Que sont Validium et comment fonctionnent-ils ?

Dans l’écosystème crypto, l’évolutivité est l’un des plus grands défis auxquels sont confrontés les réseaux blockchain. Ethereum, en particulier, a connu des problèmes de congestion et des frais de gaz élevés, ce qui a limité sa capacité à gérer efficacement de gros volumes de transactions. Pour résoudre ces problèmes, plusieurs solutions de couche 2 (L2) ont été développées, et l'une des plus prometteuses est Validium.

Validium est une solution d'évolutivité qui utilise des tests de validité (tels que ZK-SNARK o ZK-STARK) pour vérifier les transactions en dehors de la chaîne principale Ethereum. Contrairement aux ZK-Rollups, qui stockent les données de transaction sur la chaîne principale, Validium conserve ces données hors chaîne, permettant une plus grande évolutivité et une réduction des coûts. Dans cet article, nous explorerons en détail ce que sont les Validiums, comment ils fonctionnent, leurs avantages et inconvénients, et comment ils s'intègrent dans l'écosystème Ethereum.

Que sont les Validium ?

Comme nous l'avons déjà mentionné, Validium est une technologie d'évolutivité de couche 2 conçue pour améliorer la capacité de traitement des transactions d'Ethereum ou des réseaux compatibles. Son objectif principal est de réduire la charge sur la chaîne principale, permettant un nombre plus élevé de transactions par seconde (TPS) et réduisant les coûts du gaz.

Validium y parvient en déplaçant les transactions hors de la chaîne principale et en utilisant des preuves de validité (ZKP) pour garantir l'intégrité de ces transactions. Les preuves de validité sont générées par un opérateur ou un validateur puis vérifiées par un contrat intelligent sur la chaîne principale Ethereum. Si le test est valide, la chaîne parent met à jour son état pour refléter les modifications apportées à la chaîne enfant.

Comment fonctionne Validium ?

Pour comprendre le fonctionnement des Validiums, il est utile de décomposer le processus en plusieurs étapes :

Envoi d'opérations

La première étape est l'envoi des transactions, dans laquelle nous avons deux acteurs :

• Utilisateurs: Les utilisateurs envoient leurs transactions à l'opérateur Validium.
• Opérateur: L'opérateur collecte ces transactions et les regroupe en lots (lots).

Les contrats de vérification bien connus agissent dans ce processus (Vérification du contrat) et contrat principal (Contrat principal). L'objectif de ces contrats est de créer l'interface utilisateur-opérateur permettant une utilisation sécurisée et privée de Validium.

Génération de tests de validité

A ce stade, l'opérateur envoie le lot de transactions vers un circuit de test. Le circuit de test génère une preuve de validité (ZK-SNARK ou ZK-STARK) qui vérifie l'exactitude des transactions.

Engagements de statut

Une fois le test généré, le processus d’engagement de l’état du réseau commence. Cela inclut de prendre l'état de Validium et de le stocker dans un arbre Merkle. La racine de ceci arbre merkle (racine d'état) est stocké dans un contrat intelligent sur la chaîne principale Ethereum.

L'objectif est de garder une trace des différents états du Validium, afin que les utilisateurs et toute partie intéressée puissent vérifier que les informations sont correctes. C’est ce qui permet la traçabilité et l’auditabilité de Validium.

Mise à jour du statut

Enfin, l'opérateur calcule une nouvelle racine d'état après avoir exécuté les transactions. L'opérateur envoie la nouvelle racine d'état et la preuve de validité au contrat intelligent sur la chaîne principale. Si la preuve de validité est vérifiée, le contrat intelligent met à jour le statut du Validium.

Un exemple de toutes ces opérations peut être vu dans Polygon 2.0, qui prévoit d'utiliser un zkEVM Validium pour toutes ses opérations. De cette manière, Polygon 2.0 vise à surpasser les solutions actuelles de couche 2 sur Ethereum en termes d'évolutivité, telles que Arbitrum et Optimistic, et à cette fin, ils ont fait bon nombre des avancées que nous trouverons dans Polygon 2.0.

Avantages et inconvénients de Validium

Cette opération de Validium permet de créer une couche 2 qui présente un grand nombre d'avantages, parmi lesquels nous soulignons :

1. TPS élevé : Les Validiums peuvent traiter jusqu'à 9000 15 transactions par seconde, ce qui est bien plus que les 25 à XNUMX TPS de la chaîne principale Ethereum.
2. Moins de charge sur la chaîne principale : En conservant les données de transaction hors chaîne, la charge sur la chaîne principale est réduite, permettant ainsi un plus grand nombre de transactions.
3. Faibles coûts de gaz : En réduisant la quantité de données publiées sur la chaîne principale, les coûts du gaz sont considérablement réduits.
4. Efficacité du capital : Les utilisateurs peuvent retirer leurs fonds rapidement et sans délai, augmentant ainsi l'efficacité du capital.
5. Preuves de connaissances zéro (ZKP) : Les preuves sans connaissance (ZKP) garantissent que les transactions sont valides sans révéler d'informations sensibles, améliorant ainsi la confidentialité des utilisateurs.
6. Confirmation rapide des transactions : Les transactions sur Validium sont confirmées rapidement, ce qui est idéal pour les applications nécessitant des transactions rapides et fiables, telles que les échanges décentralisés et les plateformes de jeux.

Inconvénients du Validium

Bien entendu, tout n’est pas parfait. Validium apporte également de nouveaux problèmes ou augmente certains déjà connus. Parmi ces inconvénients on peut souligner :

1. Dépendance de l'opérateur : Les utilisateurs doivent faire confiance à l'opérateur pour traiter correctement les transactions, ce qui peut entraîner des problèmes de centralisation.
2. Risque de censure : Si l’opérateur agit de manière malveillante, il peut censurer les transactions ou geler les fonds.
3. Dépendance aux fournisseurs de données : Validium s'appuie sur des fournisseurs de données pour stocker et fournir les données de transaction. Si ces fournisseurs échouent ou agissent de manière malveillante, les utilisateurs risquent de ne pas pouvoir accéder à leurs fonds.
4. Prise en charge des contrats intelligents : L'intégration de Validium aux contrats intelligents existants sur Ethereum peut s'avérer difficile en raison d'incompatibilités potentielles de structure de données. Cela entraîne des problèmes d'interopérabilité avec certains contrats intelligents, il est donc nécessaire de réécrire le code de ces contrats pour les rendre entièrement compatibles et sûrs à utiliser avec Validium.

Cas d'utilisation de Validium

Les validiums ont un large éventail d'applications dans l'écosystème blockchain, en particulier dans les domaines où l'évolutivité et l'efficacité sont cruciales.

Finance décentralisée (DeFi)

• Plateformes de trading : Les validiums peuvent être utilisés pour créer des plateformes de trading décentralisées plus rapides avec des coûts de gaz inférieurs. Cela améliore l'expérience utilisateur et rend les plateformes DeFi plus accessibles.
• Plateformes de prêt : Validium peut faciliter la création de plateformes de prêt et d'emprunt plus efficaces, permettant un plus grand volume de transactions et réduisant les coûts associés.

Jeux et NFT

• Transactions de jeu : Les validiums peuvent faciliter les transactions dans le jeu, permettant des interactions plus rapides et des coûts réduits. Cela améliore l'expérience du joueur et rend les jeux plus attrayants.
• Marchés NFT : Validium peut améliorer l'efficacité des marchés NFT, permettant des volumes de transactions plus élevés et réduisant les frais de gaz.

Gestion de la chaîne d'approvisionnement

• Suivi des produits : Les validiums peuvent être utilisés pour suivre les produits dans la chaîne d'approvisionnement de manière efficace et transparente. Cela permet aux fabricants et aux distributeurs de suivre leurs produits sans surcharger la chaîne principale Ethereum.

Sécurité Validium

La sécurité est un aspect crucial de toute solution d’évolutivité. Validium offre une sécurité robuste, mais présente également quelques différences par rapport aux autres solutions de couche 2.

• Tests de validité : Les tests de validité utilisés dans Validium, tels que ZK-SNARK et ZK-STARK, garantissent que les transactions sont valides sans révéler d'informations sensibles. Cela offre une sécurité renforcée et une confidentialité améliorée.
• Vérification sur la chaîne principale : Les preuves de validité sont vérifiées par un contrat intelligent sur la chaîne principale Ethereum, garantissant que les transactions ne peuvent pas être modifiées ou annulées une fois confirmées. Cependant, une partie de ce processus dépend des fournisseurs, il faut donc un élément de confiance qui mène à la centralisation.

Comparaison avec ZK-Rollups

Mais si nous les comparons avec les ZK-Rollups, nous devons prendre en compte les éléments suivants :

• ZK-Rollups : Les ZK-Rollups stockent les données de transaction sur la chaîne principale, offrant ainsi une plus grande sécurité et une plus grande résistance à la censure. Cependant, cela limite l’évolutivité et augmente les coûts du gaz.
• Validium: De son côté, Validium conserve les données de transaction hors chaîne, ce qui permet une plus grande évolutivité et une réduction des coûts, mais introduit un plus grand risque de centralisation et de dépendance vis-à-vis des fournisseurs de données.

Comparaison avec les cumuls optimistes

Une autre solution de scalabilité est Optimistic Rollups, et dans ce cas, la comparaison avec Validium nous donne deux points à prendre en compte :

• Cumuls optimistes : Optimistic Rollups utilise des tests de fraude pour garantir la validité des transactions. Si une transaction frauduleuse est détectée, elle peut être annulée. Cependant, cela introduit un délai de contestation, ce qui peut ralentir les transactions.
• Validium : En revanche, les Validiums n'exigent pas de délais de contestation, ce qui permet une confirmation plus rapide des transactions. Cependant, la dépendance à l’égard des fournisseurs de données peut constituer un point faible.

Compatibilité EVM

Un autre point important est la compatibilité avec la machine virtuelle Ethereum (EVM), qui est cruciale pour l'adoption de solutions d'évolutivité dans les réseaux EVM compatibles. En ce sens, Validium travaille à améliorer leur compatibilité avec l'EVM pour permettre l'exécution plus efficace de contrats intelligents et d'applications décentralisées (dApps).

Cependant, cette solution se heurte à certains défis, parmi lesquels nous soulignons :

• Optimisation de l'opcode : L'exécution d'instructions EVM dans un circuit à preuve de connaissance nulle peut être complexe et coûteuse. Certains projets travaillent sur l'optimisation des opcodes EVM pour améliorer l'efficacité.
• Développement de zkEVM : Les zkEVM (Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machines) sont une solution prometteuse qui permet l'exécution de contrats intelligents hors chaîne et la génération de preuves de validité pour vérifier l'exécution sur la chaîne principale Ethereum.

Faire progresser l’évolutivité

Il est clair à ce stade que Validium représente une solution prometteuse pour relever les défis d’évolutivité sur le réseau Ethereum. En déplaçant les transactions hors de la chaîne principale et en utilisant des preuves de validité, cette option d'évolutivité permet un nombre plus élevé de transactions par seconde et réduit les coûts de gaz.

Cependant, ils présentent également des défis en termes de centralisation et de disponibilité des données. Malgré cela, Validium propose une large gamme d'applications dans l'écosystème blockchain, de la finance décentralisée aux jeux et à la gestion de la chaîne d'approvisionnement. Avec une sécurité robuste et des efforts continus pour améliorer la compatibilité avec l'EVM, cette technologie s'avère ouvrir de nouvelles possibilités pour l'adoption massive de la technologie blockchain.