L'année 2023 a été marquée par deux mises à niveau majeures pour Ethereum. La première, Shanghai, a été finalisée le 13 avril. Elle a activé le retrait des ETH mis en jeu sur la Beacon Chain, scellant ainsi la transition définitive d'Ethereum de la preuve de travail (PoW) à la preuve d'enjeu (PoS). Cette étape était cruciale dans la feuille de route du réseau. Désormais, Ethereum se prépare pour la mise à niveau Cancun, conçue pour augmenter la capacité de stockage des données, réduire les coûts et améliorer l'efficacité des solutions de couche 2 (L2). On estime que cette mise à niveau pourrait multiplier les performances des L2 par 10 à 100 tout en réduisant leurs coûts. Lors de la dernière réunion des principaux développeurs d'Ethereum, il a été annoncé que Cancun devrait être déployée d'ici la fin de l'année.
Comment Cancun va-t-elle accélérer la scalabilité d'Ethereum et quelles nouvelles opportunités offrira-t-elle aux solutions L2 ? Selon R3PO, cette mise à niveau permettra une intégration plus étroite des L2 à l'écosystème Ethereum, offrant aux utilisateurs des expériences de transaction plus rapides et moins chères. Qu'il s'agisse des Optimistic Rollups ou des ZK Rollups, tous en bénéficieront et contribueront ensemble au développement de l'écosystème.
I. Un avenir déterminé : Les solutions de couche 2
Dans son dernier article « The Three Transitions », Vitalik Buterin, co-fondateur d'Ethereum, identifie trois transitions technologiques majeures pour le réseau : le passage à la scalabilité via les L2, où tous les utilisateurs adopteront les Rollups ; la transition vers la sécurité des portefeuilles, avec l'usage généralisé de portefeuilles à contrat intelligent ; et enfin, la transition vers la confidentialité, pour permettre des transferts financiers privés.
Cet article souligne l'importance capitale des solutions L2 et des Rollups. Vitalik affirme que sans elles, Ethereum échouerait en raison de ses frais de transaction prohibitifs. Comparé au réseau mondial VISA, capable de traiter des dizaines de milliers de transactions par seconde, Ethereum, limité à environ 15 transactions par seconde, peine à répondre à la demande. Un coût moyen de 3,75 USD par transaction décourage également de nombreux utilisateurs.
Ethereum supporte quotidiennement un volume massif de transactions. À mesure que son écosystème se développe, l'espace limité dans les blocs entraîne une congestion croissante du réseau, les utilisateurs se disputant des ressources limitées. Les problèmes de frais élevés et de lenteur sur la couche principale (L1) d'Ethereum deviennent de plus en plus criants, rendant une réduction des coûts et une accélération des performances impératives.
La question de la scalabilité reste une priorité absolue pour les développeurs d'Ethereum. Selon la feuille de route de Vitalik, après avoir résolu le consensus avec Shanghai, l'accent se porte désormais sur la scalabilité, avec pour objectif de porter le débit transactionnel d'Ethereum à plus de 100 000 transactions par seconde.
Actuellement, deux approches principales sont envisagées pour scaler Ethereum : les solutions L2 et le sharding. Les solutions L2 sont une approche hors-chaîne qui étend la capacité de la blockchain sous-jacente (L1) en exécutant les transactions en dehors de la chaîne principale. Les calculs et transactions sont effectués hors-chaîne, puis leur validité finale est vérifiée via un nombre minimal de transactions sur Ethereum. Aujourd'hui, les solutions L2 dominantes reposent sur la technologie des Rollups. Leur principe est de regrouper des centaines de transactions en un seul résumé, qui est ensuite transmis à Ethereum. Seuls ces résumés sont stockés sur la chaîne, évitant ainsi des calculs et un stockage complets, ce qui permet une scalabilité efficace tout en préservant la sécurité du réseau.
II. Optimistic Rollup vs ZK Rollup
Les Rollups se divisent principalement en deux catégories : les Optimistic Rollups et les ZK Rollups (Rollups à preuve à connaissance nulle).
L'Optimistic Rollup repose sur un mécanisme de preuve de fraude. Le système part du principe que les données transactionnelles sont fiables par défaut et ne les vérifie pas immédiatement, entrant dans une période d'attente. Durant cette période, si un nœud conteste une transaction et prouve un comportement malveillant, celle-ci est annulée. En l'absence de contestation, la transaction est confirmée et inscrite dans un bloc après la période d'attente. Ce mécanisme évite des vérifications massives systématiques, économisant des ressources de calcul tout en garantissant l'exactitude. Parmi les solutions connues figurent Arbitrum et Optimism.
Le ZK Rollup, quant à lui, utilise un mécanisme de preuve de validité à connaissance nulle. Il génère une preuve cryptographique attestant de la validité de toutes les transactions, puis téléverse uniquement les changements d'état finaux sur Ethereum. Contrairement à l'Optimistic Rollup, il n'a pas besoin de téléverser tous les détails compressés des transactions ; une seule preuve et les données de changement d'état suffisent. Les principaux acteurs sont ZKsync, Starkware et Scroll.
Avantages et inconvénients de l'Optimistic Rollup
Avantages :
Compatibilité : L'Optimistic Rollup prend relativement facilement en charge les contrats intelligents génériques et est compatible avec la Machine Virtuelle Ethereum (EVM), facilitant le développement et la migration d'applications pour les développeurs.
Inconvénients :
Délai de retrait : En cas de litige ou de transaction malveillante, le délai de retrait associé est long, généralement d'une semaine, ce qui peut bloquer temporairement les fonds.
Risque de congestion : Lorsqu'un litige survient, l'ensemble du réseau Optimistic Rollup peut ralentir voire s'arrêter, empêchant le traitement fluide des transactions en attendant la résolution.
Avantages et inconvénients du ZK Rollup
Avantages :
Confidentialité : Le ZK Rollup exploite la technologie des preuves à connaissance nulle pour valider les transactions tout en protégeant la vie privée. Les détails des transactions restent confidentiels, seule la validité de la preuve est vérifiée.
Sécurité : Le processus de vérification repose sur des preuves mathématiques, offrant une garantie de sécurité robuste. La cohérence des transactions est assurée sans divulguer leurs détails.
Inconvénients :
Coût de calcul : La génération et la vérification des preuves à connaissance nulle demandent d'importantes ressources de calcul, ce qui peut entraîner des coûts plus élevés et des temps de traitement plus longs.
Fonctionnalités limitées : Principalement optimisé pour le traitement des transactions, le support des fonctionnalités complexes des contrats intelligents est limité sur les plateformes ZK Rollup.
Grâce à leur avantage initial (développement moins complexe et déploiement plus précoce), les solutions de la famille OP détiennent actuellement plus de 90% de la valeur totale verrouillée (TVL) sur le marché, tandis que les solutions ZK occupent une part plus modeste. Pour rivaliser dans la course aux utilisateurs, les solutions ZK doivent accélérer leur développement et renforcer leur écosystème. À mesure que l'écosystème L2 mûrit, la mise à niveau Cancun devrait permettre une baisse substantielle des frais des Rollups. Dans ce contexte, la croissance des utilisateurs et le développement de l'écosystème deviendront probablement les facteurs décisifs dans la compétition entre les familles OP et ZK.
III. L'avenir des L2 : Une voie tracée par la mise à niveau Cancun
Nous avons comparé les forces et faiblesses des deux principales solutions L2. Avec l'arrivée imminente de la mise à niveau Cancun, les solutions L2 entrent dans une nouvelle ère d'opportunités. Cette mise à niveau est un jalon fondamental pour améliorer la scalabilité et les performances d'Ethereum. Grâce à elle, les L2 s'intégreront davantage à l'écosystème, offrant aux utilisateurs des expériences plus rapides et moins chères. Optimistic et ZK Rollups bénéficieront tous deux de ces améliorations. Après Cancun, la vitesse des L2 devrait être multipliée par 10 à 100, avec une réduction significative des coûts. On peut donc espérer une adoption généralisée des solutions L2 au sein d'Ethereum, ouvrant la voie à de nouvelles applications décentralisées à haut débit et à faible coût.
1. Au cœur de la mise à jour
La mise à niveau Cancún regroupe cinq EIP (Propositions d'Amélioration d'Ethereum) visant à augmenter la capacité de stockage de données et à réduire les coûts. Bien que centrée sur l'EIP-4844, elle intègre également quatre autres propositions : EIP-1153, EIP-4788, EIP-5656 et EIP-6780. Si sa date exacte n'est pas encore fixée, son déploiement est prévu avant la fin de l'année 2023.
EIP-4844 : Pilier de la mise à niveau Cancún, l'EIP-4844, aussi appelée « Proto-Danksharding », est une solution de scalabilité axée sur les Rollups. Elle marque la première étape du plan de mise à l'échelle d'Ethereum. Auparavant, les données des Rollups étaient stockées de manière permanente sur Ethereum, générant des coûts exorbitants qui pouvaient représenter jusqu'à 90% des frais payés par les utilisateurs. Pour y remédier, l'EIP-4844 introduit un nouveau type de transaction – la « Blob Transaction » – qui déplace les données vers un espace de stockage temporaire appelé « Blob ». Ces données y sont conservées environ un mois avant d'être supprimées, le stockage à long terme étant assuré par des prestataires externes selon les besoins. En intégrant les Blobs au protocole via le Proto-Danksharding, il sera possible d'en ajouter davantage dans chaque bloc, augmentant ainsi le débit du réseau de plus de 100 fois tout en réduisant drastiquement les frais de transaction.
Les autres EIP incluses sont :
EIP-1153 : Réduit les coûts de stockage sur la chaîne pour optimiser l'utilisation de l'espace des blocs.
EIP-4788 : Améliore la conception des ponts inter-chaînes et des pools de staking.
EIP-5656 : Apporte des modifications mineures au code de la Machine Virtuelle Ethereum (EVM).
EIP-6780 : Supprime le code pouvant entraîner l'arrêt prématuré des contrats intelligents.
2. Quelles opportunités surveiller ?
(1) Le grand récit des Layer 2
La congestion récurrente d'Ethereum a donné naissance à l'un des récits les plus porteurs de son écosystème. Depuis début 2023, la valeur totale bloquée (TVL) sur l'ensemble des Layer 2 a plus que doublé, frôlant les 8 milliards de dollars.
Première étape du plan de scalabilité, la mise à niveau Cancún rendra les solutions Layer 2 jusqu'à 100 fois plus rapides et bien moins chères ! Grâce au gain de capacité et à la baisse des coûts permis par l'EIP-4844, tous les écosystèmes L2 devraient connaître un essor significatif : l'écosystème OP gagnera en diversité, tandis que l'écosystème ZK, bénéficiant d'une meilleure disponibilité des données, deviendra plus fonctionnel. Cela favorisera également l'émergence de nouvelles L2 indépendantes, jusqu'alors freinées par des coûts d'exploitation prohibitifs. La réduction des frais de dépôt sur la chaîne principale enrichira l'écosystème L2 et attirera une base d'utilisateurs élargie.
Parmi les projets déjà lancés, Arbitrum, Optimism, le nouveau venu zkSync et l'application établie dYdX se partagent près de la moitié du marché des Layer 2. Les leaders consolident leur position, et les protocoles phares des secteurs les plus dynamiques verront leur potentiel décuplé après Cancún.
Outre les projets en production, des solutions comme Scroll, Linea et Taiko, sur le point de lancer leur mainnet, méritent également une attention particulière.
Par ailleurs, l'accélération des transactions et la baisse des frais sur les L2 vont inévitablement stimuler une nouvelle vague d'innovation. Les produits DeFi exigeants en rapidité, comme les contrats à terme ou les options – jusqu'ici pénalisés par le faible TPS d'Ethereum – bénéficieront directement de cette mise à niveau. Des protocoles comme GMX ou GNS verront ainsi leur champ d'application s'élargir considérablement.
(2) Le secteur de la Disponibilité des Données (Data Availability, DA) : Les données Blob n'étant stockées que temporairement, l'accès aux données historiques devient un enjeu. Cela crée une demande accrue pour des solutions de stockage décentralisé, d'autant que les solutions de scaling L2 ont elles-mêmes besoin d'une couche DA. La mise à niveau Cancún profitera ainsi aux réseaux de stockage étendus de la couche 1, comme EthStorage, Arweave ou Filecoin, qui constituent des projets de couche DA pour Ethereum.
3. Quel avenir pour les Layer 2 ?
À court terme, la mise à niveau Cancún, véritable coup d'envoi de la stratégie de scalabilité d'Ethereum, permettra d'atteindre un débit supérieur et des frais de transaction réduits. Les applications L2 pourront traiter plus de transactions et offrir aux utilisateurs des confirmations quasi instantanées. Que ce soit pour la finance, les jeux ou les NFT, les performances accrues des L2 offriront une expérience plus fluide et efficace.
Cependant, la technologie seule ne suffit pas à attirer les utilisateurs. Pour que les L2 prospèrent vraiment, des applications innovantes sont indispensables. Selon L2beat, 29 solutions L2 sont déjà déployées ou en développement. Parmi elles, Arbitrum One, Optimism, zkSync Era et dYdX se partagent déjà 92,75% du marché, laissant seulement 6,25% aux autres.
La situation rappelle celle d'autoroutes sophistiquées mais désertes, un problème courant pour de nombreuses L2. Sans applications de qualité, leur valeur reste théorique : c'est grâce à l'émergence d'applications DeFi comme GMX qu'Arbitrum a pu bâtir un écosystème florissant. Seules des applications pratiques, innovantes et répondant à des besoins concrets parviendront à capter durablement l'attention et l'engagement des utilisateurs. Cela exige des développeurs et entrepreneurs qu'ils osent expérimenter sur les L2, en exploitant leurs avantages spécifiques pour créer des cas d'usage uniques et attractifs. C'est ainsi que les Layer 2 pourront véritablement s'intégrer au quotidien des utilisateurs. Au-delà des avancées techniques, la migration des utilisateurs et le développement d'applications sont donc les clés du succès futur des L2.
Références
1. https://vitalik.eth.limo/general/2023/06/09/three_transitions.html
2. https://ethereum-magicians.org/t/a-rollup-centric-ethereum-roadmap/4698
https://www.datawallet.com/crypto/zk-rollups-vs-optimistic-rollups
3. https://www.coindesk.com/tech/2023/06/08/ethereum-developers-cement-final-lineup-of-changes-in-dencun-upgrade/
4. https://l2beat.com/scaling/tvl#upcoming
5. https://ethereum.org/zh/layer-2/
6. https://medium.com/bitcoin-news-today-gambling-news/ethereums-cancun-deneb-upgrade-everything-you-need-to-know-3e67439a036