Du dilemme de la décentralisation à la percée : comment Ethereum repense la scalabilité avec la technologie Zero-Knowledge

La communauté blockchain a longtemps été confrontée à une réalité inconfortable : l’architecture fondamentale des réseaux décentralisés crée des compromis inhérents. Comme l’a formulé Vitalik Buterin, le « trilemme de la blockchain » résume ce défi — il semble mathématiquement impossible de réaliser simultanément sécurité, scalabilité et décentralisation. Pourtant, la dernière vision d’Ethereum en matière de scalabilité suggère que cette croyance de longue date pourrait enfin être remise en question.

Le problème central : pourquoi la scalabilité traditionnelle échoue

L’engagement d’Ethereum en faveur de la décentralisation le distingue de ses concurrents. Contrairement à certaines chaînes à haute performance qui s’appuient sur une infrastructure de serveurs centralisés, Ethereum adopte une philosophie différente : le réseau doit rester accessible à tous. Un utilisateur peut faire fonctionner un nœud complet sur du matériel grand public comme un Raspberry Pi, et actuellement, plus de 15 000 à 16 000 nœuds publics valident des transactions dans tout l’écosystème.

Ce choix architectural a un coût important. Chaque validateur doit exécuter et recalculer indépendamment chaque transaction sur le réseau — un processus comparable à chaque participant d’une grande organisation recalculant manuellement une feuille de calcul entière chaque fois qu’une seule cellule change. Le résultat est un plafond de débit : Ethereum traite actuellement environ 18 à 20 transactions par seconde, tandis que d’autres chaînes revendiquant de meilleures performances y parviennent par la centralisation plutôt que par l’innovation.

Uma Roy, cofondatrice de Succinct Labs, pion en ZK, décrit cette contrainte fondamentale : « La conception d’Ethereum privilégie la possibilité pour quiconque de suivre le rythme du réseau en réexécutant toutes les transactions. Cette limite ne peut pas être arbitrairement étendue lorsque chaque transaction nécessite que quelqu’un recalcule ses changements d’état à partir de zéro. »

Zero-Knowledge Proofs : briser le triangle impossible

La percée réside dans une approche contre-intuitive : au lieu d’exiger que chaque validateur recalcule chaque transaction, le réseau peut plutôt vérifier une seule preuve cryptographique qui confirme qu’un grand lot de transactions a été exécuté correctement.

Justin Drake, chercheur principal à la Fondation Ethereum, qualifie cela de « moon math » — mathématiquement sophistiqué, mais conceptuellement élégant. Les preuves à divulgation zéro permettent à une partie de convaincre une autre qu’une déclaration est vraie sans révéler l’information sous-jacente. La création d’une telle preuve est computationnellement intensive, mais sa vérification est remarquablement légère.

L’implication en termes de scalabilité est profonde. Roy explique : « Plutôt que d’avoir chaque participant à réexécuter les transactions, fournissez-leur une preuve démontrant que ces opérations ont été effectuées. Les validateurs peuvent vérifier cette preuve sans recalculer quoi que ce soit. » Drake note, en plaisantant, que la validation future pourrait devenir si légère que même un $7 Raspberry Pi Pico — disposant de moins d’un dixième de la puissance de traitement du matériel grand public standard — pourrait gérer cette charge computationnelle.

Ce changement transforme le trilemme de la blockchain : Ethereum peut augmenter considérablement sa capacité de transactions sans exiger que les validateurs exploitent des serveurs ou centres de données plus puissants, préservant ainsi à la fois la décentralisation et la sécurité.

La feuille de route zkEVM : une voie méthodique à suivre

Des déclarations récentes de Sophia Gold, chercheuse à la Fondation Ethereum, indiquent que l’intégration des capacités de la machine virtuelle Ethereum à connaissance zéro (zkEVM) dans le L1 pourrait se produire dans un délai relativement court. Cependant, cette transition ne se fera pas du jour au lendemain ni ne fournira immédiatement 10 000 TPS au lancement.

Ethereum fonctionne via cinq principaux clients logiciels, créant une redondance intégrée. La stratégie de mise à niveau privilégie la prudence : deux ou trois nouvelles versions de clients supportant la validation ZK seront d’abord déployées, permettant aux validateurs de s’y associer progressivement. Au début, seule une minorité effectuera la transition, ce qui permettra à l’équipe protocoles d’identifier et de résoudre les cas limites avant une adoption plus large.

Ladislaus, de l’équipe de coordination des protocoles de la Fondation Ethereum, déclare : « La transition vers un EVM SNARK-ifié représente une évolution progressive. » SNARK désigne une classe spécifique de preuves à divulgation zéro adoptée à cette fin.

Parallèlement à la transition des validateurs, Ethereum augmente déjà sa capacité en gaz. Le réseau a récemment augmenté sa limite de gaz de 22 %, atteignant 45 millions. Le chercheur Dankrad Feist a proposé une proposition d’amélioration d’Ethereum (EIP) permettant aux clients d’augmenter automatiquement la limite de gaz trois fois par an.

Selon ce calendrier, Ethereum pourrait atteindre environ 2 000 TPS en quatre ans grâce aux augmentations de la limite de gaz uniquement. Drake a suggéré d’accélérer cette échéance de deux années supplémentaires, visant un débit « gigagas » d’ici 2031 — l’équivalent d’environ 10 000 transactions par seconde sur le L1.

L’écosystème au-delà du L1 : Rollups natifs et architecture future

Si la scalabilité du L1 via ZK s’avère transformative, la vision va encore plus loin. Les solutions Layer 2 continueront de se développer simultanément, atteignant potentiellement des centaines de milliers ou millions de TPS grâce à une nouvelle catégorie de rollups appelée « Native Rollup » — des rollups conçus pour fonctionner comme des couches de sharding programmables avec des garanties de sécurité équivalentes à celles du L1.

Andrew Fenton et d’autres chercheurs soulignent qu’aucune blockchain unique ne peut répondre de manière réaliste à la demande mondiale de transactions. La future architecture sera un « réseau de réseaux », où diverses implémentations L2 serviront différents cas d’usage, chacune optimisée pour des compromis et exigences spécifiques.

Des projets comme Linea, un rollup ZK compatible à 100 % avec EVM incubé par Consensys (fondé par le co-créateur d’Ethereum Joe Lubin), illustrent cette orientation. Linea se positionne comme une extension d’Ethereum, annonçant récemment que 20 % des frais de transaction ETH seront brûlés pour rediriger la valeur vers le L1. Declan Fox, responsable des efforts de Linea, explique : « L’élégance du ZK réside dans le fait d’augmenter significativement la limite de gaz du L1 sans compliquer la logique de validation. À mesure que le coût de génération des preuves et la latence diminuent, nous gérons un débit accru tout en maintenant des exigences matérielles minimales pour la validation. »

Chronologie et attentes

La feuille de route de la Fondation Ethereum révèle une ambition mesurée. La question centrale n’est pas si l’intégration ZK aura lieu, mais à quelle vitesse. Avec les augmentations de la limite de gaz déjà en cours et une intégration zkEVM théoriquement possible dans quelques mois, la trajectoire semble crédible.

L’objectif ultime de Justin Drake : 10 millions de TPS pour l’ensemble de l’écosystème Ethereum d’ici une décennie. Cela nécessite le déploiement de la technologie ZK sur le L1, la prolifération des Native Rollups sur le L2, et une réinvention de la structure économique pour valider et régler les transactions à l’échelle mondiale.

Ce qui a commencé comme un concept mathématique abstrait représente désormais le chemin le plus concret d’Ethereum vers le statut de couche de règlement globale, tout en préservant ses valeurs — accessibilité, décentralisation, sécurité — qui ont défini ses origines.