Qu'est-ce qu'un zkEVM et comment fonctionne cette technologie blockchain ?

C’est quoi un zkEVM ?

Un zkEVM, ou Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machine, est une machine virtuelle qui fonctionne sur le réseau Ethereum et aide à vérifier la correction des smart contracts en utilisant des preuves à divulgation nulle de connaissance (ZKPs).

Les zkEVM sont des protocoles qui agissent comme une extension de l'EVM, sous forme de solution de layer 2, combinant la flexibilité et la robustesse de l’Ethereum Virtual Machine (EVM) avec les avantages de confidentialité et d'efficacité apportés par les ZKPs.

Les zkEVM ont émergé en réponse aux défis de scalabilité et de confidentialité auxquels Ethereum est confronté.

Alors que la blockchain Ethereum est de plus en plus populaire, elle se heurte à des limitations en termes de nombre de transactions par seconde et de frais de gas élevés, impactant négativement l'expérience utilisateur et freinant l'adoption.

Les chercheurs et développeurs ont donc exploré comment intégrer les preuves à divulgation nulle de connaissance (Zero-Knowledge Proofs, ZKPs), une technologie prometteuse pour la confidentialité et l’efficacité, au sein de l’architecture d’Ethereum.

Par conséquent, conçu pour optimiser l'efficience du réseau Ethereum, un zkEVM réduit la charge sur les nœuds en regroupant les transactions à travers des preuves de validité compactes, tout en maintenant une intégration fluide avec l'écosystème de développement d'Ethereum existant.

Les zkEVM rendent donc possibles l'exécution et la vérification des transactions et des smart contracts, sans nécessiter la divulgation de l'ensemble des données transactionnelles, préservant ainsi la confidentialité tout en assurant la validité des opérations sur la blockchain.

Voici certains des zkEVM les plus connus à ce jour :

• Scroll ;
• zkSync ;
• Polygon Hermez ;
• Linea ;
• Immutable zkEVM ;

Les différents zkEVM et leur compatibilité avec Ethereum

Comment fonctionnent les zkEVM ?

Le fonctionnement des zkEVM s'appuie sur l'intégration de deux technologies clés : les preuves à divulgation nulle de connaissance (Zero-Knowledge Proofs, ZKP) et la machine virtuelle Ethereum (EVM), chacune apportant ses propres avantages à l'architecture globale.

Le rôle des preuves à divulgation nulle de connaissance

Au cœur des zkEVM se trouve le concept des preuves à divulgation nulle de connaissance, une technique cryptographique permettant à un prouveur de convaincre un vérificateur de la vérité d'une affirmation sans révéler aucune information supplémentaire.

Dans le contexte des zkEVM, cette propriété est exploitée pour vérifier les transactions et les exécutions de smart contracts de manière à ce que les détails spécifiques de ces transactions restent privés, tout en assurant leur intégrité et leur validité sur la blockchain.

La compatibilité avec l'EVM

Les zkEVM maintiennent une compatibilité étroite avec l'EVM, ce qui signifie que les développeurs peuvent déployer des smart contracts écrits en Solidity (le langage de programmation le plus utilisé sur Ethereum) sans modifications majeures.

Cette compatibilité assure une transition transparente pour les applications existantes souhaitant bénéficier des avantages des zkEVM, notamment une réduction significative des frais de gas et une meilleure confidentialité.

Processus de traitement des transactions

Le traitement des transactions dans les zkEVM se fait en deux étapes principales : la consolidation hors chaîne et la vérification sur la chaîne. Les transactions sont d'abord regroupées hors chaîne dans un rollup.

Pour chaque lot de transactions, une preuve à divulgation nulle de connaissance est générée, encapsulant la validité globale du lot sans en divulguer les détails individuels. Ce lot consolidé et sa preuve sont ensuite soumis à la blockchain Ethereum, où la preuve est vérifiée.

Ce processus permet de traiter un grand nombre de transactions en un seul bloc de la chaîne principale, améliorant ainsi considérablement l'efficacité et la scalabilité du réseau.

Les avantages des zkEVM pour Ethereum

L'introduction des zkEVM offre une multitude d'avantages.

Scalabilité et réduction des coûts

L'un des avantages les plus importants des zkEVM réside dans leur capacité à améliorer la scalabilité et à réduire les frais au sein de l'écosystème Ethereum.

Grâce à l'implémentation de preuve à divulgation nulle de connaissance, les zkEVM permettent de regrouper des centaines, voire des milliers de transactions en un seul rollup avant de les soumettre à la blockchain principale.

Cette approche réduit considérablement la quantité de données nécessaires à traiter et à stocker sur la chaîne principale, ce qui diminue significativement les frais de transaction.

Sécurité et confidentialité

Les zkEVM tirent parti des preuves à divulgation nulle de connaissance pour améliorer la sécurité des transactions sur Ethereum. En permettant la vérification des transactions sans révéler les détails sous-jacents, les zkEVM assurent que les données sensibles restent privées et sécurisées.

Cette caractéristique est particulièrement précieuse dans un monde où la confidentialité des données devient de plus en plus une préoccupation majeure, offrant une couche supplémentaire de protection contre les menaces potentielles et renforçant la confiance dans l'écosystème Ethereum.

Interopérabilité et adoption

L’interopérabilité et l'adoption de la blockchain Ethereum sont grandement facilitées par les zkEVM. En maintenant une compatibilité complète avec l'EVM, ces nouvelles machines virtuelles permettent aux développeurs de migrer sans effort leurs applications existantes vers des solutions zkEVM, sans avoir à réécrire ou adapter significativement leur code.

Cette continuité assure que les innovations et améliorations en matière de scalabilité et de confidentialité peuvent être intégrées sans perturber l’écosystème existant, encourageant ainsi une adoption plus large et plus rapide parmi les développeurs.

De plus, en éliminant les barrières techniques et en simplifiant l'intégration de nouvelles solutions, les zkEVM jouent un rôle déterminant dans l'accélération de l'adoption de la blockchain et dans l'expansion de son utilité au-delà des frontières actuelles, promettant un avenir où Ethereum peut servir une gamme encore plus vaste d'applications dans différents secteurs.

Les différents types de zkEVM et leur importance

Les zkEVM sont classés en plusieurs types, chacun répondant à des compromis spécifiques entre performance, compatibilité avec l'EVM traditionnelle et facilité d'implémentation des preuves à divulgation nulle de connaissance.

Le type 1 représente la forme la plus pure des zkEVM, visant une équivalence totale avec l'EVM traditionnelle d'Ethereum. Bien qu'offrant une compatibilité maximale, ce type peut se heurter à des défis liés à la complexité des preuves et à leur temps de génération.

Le type 2 vise également une forte compatibilité tout en acceptant des ajustements mineurs pour optimiser la génération de preuves, cherchant un équilibre entre performance et fidélité à l'EVM.

Le type 2,5 reprend les caractéristiques du type 2 mais modifie les éléments concernant le coût en gas. Cela permet de générer des preuves plus rapidement bien que cela puisse résulter en des incompatibilités.

Le type 3, illustré par des projets tels que Scroll et Polygon Hermez, sacrifie une partie de la compatibilité avec l’EVM pour des gains significatifs en termes de scalabilité et d'efficacité des preuves, acceptant des modifications plus profondes de l'architecture. Il pose un défi pour les développeurs qui devront peut-être adapter leurs smart contracts pour tirer pleinement parti de ces plateformes.

Scroll se positionne comme une solution de pointe dans l'univers des zkEVM, cherchant à maximiser la scalabilité d'Ethereum tout en préservant une forte compatibilité avec l'EVM, pour une transition fluide et performante des applications existantes.

Polygon Hermez, en tant que partie intégrante de l'écosystème Polygon, utilise la technologie zkEVM pour offrir des transactions à haut débit et à faible coût, contribuant à la vision d'un Ethereum plus accessible et plus économe en ressources.

Le type 4, avec zkSync 2.0 et Nethermind’s Warp, se focalise sur la conversion de code de haut niveau en une forme optimisée pour les zk-SNARKs, offrant une grande flexibilité aux développeurs mais nécessitant une adaptation à cette nouvelle manière de concevoir les applications.

Cette approche offre une réduction significative des frais de transaction, bien qu'elle puisse nécessiter des ajustements dans le développement des dApps pour s'aligner sur les spécificités de l'implémentation.

Les différents types de zkEVM et leur particularité principale

D'autres exemples comme Linea et Immutable zkEVM illustrent la diversité des approches et des objectifs au sein de l'espace des zkEVM, chacun cherchant à résoudre les défis de scalabilité et de confidentialité d'Ethereum à travers des prismes différents.

Linea se concentre sur l'amélioration de l'interopérabilité et l'expérience de développement, tandis qu'Immutable zkEVM cible spécifiquement les exigences des jeux et des NFTs sur la blockchain.

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Ensemble, ces différents types de zkEVM jouent un rôle essentiel dans l'adaptation d'Ethereum aux besoins changeants de son écosystème, offrant aux développeurs une gamme d'options pour optimiser la performance, la sécurité et la compatibilité de leurs applications Web3.

En explorant et en adoptant ces différentes approches, la communauté Ethereum se dirige vers une blockchain plus versatile, sécurisée et scalable, prête à accueillir la prochaine génération d'applications décentralisées et ses millions d’utilisateurs.

Les perspectives d'avenir des zkEVM

Les zkEVM incarnent une avancée majeure dans l'effort d'Ethereum pour surmonter ses défis historiques en matière de scalabilité et de confidentialité.

En permettant des transactions plus rapides et moins coûteuses tout en préservant la vie privée des utilisateurs, les zkEVM s'attaquent à des problématiques clés qui entravent l'adoption massive de la blockchain.

La vision pour l'avenir des zkEVM est ambitieuse : ils sont perçus comme des catalyseurs qui pourraient non seulement transformer Ethereum mais aussi avoir un impact profond sur l'ensemble de l'écosystème blockchain.

En offrant une compatibilité étroite avec l'EVM tout en introduisant les avantages substantiels des preuves à divulgation nulle de connaissance, les zkEVM promettent de rendre les applications décentralisées plus performantes, sécurisées et accessibles.

Sources : Chainlink, Treehouse.Finance

Animée par la conception de modèles économiques dans les projets blockchain, je mets mon expertise en tokenomics au service des créateurs de projets qui façonnent le monde de demain. Mon enthousiasme pour le partage d'idées et l'échange de connaissances sont guidés par l'objectif de construire un avenir novateur et décentralisé, où la technologie blockchain est synonyme de progrès et d'innovation durable.

Mathilde Michels

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