ZKsync, tant vanté par Vitalik, pourrait vraiment être sous-estimé

Pour un seul GPU, Airbender n'est pas seulement le plus rapide en termes de vitesse de vérification, mais aussi le moins coûteux.

Auteur : Eric, Foresight News

Le 1er novembre, Vitalik a cité un tweet du fondateur de ZKsync concernant la mise à niveau ZKsync Atlas, et a félicité ZKsync pour avoir accompli de nombreux « travaux sous-estimés mais précieux pour l'écosystème Ethereum ».

Le marché a rapidement réagi aux propos de Vitalik : le prix du ZK a augmenté de plus de 2,5 fois au cours du week-end, et les tokens de l'écosystème ZK, y compris ALT (AltLayer), STRK (Starknet), SCR (Scroll), MINA (Mina), etc., ont tous connu une belle hausse.

Après avoir compris la mise à niveau ZKsync Altas, nous avons constaté que ce que fait ZKsync est peut-être vraiment sous-estimé.

ZKP : rapide, petit mais cher

La Fondation Ethereum promeut depuis longtemps le ZKP (Zero-Knowledge Proof), dont l'objectif est essentiellement de résoudre les problèmes de lenteur de vérification et de volume important de données à vérifier.

Le ZKP est essentiellement un problème mathématique de probabilité. Pour illustrer son principe avec un exemple approximatif : supposons qu'une personne affirme avoir résolu le « problème des quatre couleurs ». Comment s'assurer qu'elle l'a vraiment résolu sans dévoiler entièrement sa solution ? La solution du Zero-Knowledge Proof consiste à sélectionner certaines parties du graphique et à prouver qu'il n'y a pas deux zones adjacentes de la même couleur dans ces parties. Lorsque le nombre de parties sélectionnées atteint une certaine valeur, on peut prouver avec une probabilité de 99,99...% que la personne a effectivement résolu le problème. Ainsi, sans connaître l'ensemble de la solution, on prouve qu'elle a bien résolu le problème des quatre couleurs.

Voilà ce que l'on entend souvent par « prouver qu'une action a été réalisée sans savoir comment elle a été faite » grâce au Zero-Knowledge Proof. La raison pour laquelle le ZKP est fortement promu dans l'écosystème Ethereum est que sa limite théorique de vitesse est bien supérieure à celle de la vérification transaction par transaction, et que la preuve générée est très légère en termes de données.

La rapidité s'explique par le fait que le ZKP n'a pas besoin de connaître l'ensemble, il suffit de relever le défi. Par exemple, pour vérifier un bloc Ethereum, la méthode actuelle consiste à ce que chaque nœud vérifie pour chaque transaction l'adresse d'exécution, la disponibilité du solde, etc. Mais si un seul nœud vérifie chaque transaction via ZKP et génère une « preuve », les autres nœuds n'ont qu'à vérifier la fiabilité de cette preuve. Plus important encore, la taille de cette preuve est très réduite, ce qui permet une transmission et une vérification extrêmement rapides, tout en réduisant les coûts de stockage.

Mais alors, pourquoi ne pas déployer massivement cette technologie qui ne présente que des avantages ? Tout simplement parce qu'elle est trop coûteuse.

Bien que le ZKP n'ait pas besoin de reproduire tout le processus, le défi lui-même consomme énormément de puissance de calcul. Si l'on accumule frénétiquement des GPU comme dans la course à l'armement de l'IA, on peut effectivement obtenir une vitesse supérieure, mais tout le monde ne peut pas supporter un tel coût. Cependant, si des innovations algorithmiques et techniques permettent de réduire la puissance de calcul nécessaire et le temps de génération de la preuve à un niveau acceptable, il devient possible d'équilibrer la hausse du prix d'Ethereum due à l'innovation technologique et le coût d'achat de GPU pour les nœuds.

C'est pourquoi de nombreux projets ZK de l'écosystème Ethereum ou développeurs open source se concentrent sur la génération de preuves ZK plus rapides et moins coûteuses. Récemment, l'équipe Brevis a réussi à prouver un bloc Ethereum en moyenne en 6,9 secondes (99,6 % des preuves générées en moins de 12 secondes, soit le temps moyen de création d'un bloc Ethereum), en utilisant seulement la moitié du coût de la solution SP1 Hypercube (64 GPU RTX 5090), ce qui a valu les éloges de la communauté Ethereum.

Bien que le coût des GPU dépasse encore 100 000 dollars, la vitesse de preuve est désormais comparable à celle sans ZKP. La prochaine étape consiste donc à réduire les coûts.

La mise à niveau Altas permet une finalité ZK en 1 seconde

Beaucoup ignorent peut-être que le zkVM open source ZKsync Airbender lancé par ZKsync est le zkVM le plus rapide en vérification sur un seul GPU. Selon les données d'Ethproofs, avec une seule 4090, le temps moyen de vérification de ZKsync Airbender est de 51 secondes, pour un coût inférieur à un centime, soit les meilleures performances parmi les zkVM.

Selon les données fournies par ZKsync, sans compter la récursivité, Airbender vérifie en moyenne un bloc du mainnet Ethereum en 17 secondes avec une seule H100 et le modèle de stockage ZKsync OS. Même en incluant la récursivité, le temps moyen total n'est que d'environ 35 secondes. ZKsync estime que c'est bien mieux que de devoir utiliser des dizaines de GPU pour vérifier en moins de 12 secondes. Toutefois, comme il n'existe actuellement que des données sur deux GPU avec une moyenne de 22,2 secondes, il est encore trop tôt pour tirer des conclusions définitives.

Mais tout cela n'est pas seulement dû à Airbender : l'optimisation algorithmique et technique n'est qu'une partie de l'équation, la profonde intégration avec la stack technologique de ZKsync est la clé de l'efficacité maximale. Plus important encore, cela démontre qu'il est possible de générer des preuves en temps réel sur le mainnet Ethereum avec un seul GPU.

Fin juin, ZKsync a lancé Airbender, et la veille de la fête nationale, la mise à niveau Altas a été mise en ligne. Cette mise à niveau, qui intègre Airbender, a permis à ZKsync d'améliorer considérablement son débit, sa vitesse de confirmation et ses coûts.

En termes de débit, ZKsync a optimisé l'ordonnanceur sur le plan technique : en utilisant des composants asynchrones indépendants, il a minimisé la consommation liée à la synchronisation ; il a séparé l'état requis par la machine virtuelle, celui requis par l'API, et celui nécessaire à la génération ou à la vérification des preuves ZK sur la couche L1, réduisant ainsi les frais inutiles des composants.

Selon les tests de ZKsync, le TPS atteint 23k pour les mises à jour de prix à haute fréquence, 15k pour les transferts de stablecoins dans des scénarios de paiement, et 43k pour les transferts natifs d'ETH.

Un autre changement majeur provient d'Airbender, qui permet à ZKsync d'atteindre une confirmation de bloc en 1 seconde et un coût de 0,0001 dollar par transaction. Contrairement à la vérification des blocs du mainnet, ZKsync ne vérifie que la validité de la transition d'état, ce qui nécessite beaucoup moins de calculs. Bien que la finalité ZK des transactions doive encore être confirmée sur le mainnet pour obtenir la finalité L1, la vérification ZK suffit à garantir la validité de la transaction, la finalité L1 n'étant alors qu'une formalité de procédure.

En d'autres termes, les transactions exécutées sur ZKsync n'ont besoin que de la vérification ZKP pour être pleinement confirmées comme valides. Avec la réduction significative des coûts, ZKsync a réalisé, selon ses propres termes, des cas d'utilisation que seul Airbender peut offrir :

Tout d'abord, il s'agit naturellement des carnets d'ordres on-chain, des systèmes de paiement, des exchanges et des market makers automatiques. Airbender permet à ces systèmes d'être vérifiés et réglés à une vitesse extrême, réduisant ainsi le risque de rollback sur la chaîne.

Deuxièmement, il s'agit d'une fonctionnalité que de nombreux L2 ne peuvent pas encore offrir : permettre aux systèmes publics et privés (comme Prividiums de ZKsync) d'interopérer sans tiers. Prividiums est une infrastructure lancée par ZKsync pour aider les entreprises à créer des blockchains privées. Pour les entreprises, les exigences envers la blockchain sont la rapidité de règlement et la confidentialité. La rapidité n'a plus besoin d'être démontrée, et la confidentialité inhérente au ZKP permet aux blockchains privées d'interagir avec les blockchains publiques sans exposer leurs livres de comptes, tout en vérifiant la validité des transactions. Cette combinaison répond même aux exigences réglementaires en matière de délais de règlement pour les titres et les transactions de change on-chain.

C'est peut-être aussi la raison pour laquelle ZKsync est devenu le deuxième plus grand réseau d'émission d'actifs RWA tokenisés après Ethereum.

ZKsync se félicite également d'annoncer que tout cela n'est possible qu'avec la mise à niveau Altas : l'ordonnanceur fournit un emballage des transactions à faible latence, Airbender génère la preuve en une seconde, puis Gateway vérifie et coordonne les messages cross-chain.

Connecter L1 et L2

Comme l'a relayé Vitalik dans ce tweet, le fondateur de ZKsync, Alex, estime qu'après la mise à niveau Altas, ZKsync a véritablement connecté le mainnet Ethereum.

Aujourd'hui, le temps de confirmation finale des transactions sur ZKsync (environ 1 seconde) est inférieur au temps de création d'un bloc sur le mainnet Ethereum (en moyenne 12 secondes), ce qui signifie que les transactions institutionnelles et RWA sur ZKsync sont essentiellement équivalentes à celles sur le mainnet Ethereum, il suffit d'attendre la confirmation du mainnet. Cela signifie que ZKsync n'a pas besoin de reconstruire un centre de liquidité sur L2, il peut utiliser directement la liquidité du mainnet, car le cross-chain entre ZK Rollup et le mainnet ne nécessite pas de période de challenge de 7 jours comme OP Rollup, et la mise à niveau Altas accélère encore ce processus.

Cela permet d'atténuer le problème de fragmentation des L2 récemment évoqué dans la communauté Ethereum : L2 et L1 ne sont plus deux chaînes séparées, mais sont reliées par une confirmation et une vérification rapides, et L2 peut enfin être qualifié de « réseau de scaling ».

Je me souviens qu'au lancement de ZKsync et Scroll sur le mainnet, la vitesse de confirmation des transactions et les frais de Gas étaient similaires voire supérieurs à ceux du mainnet, principalement parce qu'il n'y avait pas encore eu d'optimisation systématique des algorithmes et de l'ingénierie du ZKP, ce qui ralentissait la vérification et augmentait les coûts, provoquant à l'époque une crise de confiance envers le ZK Rollup. Aujourd'hui, Optimism et Arbitrum migrent progressivement d'OP Rollup vers ZK Rollup (ou une combinaison des deux), et les améliorations de ZKsync et autres ZK Rollup en termes de coûts et de vitesse, ainsi que la décentralisation du ZKP de Scroll, sont passées du « n'importe quoi » à des résultats prometteurs.

De paria à star montante, le ZK entrevoit l'aube. Une fois que l'ordonnanceur et le pont cross-chain seront entièrement décentralisés par multisignature, il sera peut-être vraiment possible de réaliser ce que Hasseb Qureshi, managing partner de Dragonfly, appelle « can't be evil ».