne L2 reviendra à l'état précédent l'exécution de la transaction problématique, le nœud malveillant sera puni et les validateurs recevront une récompense.

Si aucune preuve de fraude n'est reçue dans les sept jours, toutes les transactions seront considérées comme légitimes. L'existence du mécanisme de "preuve de fraude" a en elle-même un puissant effet dissuasif, en réalité, très peu de nœuds soumettent des preuves de fraude ou sont prouvés malveillants. Cela est dû au fait que les projets ont été suffisamment testés, que le coût de la malveillance est élevé, et que les pertes économiques et de réputation potentielles dépassent de loin les maigres bénéfices qui pourraient être obtenus.

Comparé aux comportements malveillants des nœuds, les problèmes causés par des fluctuations réseau ou des bugs logiciels sont en réalité plus courants. Le principal inconvénient des OP-Rollups réside dans les problèmes de circulation des fonds liés à la période de contestation de sept jours et aux risques de centralisation potentiels.

Rollups à connaissance nulle

Comparé aux OP-Rollups, les ZK-Rollups doivent, en plus de compresser les données, fournir une preuve de validité lors de la soumission des données sur la chaîne. Les ZK-Rollups traitent également les transactions hors chaîne et les emballent pour les soumettre au réseau principal, mais avant la soumission officielle, il est nécessaire de calculer la preuve de validité hors chaîne.

La technologie ZK existait avant l'émergence de la blockchain, mais la complexité du monde réel a limité son champ d'application. L'avantage de l'application de la technologie ZK dans la blockchain est qu'elle peut limiter la complexité à l'intérieur des contrats intelligents, nécessitant seulement la vérification des données et des calculs sur la chaîne. Cela signifie que les utilisateurs n'ont besoin de faire confiance qu'aux contrats intelligents décentralisés, sans avoir à se fier à une organisation ou une personne centralisée.

La complexité des ZK-Rollups réside dans la nécessité de compiler les données et la logique d'exécution des transactions en un circuit logique complexe, puis d'utiliser un prouveur spécialisé pour générer des résultats rapidement vérifiables par des calculs cryptographiques. Ce processus nécessite généralement des compilateurs et des vérificateurs spécialisés, s'appuyant sur une puissance de calcul importante.

Coût de Layer 2

Le coût des OP-Rollups provient principalement de deux sources : les frais liés à la soumission des données de transaction compressées à L1, ainsi que les coûts d'exploitation des nœuds L2. Ces coûts seront finalement répercutés sur les utilisateurs. Heureusement, le plan EIP-4844 d'Ethereum a considérablement réduit les frais d'interaction entre L2 et la chaîne principale. De plus, le maintien des nœuds nécessite de verrouiller une grande quantité de fonds, ce qui peut entraîner des occasions manquées pour les investisseurs.

Le principal coût des ZK-Rollups provient des ressources de calcul, la génération de preuves à connaissance nulle nécessite d'importantes ressources de calcul et du matériel spécialisé. De plus, elle doit également assumer les frais de transaction pour soumettre les données sur la chaîne. La demande de matériel spécialisé pourrait entraîner une plus grande centralisation du réseau, rendant difficile la participation des utilisateurs ordinaires.

Résumé

Que ce soit les OP-Rollups ou les ZK-Rollups, ce sont des solutions importantes pour l'écosystème Ethereum face aux défis de scalabilité. Actuellement, ces deux solutions sont encore en développement constant. Avec la mise en œuvre des mises à niveau telles que l'EIP-4844 d'Ethereum, le coût de publication des données pour L2 a considérablement diminué, ce qui libérera davantage le potentiel des deux solutions et fournira un soutien solide au développement continu de l'écosystème Ethereum.