Pour qu’Ethereum puisse accueillir des millions d’utilisateurs sans frais exorbitants, il ne suffit pas de changer le mécanisme de consensus. Il faut aussi augmenter la capacité de traitement des transactions. Plutôt que d’augmenter massivement la taille des blocs, la feuille de route mise sur une approche modulaire : déporter la majorité des transactions sur des solutions de layer 2, et utiliser la couche principale comme registre de données et de sécurité.
Les rollups — Optimistic et ZK — sont au cœur de cette stratégie, décrite dans de nombreux documents sur le futur du Web3. Ils permettent d’exécuter des transactions en dehors de la chaîne principale, puis de publier sur Ethereum des données ou des preuves cryptographiques résumées, réduisant drastiquement les coûts par utilisateur.
Principe général des rollups
Un rollup regroupe (“roll up”) un grand nombre de transactions en une seule publication sur la blockchain principale. Plusieurs centaines ou milliers d’opérations (transferts, interactions avec des contrats) sont exécutées sur une couche secondaire, puis un lot de données est envoyé à Ethereum.
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La différence fondamentale entre les types de rollups réside dans la manière dont ils assurent la validité de ces transactions : soit par un système de contestation a posteriori (Optimistic Rollups), soit par des preuves cryptographiques succinctes (ZK-Rollups).
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Optimistic Rollups : validité présumée, contestation possible
Les Optimistic Rollups partent du principe que les blocs soumis sont corrects, “optimistement”. Ils publient sur Ethereum les données nécessaires pour reconstruire l’état (par exemple, les transactions compressées) mais ne fournissent pas de preuve de validité pour chaque lot.
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Mécanisme de sécurité : pendant une période de contestation, n’importe quel acteur peut vérifier les transactions et, s’il trouve une erreur ou une fraude, soumettre une preuve de fraude (fraud proof). Si la fraude est avérée, le validateur malhonnête est pénalisé, et l’état est corrigé.
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Des solutions comme Optimism et Arbitrum utilisent ce modèle. Elles offrent une compatibilité élevée avec l’EVM, ce qui facilite le portage d’applications existantes, comme détaillé dans l’article sur les applications blockchain.
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ZK-Rollups : preuves cryptographiques succinctes
Les ZK-Rollups (Zero-Knowledge Rollups) fonctionnent différemment : pour chaque lot de transactions, ils génèrent une preuve cryptographique, appelée ZK-SNARK ou ZK-STARK selon la technologie. Cette preuve prouve, sans révéler toutes les informations, que les transactions respectent les règles du protocole.
La couche principale d’Ethereum n’a qu’à vérifier cette preuve (opération relativement peu coûteuse en gas) pour être sûre que le lot est valide. Il n’y a pas besoin de période de contestation prolongée, ce qui permet des retraits plus rapides et une finalité plus forte.
Les ZK-Rollups sont cependant plus complexes à implémenter, notamment pour supporter pleinement les smart contracts génériques de l’EVM.
Comparaison : Optimistic vs ZK
Latence des retraits : sur les Optimistic Rollups, les retraits vers la couche principale peuvent être retardés pendant la période de contestation (souvent plusieurs jours). Sur les ZK-Rollups, ils peuvent être beaucoup plus rapides, car la validité est prouvée immédiatement.
Coût de calcul : les ZK-Rollups nécessitent des calculs cryptographiques coûteux pour générer les preuves, ce qui peut augmenter les coûts côté opérateur, même si l’utilisateur final profite de frais bas. Les Optimistic Rollups, eux, sont moins coûteux à générer, mais peuvent engendrer des coûts plus importants en cas de contestation.
Compatibilité EVM : historiquement, les Optimistic Rollups ont été plus rapides à atteindre une compatibilité complète avec l’EVM, facilitant le portage de dApps existantes. Les ZK-Rollups rattrapent leur retard, mais avec des défis techniques plus importants.
Impact sur la régulation et la transparence
Les rollups compliquent la cartographie simple des transactions on-chain : une grande partie de l’activité se déroule sur des couches secondaires, même si des données résumées sont publiées sur Ethereum. Pour les autorités et les analystes, il devient plus complexe de suivre certains flux financiers, ce qui rejoint les problématiques abordées dans l’article sur la régulation du marché crypto.
Cependant, contrairement à certains systèmes purement off-chain, les rollups laissent une trace significative sur la couche principale, et de nombreuses solutions veillent à ce que les données nécessaires à la reconstruction de l’état soient disponibles, ce qui maintient un certain niveau de transparence.
Conclusion : pilier de la scalabilité d’Ethereum
Optimistic Rollups et ZK-Rollups sont destinés à jouer un rôle central dans l’avenir d’Ethereum. En déplaçant l’exécution vers des couches 2, tout en s’appuyant sur la sécurité de la couche 1, ils permettent de concilier performance et robustesse, deux objectifs essentiels du Web3.
Pour approfondir le fonctionnement technique des rollups, les projets de référence (Arbitrum, Optimism, zkSync, StarkNet, etc.) publient des whitepapers et de la documentation détaillée. Ces ressources, accessibles notamment via les portails développeurs listés sur https://ethereum.org, sont indispensables pour les développeurs et les investisseurs qui souhaitent comprendre les enjeux de cette nouvelle couche d’infrastructure.
