zkSync, le premier zkRollup compatible avec l'Ethereum Virtual Machine (EVM)

Qu’est-ce que zkSync ?

zkSync est une blockchain de seconde couche, aussi appelée « layer 2 », construite sur Ethereum, dans le but d’en améliorer les performances et l’expérience utilisateur. Imaginée en 2018 par Matter Labs, un collectif d’informaticiens de l’écosystème Ethereum, la blockchain zkSync choisit la technologie des « zero-knowledge rollups » (ou zkRollups) à usage général pour son layer 2.

? Voici tout ce qu’il faut savoir sur les blockchains de layer 2

Dans un premier temps, la 1ère version de zkSync est lancée en 2020. Malheureusement, cette version ne coche pas toutes les cases espérées par Matter Labs. En effet, l’équipe est très accrochée à Ethereum et leur ethos. Ce dernier est beaucoup mis en avant et impose que zkSync soit fait pour Ethereum. Ainsi, bien que l’ETH soit la cryptomonnaie native de zkSync (à l’inverse de Polygon et le MATIC), la 1ère version de la blockchain n’est pas compatible avec l’Ethereum Virtual Machine (ou EVM), véritable noyau de la blockchain Ethereum.

C’est pour cette raison que Matter Labs se lance le développement d’une 2e version dans la foulée. Cette mise à jour est construite sur 5 piliers fondamentaux :

• Usage général : la blockchain doit être utilisable pour tout type d’actions. Contrairement à certains layer 2 comme le Lightning Network de Bitcoin qui ne supporte que les paiements simples ;
• Compatible avec l’EVM : Pour coller à son ethos, il faut que le portage des applications entre Ethereum et zkSync soit le plus simple possible, impliquant une compatibilité quasi totale avec l’EVM ;
• Support de Solidity : dans la lignée de la compatibilité avec l’EVM, zkSync utilise le langage de programmation d’Ethereum, à savoir Solidity. Cela va à l’encontre de certaines solutions comme celle de StarkNet qui utilise son langage maison, le Cairo ;
• Frais de transactions en ETH : comme ce fut le cas lors de la 1ère version et pour coller à l’ethos de zkSync, les frais y sont payés en ETH ;
• Open source : encore une fois lié à l’ethos mis en avant par Matter Labs. En effet, Ethereum est open source et l’équipe ne voit aucune raison pour laquelle zkSync ne devrait pas l’être.

Logo de zkSync, stylisé par Cryptoast

L’écosystème de la blockchain zkSync

zkRollup, la technologie au cœur de zkSync

Comme son nom le laisse entendre, zkSync utilise la technologie des zkRollups. Il est ainsi important de rappeler leur fonctionnement, leurs avantages et inconvénients. Les zkRollups sont des solutions de scalabilité utilisant deux technologies : les rollups et les zero-knowledge proofs (ou preuves à divulgation nulle de connaissance).

Pour faire simple, les rollups « enroulent » plusieurs transactions en une même entité qui est par la suite publiée sur la blockchain mère, ici Ethereum. En effet, le rollup est une blockchain à part entière ou des transactions sont publiées. À la manière d’un fichier .zip, celles-ci sont compressées, en ne conservant que les informations cruciales, avant d’être envoyées sur Ethereum, ou toutes ces transactions seront finalisées.

? Pour aller plus loin : Optimistic Rollup et ZK Rollup : les solutions de seconde couche qui améliorent la blockchain Ethereum (ETH)

Une fois enroulées, les transactions sont difficiles d’accès et il est donc primordial que ces transactions soient valables. C’est alors que les zk-proofs entrent en jeu. Cette technologie crée un environnement, le plus souvent représenté par une cave à deux sorties reliées par une porte verrouillée.

En prouvant que l’on peut sortir des deux côtés, peu importe le côté d’entrée, on démontre en quelque sorte que l’on possède la clé. Grâce à un algorithme qui répète cette opération, les transactions peuvent être validées sans pour autant en connaître le contenu, car celui-ci n’est pas visible de l’extérieur.

? Pour plus de détails : Les zero-knowledge proofs (ZKP) : principe et applications

zkPorter, une évolution des zkRollups

Matter Labs ne compte pas s’arrêter à son zkRollup. En effet, selon l’équipe, les rollups ne suffiront pas à la flambée exponentielle des utilisateurs et des transactions sur Ethereum. Ainsi, zkSync développe une nouvelle technologie, zkPorter, qui co-existera avec le zkRollup. La même blockchain supportera donc à la fois des comptes « classiques » zkRollups et des comptes zkPorter, le tout en gardant une interopérabilité parfaite entre les comptes.

Figure 1 : Cohabitation entre zkRollup et zkPorter

Le développement du zkPorter part d’un constat simple : la très grande majorité des frais associés aux zkRollups proviennent de la publication des données associées aux transactions et comptes sur la blockchain mère, dits « on-chain ». À l’inverse, zkPorter stocke ces données sur un réseau secondaire, dit « off-chain » sécurisé par un consensus à preuve d’enjeu et un token natif qui sera présenté en temps voulu.

Les validateurs de ce réseau sont appelés « guardians » et n’ont aucun pouvoir de dépense, contrairement aux sidechains. En effet, zkPorter est en quelque sorte un compte en contenant d’autres, sécurisé par un réseau décentralisé et qui a le devoir de publier ses preuves vers la blockchain mère. En d’autres termes, c’est un rollup dans un autre rollup, une sorte de layer 3.

? Voici tout ce qu’il faut savoir sur les blockchains de layer 3

Les utilisateurs sont bien entendu libres de choisir entre un compte zkPorter ou zkRollup. On pourrait par exemple avoir un protocole Uniswap déployé sur un compte zkRollup (plus sécurisé) et des utilisateurs avec des comptes zkPorter de l’application (moins de frais).

zkEVM, la solution pour porter l’EVM sur un zkRollup

Être « EVM-compatible » est une priorité pour zkSync, et ce, pour plusieurs raisons. Non seulement parce que cela permet aux applications déjà présentes sur Ethereum de migrer vers la blockchain zkSync, mais également pour des raisons d’ethos et de compatibilité avec l’océan d’outils destinés aux développeurs et utilisateurs comme MetaMask, Truffle ou Etherscan.

Cependant, et contrairement aux blockchains classiques qui n’ont qu’à forker Ethereum et sa machine virtuelle, les zkRollups utilisent des algorithmes complexes qui ne sont pas directement compatibles avec l’EVM. Il est donc nécessaire de trouver des compromis contournant ce problème inhérent aux zkRollups. En août 2022, Vitalik Buterin publie un guide détaillant les différents types de zk-EVM :

• Type 1, équivalent à Ethereum : très peu de compromis, mais la validation des blocs peut prendre jusqu’à plusieurs heures ;
• Type 2, équivalent à l’EVM : la blockchain a subi quelques modifications par rapport à Ethereum, mais l’architecture de l’EVM reste quasiment identique. Le temps de preuve, certes amélioré, y est toujours trop long ;
• Type 3, presque équivalent à l’EVM : quelques fonctionnalités doivent être enlevées, ce qui amène quelques modifications du code lors d’un portage d’Ethereum au zkRollup. En résulte un temps de bloc plus rapide, ce qui attire les développeurs comme ceux de Scroll ou Polygon ;
• Type 4, EVM-compatible : c’est la solution la plus rapide et scalable, mais c’est également celle qui présente le plus d’incompatibilités. Certaines rares applications ne seront pas compatibles et les modifications de codes seront multipliées.

Figure 2 : Les différents types de zk-EVM selon Vitalik Buterin

De son côté, Matter Labs développe pour zkSync un environnement zkEVM de type 4 avec une architecture particulière. En effet, Matter Labs a créé sa propre machine virtuelle, la SyncVM compatible avec la majorité des outils et caractéristiques de l’EVM.

De plus, la création d’une machine virtuelle customisée permet l’ajout de certaines fonctionnalités, non présentes sur Ethereum. C’est le cas de l’« Account Abstraction », également sur la feuille de route d’Ethereum.

zkSync face aux autres zkRollups sur Ethereum

En général, les zkRollups peuvent atteindre les quelques milliers de transactions par seconde, ce qui est le cas pour celui de zkSync. Cependant, grâce à la technologie zkPorter, ce chiffre pourrait théoriquement atteindre les 20 000 transactions par seconde. Mais il n’y a pas que le débit qui différencie zkSync des autres zkRollups, et c’est ce que l’on peut voir dans le tableau ci-dessous :

Figure 3 : zkSync contre les autres zkRollup se développant sur Ethereum

Il est important de noter que ce tableau est fourni par Matter Labs et est par conséquent biaisé. En effet, Scroll et Polygon construisent des zk-EVM de type 3, quasi équivalent avec l’EVM. Ce qui n’est pas le cas du zkEVM de zkSync ou du StarkNet de StarkWare.

Quels sont les rôles du token de zkSync ?

Il existe très peu d’informations publiques concernant l’utilité du futur token de zkSync. Il semblerait toutefois que celui-ci ne soit qu’un token de gouvernance et de sécurisation du layer 2 (zkPorter notamment).

En effet, dans une interview accordée à Bankless en septembre 2022, Steve Newcomb, chef de produit chez Matter Labs, appuie sur l’ethos de zkSync.

Il affirme que zkSync est avant tout une solution de scalabilité pour Ethereum, et confie que pour lui et son équipe, les frais d’un layer 2 doivent être payés en utilisant le token du layer 1, à savoir l’Ether comme le font Optimism et Arbitrum. Ainsi, le token de zkSync ne sera pas utilisé pour payer les frais des transactions.

Les levées de fonds et tokenomics de zkSync

Levées de fonds de zkSync

Au cours de son développement, Matter Labs a réalisé de nombreuses levées de fonds, auprès d’investisseurs institutionnels et acteurs de l’écosystème Ethereum. Ainsi, à l’heure d’écriture de ces lignes, on dénombre 5 levées de fonds depuis 2019 :

• Une première levée de 2 millions de dollars au tout début du développement de zkSync, en septembre 2019. Cette vente fut conduite par plusieurs fonds d’investissement comme Placeholder ;
• 6 millions de dollars levés en février 2021 par des acteurs de l’écosystème Ethereum comme Aave, Curve, 1inch, Balancer et les fonds de Coinbase et Binance ;
• 50 millions de dollars en novembre 2021. Cette dlevée de fonds a réuni  de grands noms du marché crypto. On y retrouve Andreessen Horowitz (a16z), Crypto.com, ConsenSys ou encore Bybit ;
• Bien que ce ne soit pas une levée de fonds à proprement parler, 200 millions de dollars ont été alloués au développement de l’écosystème de zkSync par BitDAO en janvier 2022 ;
• 200 millions de dollars en novembre 2022. Menée par Blockchain Capital et Dragonfly Capital, cette dernière levée de fonds voit le retour d’a16z et l’arrivée de nouveaux fonds comme Lightspeed ou Variant.

Les tokenomics du token de zkSync

Les informations sont très peu claires quant au futur token confirmé de zkSync. Ni son nom, ni sa supply, ni son utilité n’ont été dévoilés publiquement. Toutefois, dans une interview donnée à Bankless en septembre 2022, l’équipe affirme avoir beaucoup apprécié la direction prise par Optimism lors du lancement de son token.

Lors de cette interview, il a été annoncé qu’un tiers des tokens seraient alloués aux initiés tandis que les deux tiers restants seraient distribués au public.

La méthode de distribution, bien que non confirmée, paraît s’orienter vers un airdrop. Il peut donc s’avérer intéressant de s’impliquer dans l’écosystème de zkSync afin d’augmenter ses chances d’éligibilité.

? Pour plus de détails : Qu'est-ce qu'un airdrop de cryptomonnaies et comment y participer ?

L’équipe et les partenaires de zkSync

L’équipe derrière zkSync : Matter Labs

zkSync est une blockchain développée par Matter Labs, une entreprise basée en Allemagne. Elle est fondée en 2018 par plusieurs ingénieurs de la communauté Ethereum : Alexander Vlasov et Alex Gluchowski.

Ce n’est qu’en fin d’année 2019 que zkSync est annoncé, après de nombreux mois de recherches autour de la scalabilité d’Ethereum. zkSync deviendra alors le projet principal de Matter Labs.

À mesure que le projet avance, l’équipe se professionnalise et Matter Labs est rejoint par de nombreux ingénieurs et informaticiens, portant le nombre total de contributeurs à plus de 50.

À l’heure d’écriture de ces lignes, l’équipe de direction est composée des personnes suivantes :

• Alex Gluchowski : co-fondateur et PDG de Matter Labs. En 2017, il commence à s’intéresser et à travailler sur Ethereum et sa scalabilité, avant de co-fonder Matter Labs en 2018 ;
• Alexandr Vlasov : co-fondateur et directeur de la recherche chez Matter Labs. Initialement diplômé en physique nucléaire et en génie électrique, Alexandr prend le virage d’Ethereum au début de l’année 2018. Il commence par le développement de la technologie Plasma, avant de co-fonder Matter Labs, plus tard dans l’année ;
• Anthony Rose : directeur de l’ingénierie chez Matter Labs depuis 2022. Anthony est un ancien de chez SpaceX, Uber ou encore Expedia. Au sein de ces entreprises, il occupait des positions d’informaticiens et de data scientist ;
• Zoé Gadsden : directrice des opérations chez Matter Labs depuis 2021. Avant ça, Zoé occupait des postes chez Google for Startups et d’autres fonds de capital risque.

? Vous pouvez retrouver le détail de l’équipe de Matter Labs et ses contributeurs sur son LinkedIn officiel.

Les partenaires de zkSync

De par sa maturité à travers la 1ère version de zkSync et sa proximité avec l’écosystème Ethereum en termes techniques et d’ethos, zkSync a conclu de très nombreux partenariats.

Tout d’abord, zkSync collabore avec les applications et les acteurs les plus importants sur Ethereum pour sa 2e version. Ainsi, des applications de finance décentralisée comme Uniswap, SushiSwap, Yearn Finance ou encore Aave ont déjà annoncé supporter la nouvelle version de zkSync.

De plus, d’autres applications d’infrastructure décentralisées comme l’assureur Nexus Mutual, l’oracle Chainlink, le bridge Celer Network ou encore le wallet Argent ont également annoncé leur support de la 2e version de zkSync.

Comme ce fut brièvement mentionné précédemment, un partenariat entre BitDAO, une organisation autonome décentralisée (DAO), et Matter Labs voit la création de zkDAO, une 2e DAO dont le but est de financer les initiatives innovantes sur l’écosystème de zkSync. 200 millions de dollars ont été alloués à cette initiative.

Figure 4 : Aperçu de l’écosystème de zkSync en juin 2022

Notre avis sur la blockchain zkSync

zkSync est une blockchain de niveau 2, ou layer 2, dont le but est d’améliorer la scalabilité d’Ethereum. Celle-ci est développée par Matter Labs depuis 2018 et a vu sa 2e version lancée en novembre 2022, 2 ans après sa 1ère version. Avec cette mise à jour, zkSync se rapproche encore plus d’Ethereum et élargit sa compatibilité avec cette dernière.

En effet, bien que l’architecture globale du zkRollup ne change que très peu. La nouvelle version de zkSync voit l’arrivée de la tant attendue zkEVM, une machine virtuelle customisée qui est mimique de très près la machine virtuelle d’Ethereum. Cette zkEVM vient également ajouter des fonctionnalités novatrices comme l’« Account Abstraction ».

Grâce à un mix ingénieux entre zkRollup et zkPorter, une technologie développée pour zkSync, les performances de ce layer 2 sont excellentes. En effet, Matter Labs affirme qu’un débit de 20 000 transactions par seconde pourrait être atteint.

Avec des levées de fonds vertigineuses avoisinant le demi-milliard de dollars au total, zkSync semble être placé en pole position pour la course à la scalabilité d’Ethereum.

Une 1ère version déjà fonctionnelle, un écosystème florissant, un ethos respectueux d’Ethereum et de sa communauté, sont des raisons pour lesquelles zkSync mérite votre attention dans les mois à suivre.

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Sources graphiques : Figures 1 & 3 : zkSync ; Figure 2 : Vitalik Buterin ; Figure 4 : EthereumDaily

Ingénieur de formation, je découvre la blockchain fin 2018. J’adore expliquer les concepts techniques et compliqués avec des mots simples.

Victor Morizon

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