Dans cet article, nous nous concentrons sur les preuves à zéro connaissance (ZKP), l’une des percées technologiques les plus importantes et pourtant les moins bien comprises de notre industrie. Nous étudierons la croissance, l’adoption, la santé du réseau et la dynamique concurrentielle au niveau de l’application et de l’infrastructure en rapport avec les ZKP.
L’importance de ZK
Pour que les applications cryptographiques soient adoptées par le grand public, les blockchains sur lesquelles elles reposent doivent devenir plus évolutives et plus efficaces. Pour Ethereum, la plus grande blockchain de couche 1, et sa communauté, cela a conduit à une adoption stratégique de solutions de mise à l’échelle de couche 2.
Les L2 comme Optimism, Arbitrum et Base ont constitué la première vague d’innovation dans ce domaine et sont depuis lors devenues les principales plateformes pour les utilisateurs et les applications de crypto-monnaie, bloquant des milliards de dollars en valeur et attirant des millions d’adresses actives.
Dans le même temps, les preuves à connaissance nulle (ZKP) représentent une autre percée critique dans les solutions de mise à l’échelle, offrant théoriquement des performances qui pourraient dépasser de loin l’infrastructure existante et permettre un large éventail de nouvelles applications. Bien qu’ils en soient encore à leurs débuts, les progrès rapides réalisés dans ce domaine méritent notre attention.
Bien qu’il soit encore tôt, les données sur la chaîne soutiennent l’argument selon lequel le secteur des crypto-monnaies connaît une évolution significative vers les preuves à connaissance nulle (ZKP), en commençant par les applications ZKP, suivies par l’infrastructure soutenue par les ZKP comme les Rollups.
Nous remercions tout particulièrement les équipes de NEBRA et d’OurNetwork, ainsi que les principaux contributeurs de données, Jackie (Dune) et Brandyn (OurNetwork). Sans leur soutien, cette analyse n’aurait pas été possible. Examinons maintenant les données qui illustrent cette transformation.
ZKP : Santé de l’industrie
Les dépenses totales consacrées aux preuves de non-connaissance (ZKP) par les solutions de niveau 2 ont dépassé les 60 millions de dollars.
Le total des frais de règlement (TSF) payés par les projets ZKP à Ethereum L1 a dépassé 60,4 millions de dollars, ce qui témoigne d’une adoption significative au fil du temps. En décembre 2023, les TSF ont atteint un pic de 15 millions de dollars. Au cours des 30 derniers jours, les TSF pour la vérification ZKP sur Ethereum L1 n’étaient que de 150 000 $, ce qui reflète les progrès réalisés dans la réduction des coûts grâce à des optimisations technologiques.
Les adresses actives utilisant le ZKP ont régulièrement augmenté en 2023 et 2024, atteignant un pic de 7,6 millions en mars de cette année. Malgré une chute à 4,8 millions d’adresses actives en juillet 2024, marquant un creux annuel, la moyenne des adresses actives pour l’année a tout de même doublé par rapport à la moyenne mensuelle de 3,2 millions en 2023, malgré un ralentissement plus général du marché pendant l’été.
Plus de 1,5 million de preuves ont été générées le mois dernier, mais le nombre de preuves ZK réglées sur les blocs L1 en 2024 a diminué, après avoir atteint un pic de 189 280 en décembre 2023.
Cette tendance est principalement due à une légère diminution de la demande (utilisateurs actifs), mais surtout aux avancées technologiques. zkRollups a adopté de nouvelles technologies telles que l’agrégation de preuves pour réduire le nombre de preuves et de TSF.
ZKP : Tendances des projets
Linea a généré 23,2 millions de transactions ZKP de la part de 5,5 millions d’utilisateurs.
En termes d’adoption du ZKP par les utilisateurs, Linea apparaît comme une chaîne « à succès ». Au cours des 30 derniers jours, cette L2 est arrivée en tête du classement avec 1,77 million d’adresses actives uniques, suivie de zkSync avec 1,3 million et de Scroll avec 950 000.
En décembre 2023, les dépenses de Linea en ZKP sont montées en flèche pour atteindre 12,8 millions de dollars, représentant près de 85 % des dépenses en ZKP de tous les projets ce mois-là – un record dû principalement au programme Voyage XP de Linea. Récemment, en 2024, Scroll a commencé à dominer les paiements TSF à L1, avec des coûts qui devraient encore diminuer lors d’une mise à niveau prévue le 21 août.
ZKP : Infrastructure et applications
Le nombre de transactions ZKP déclenchées par l’infrastructure est plus de 250 fois supérieur à celui des transactions déclenchées par les applications.
Jusqu’à présent, 16,6 millions d’adresses ont déclenché des transactions ZKP par l’intermédiaire de l’infrastructure, en particulier les zkRollups, tandis que seulement 62 780 adresses ont déclenché des transactions ZKP par l’intermédiaire d’applications.
Plusieurs raisons essentielles expliquent ce contraste saisissant.
Tout d’abord, les sanctions imposées par l’OFAC en août 2022 à l’encontre de Tornado Cash, une application clé utilisant les ZKP pour la protection de la vie privée, ont rendu l’utilisation de Tornado Cash illégale pour les citoyens américains, ce qui a entraîné une réduction de l’utilisation des ZKP dans les applications.
Deuxièmement, le coût de chaque transaction ZKP au niveau de l’infrastructure est nettement moins élevé qu’au niveau de l’application – le coût moyen par transaction sur 30 jours de Linea est de 0,00034 $.
Même l’infrastructure ZKP la plus chère, Polygon zkEVM, avec un coût moyen par transaction de 0,03 $, reste bien moins chère que les principales applications ZKP.
Les sanctions de l’OFAC étant retombées, l’utilisation des applications ZKP a connu un regain d’intérêt. Tornado Cash reste une application ZK relativement bon marché en termes de coût par transaction, avec une moyenne sur 30 jours de 1,0 $.
Bien qu’il ne s’agisse pas d’une comparaison totalement comparable en raison des frais L1 plus élevés, le coût des transactions Tornado est tout de même environ 33 fois supérieur à celui de Polygon zkEVM et environ 3 300 fois supérieur à celui de Linea.
ZKP : Tendances macroéconomiques
Les cinq premiers rollups optimistes dominent toujours les zkRollups en termes d’adresses actives, avec un ratio de 4:1 ; cependant, les zkRollups se rapprochent de la parité avec Ethereum L1 en termes d’adresses actives cette année.
Les cinq premiers rollups optimistes ont vu leurs adresses actives passer de 3,8 millions en janvier 2024 (soit moins que les 4,8 millions de zkRollups) à plus de 17,8 millions.
Alors que de nombreuses chaînes zkRollup doivent encore être lancées, il convient de noter que ces solutions ont déjà attiré plus de la moitié du nombre d’adresses d’Ethereum L1 au cours de chaque mois complet – en juillet, les adresses actives des zkRollups représentaient encore 13 % de la part de marché d’Ethereum L1 et des cinq premiers Rollups optimistes.
Le mois dernier, Linea s’est classé troisième parmi les L2 avec 1,8 million d’adresses actives. Base était en tête de toutes les L2 avec 11,5 millions d’adresses actives, suivi de près par Arbitrum avec 5,8 millions.
Comme les L2 adoptent des technologies plus efficaces liées au ZKP, la proportion des frais de gaz dépensés pour les appels de contrat ZKP a en fait diminué pour atteindre une moyenne mobile sur 30 jours de 0,14 %. Ce chiffre est environ 100 fois inférieur aux pics record de décembre 2023, lorsque les transactions ZKP représentaient deux fois plus de 14 % du total des frais de gaz de l’Ethereum.
ZK Proof : La singularité de la preuve et l’avenir rendu possible par NEBRA
La technologie clé pour l’extension de l’espace de blocs des preuves à zéro connaissance (ZKP) est l’agrégation de preuves, qui consolide plusieurs preuves provenant de différentes sources en une seule preuve récursive qui valide l’exactitude de ces preuves (c’est-à-dire une preuve agrégée).
Les protocoles d’agrégation de preuves tels que NEBRA UPA augmentent de manière significative la bande passante et réduisent le coût des preuves à connaissance nulle sur la chaîne.
Par exemple, dans la version actuelle de NEBRA UPA, le coût de la vérification des preuves de Groth16 a été ramené de 300 000 gaz à 18 000 gaz, soit une réduction de plus de 15 fois. Ceci est similaire à la façon dont les protocoles de disponibilité des données (tels que 4844, Celestia, EigenDA et Avail) réduisent les coûts de disponibilité des données.
En outre, l’agrégation de preuves pourrait permettre ce que Vitalik Buterin a appelé la « singularité de la preuve », où chaque bloc ne contient qu’une seule preuve agrégée. L’agrégation de preuves n’est pas seulement utilisée pour réduire le coût de la vérification ZKP sur la chaîne, elle permet également l’interopérabilité native et le règlement partagé entre les zkRollups.
Le lancement par NEBRA de l’UPA sur le mainnet Ethereum et de son futur système d’exploitation Rollup marque une avancée significative pour l’ensemble du domaine ZK. Avec l’arrivée de la singularité de la preuve, l’avenir du ZK et de la blockchain semble plus prometteur. Imaginez les économies réalisées si les preuves pouvaient être agrégées – Ethereum pourrait économiser plus de 39 millions de dollars !
Qu’est-ce que la preuve par zéro connaissance ?
Les preuves à connaissance nulle (ZKP) permettent de vérifier des calculs arbitraires à l’aide de petites preuves cryptographiques tout en offrant une protection de la vie privée. Les applications et les infrastructures utilisent généralement les ZKP de deux manières :
- Protection de la vie privée
- Calculs vérifiables et évolutivité
- Nebra
Dans ces cas, des preuves de zéro connaissance sont générées en combinant des données propres à l’utilisateur avec des données publiques de la chaîne. Ces preuves sont ensuite vérifiées sur la chaîne pour exécuter certaines logiques commerciales ultérieures.
Applications de protection de la vie privée :
En termes de flux de données, lorsque les ZKP sont utilisés dans des applications de protection de la vie privée, les preuves doivent être générées côté client pour éviter la fuite d’informations sensibles de l’utilisateur (telles que les clés privées). Dans ces applications, le client contrôlé par l’utilisateur (qu’il s’agisse d’un navigateur ou d’une application fonctionnant sur un téléphone) soumet la preuve directement à la blockchain.
Exemples :
- Les solutions d’identité basées sur le ZK, telles que Worldcoin
- Applications financières préservant la vie privée, telles que Tornado Cash et Railgun
Solutions de mise à l’échelle :
Lorsque les ZKP sont utilisés pour la mise à l’échelle, la génération de preuves ne nécessite généralement pas de données sensibles de la part de l’utilisateur. La génération de preuves peut donc être déléguée à des serveurs plus puissants ou à des nuages publics. Certaines solutions de mise à l’échelle utilisent l’accélération GPU pour améliorer le débit et la latence de la génération de preuves.
Exemples :
- zkRollups, tels que zkSync, Polygon zkEVM, Scroll, Starkware et Linea
- zkCoprocesseurs, tels que Succinct, RISC Zero, Axiom, Brevis et Lagrange
Méthodologie ZKP
Grâce à ce tableau de bord, nous mesurons trois paramètres clés :
- Total des frais de règlement (TSF) : Le montant total d’ETH payé par les utilisateurs ou les solutions de mise à l’échelle pour vérifier les preuves à connaissance zéro sur la chaîne. Ces frais peuvent généralement être décomposés en précompilations liées à la cryptographie qui font appel à l’EVM (voir ci-dessous).
- Volume de transactions en chaîne : Le nombre de transactions qui vérifient les preuves à connaissance nulle.
- Nombre d’utilisateurs actifs : Le nombre d’utilisateurs utilisant des preuves ZK.
Comment le mesurer ?
Nous avons mis en œuvre des requêtes sur les données indexées de Dune pour Ethereum afin de capturer les dépenses en gaz pour la vérification du ZKP. En identifiant les contrats corrects et les méthodes d’appel de transaction, nous avons déterminé les appels internes pertinents (voir la méthodologie des données annotées dans cette section). Ces dépenses proviennent principalement de l’appel aux précompilations suivantes :
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