Solutions de mise à l’échelle de la blockchain de couche 1 et couche 2

La popularité des cryptomonnaies et de la blockchain connaît une croissance exponentielle, tout comme le nombre d’utilisateurs et de transactions. L’innovation de la blockchain est évidente, mais la scalabilité (la capacité d’un système à croître tout en répondant à une demande croissante) reste un défi. Les réseaux publics de blockchain hautement décentralisés et sécurisés ont souvent du mal à atteindre un débit élevé.

Cela est généralement décrit comme le dilemme de la blockchain, c’est-à-dire qu’un système décentralisé est presque impossible à faire évoluer tout en maintenant simultanément un haut niveau de décentralisation et de sécurité. En réalité, une blockchain ne peut avoir que deux de ces trois caractéristiques.

Mais heureusement, des milliers de passionnés et d’experts travaillent à trouver des solutions d’extension. Certaines solutions visent à ajuster l’architecture de la blockchain principale(Layer 1), tandis que d’autres concernent des protocoles Layer 2 qui fonctionnent au-dessus du réseau sous-jacent.

Introduction

Il existe une multitude de blockchains et de cryptomonnaies, si bien que vous ne savez peut-être pas si vous utilisez une chaîne Layer 1 ou Layer 2. Éviter la complexité de la blockchain a ses avantages, mais il est utile de connaître le système dans lequel vous investissez ou que vous utilisez. À travers cet article, vous comprendrez la différence entre les blockchains Layer 1 et Layer 2, ainsi que les diverses solutions de scalabilité.

Qu’est-ce que la blockchain Layer 1 et Layer 2 ?

Layer 1 désigne la couche de base de l’architecture blockchain. C’est la structure principale du réseau blockchain. Bitcoin, Ethereum et BNB Chain sont des exemples de blockchains Layer 1. Layer 2 fait référence à des réseaux construits au-dessus d’autres blockchains. Ainsi, si Bitcoin est une Layer 1, le Lightning Network qui fonctionne au-dessus de Bitcoin en est un exemple de Layer 2.

Les améliorations de la scalabilité des réseaux blockchain peuvent être classées en solutions Layer 1 et Layer 2. Les solutions Layer 1 modifient directement les règles et mécanismes de la blockchain d’origine. Les solutions Layer 2 utilisent un réseau parallèle externe pour faciliter les transactions en dehors de la chaîne principale.

Pourquoi la scalabilité de la blockchain est-elle si importante ?

Imaginez une grande ville et sa banlieue en pleine expansion, reliées par une nouvelle autoroute. Avec l’augmentation du trafic, les embouteillages deviennent fréquents, surtout aux heures de pointe, et le temps moyen de trajet entre A et B augmente considérablement. Étant donné la capacité limitée des infrastructures routières et la demande croissante, ce phénomène n’est pas surprenant.

Que peuvent faire les autorités pour aider davantage de navetteurs à voyager plus rapidement ? L’une des solutions consiste à améliorer l’autoroute elle-même, en ajoutant des voies supplémentaires de chaque côté. Mais ce n’est pas toujours faisable, car cela coûte cher et cause des désagréments pour ceux qui l’empruntent. Une autre option consiste à faire preuve de créativité, en envisageant diverses méthodes sans modifier l’infrastructure principale, comme construire des voies de service supplémentaires ou ouvrir une ligne de tramway le long de l’autoroute.

Dans le monde de la technologie blockchain, l’autoroute principale correspond à Layer 1 (le réseau principal), tandis que les voies de service supplémentaires sont des solutions Layer 2 qui augmentent la capacité globale.

Bitcoin, Ethereum et Polkadot sont considérés comme des blockchains Layer 1. Ce sont des couches fondamentales qui traitent et enregistrent les transactions dans leurs écosystèmes respectifs, avec une cryptomonnaie native — généralement utilisée pour payer des frais et offrir une utilité plus large. Polygon est un exemple de solution d’extension Layer 2 pour Ethereum. Le réseau Polygon soumet régulièrement des points de contrôle à la chaîne principale Ethereum pour mettre à jour son état.

La capacité de traitement (throughput) est un élément clé de la blockchain. Elle mesure la vitesse et l’efficacité, indiquant combien de transactions peuvent être traitées et enregistrées dans une période donnée. Avec l’augmentation du nombre d’utilisateurs et de transactions simultanées, utiliser une blockchain Layer 1 peut devenir lent et coûteux. C’est encore plus vrai pour les blockchains Layer 1 utilisant la preuve de travail plutôt que la preuve d’enjeu.

Problèmes actuels de Layer 1

Bitcoin et Ethereum sont deux réseaux Layer 1 confrontés à des problèmes de scalabilité. Tous deux garantissent la sécurité du réseau via un modèle de consensus distribué. Cela signifie que toutes les transactions doivent être vérifiées par plusieurs nœuds avant d’être confirmées. Les nœuds de minage résolvent un problème mathématique complexe, et le mineur qui réussit reçoit la cryptomonnaie native du réseau en récompense.

En d’autres termes, toutes les transactions doivent être vérifiées indépendamment par plusieurs nœuds avant d’être confirmées. Cette méthode efficace permet d’enregistrer des données correctes et vérifiées sur la blockchain, tout en réduisant le risque d’attaques par des acteurs malveillants. Cependant, lorsque votre réseau devient populaire, comme Ethereum ou Bitcoin, la demande en débit devient un problème croissant. En période de congestion, les utilisateurs subissent des délais de confirmation plus longs et des frais plus élevés.

Comment fonctionnent les solutions d’extension Layer 1 ?

Pour les blockchains Layer 1, plusieurs options existent pour augmenter le débit et la capacité globale du réseau. Si la blockchain utilise la preuve de travail, passer à la preuve d’enjeu peut être une solution, ce qui permet d’augmenter le TPS(TPS) et de réduire les frais de traitement. Cependant, la communauté cryptographique a des avis divergents sur les avantages et les impacts à long terme de la preuve d’enjeu.

Les solutions d’extension Layer 1 sont généralement introduites par l’équipe de développement du projet. Selon la solution, la communauté devra effectuer une hard fork ou une soft fork. Certaines modifications mineures sont rétrocompatibles, comme la mise à jour SegWit de Bitcoin.

Des changements plus importants, comme augmenter la taille des blocs de Bitcoin à 8 Mo, nécessitent une hard fork. Cela crée deux versions de la blockchain, une mise à jour et une autre non. Une autre option pour augmenter le débit est le sharding, qui divise le traitement d’une blockchain en plusieurs parties plus petites pouvant traiter les données simultanément plutôt qu’en série.

Comment fonctionnent les solutions Layer 2 ?

Comme évoqué précédemment, les solutions Layer 2 dépendent de réseaux secondaires qui fonctionnent en parallèle ou indépendamment de la chaîne principale.

Résumé

Les rollups à preuve de connaissance zéro (le plus courant) regroupent les transactions Layer 2 hors chaîne, puis soumettent une seule transaction à la chaîne principale. Ces systèmes utilisent des preuves de validité pour vérifier l’intégrité des transactions. Les actifs sont conservés sur la chaîne d’origine via des contrats intelligents de pont, qui confirment que le regroupement fonctionne comme prévu. Cela garantit la sécurité du réseau principal tout en réduisant la consommation de ressources du regroupement.

Sidechains

Les sidechains sont des réseaux blockchain indépendants, avec leur propre ensemble de validateurs. Cela signifie que le contrat intelligent de pont sur la chaîne principale ne vérifie pas la validité du réseau sidechain. Vous devez donc faire confiance au bon fonctionnement de la sidechain, car elle peut contrôler les actifs sur la chaîne principale.

Channels d’état

Les canaux d’état sont des environnements de communication bidirectionnelle entre les parties à une transaction. Les parties verrouillent une partie de la blockchain sous-jacente et la connectent à un canal de transaction hors chaîne. Cela se fait généralement via des contrats intelligents ou des signatures multiples préalablement convenus. Ensuite, les parties effectuent une ou plusieurs transactions hors chaîne, sans soumettre immédiatement les données à la blockchain sous-jacente. Une fois toutes les transactions terminées, l’état final du canal est diffusé sur la blockchain pour vérification. Ce mécanisme accélère le traitement des transactions et augmente la capacité globale du réseau. Des solutions comme le réseau Lightning de Bitcoin ou Raiden d’Ethereum sont basées sur ce principe.

Chaînes imbriquées

Ce type de solution repose sur une série de sous-chaînes situées au-dessus d’une chaîne principale « parent ». Les chaînes imbriquées fonctionnent selon des règles et paramètres définis par la chaîne parent. La chaîne principale ne participe pas à l’exécution des transactions, elle sert uniquement à résoudre les litiges si nécessaire. Le travail quotidien est délégué à des « sous-chaînes » qui traitent les transactions en dessous de la chaîne principale, puis renvoient les résultats à la chaîne principale. Le projet Plasma d’OmiseGO est un exemple de solution Layer 2 basée sur des chaînes imbriquées.

Limitations des solutions Layer 1 et Layer 2

Les solutions Layer 1 et Layer 2 ont chacune leurs avantages et inconvénients. Les améliorations de Layer 1 peuvent offrir la solution la plus efficace pour des protocoles à grande échelle. Cependant, cela implique de convaincre les validateurs d’accepter les changements via une hard fork.

Les validateurs peuvent être réticents, notamment lors du passage de la preuve de travail à la preuve d’enjeu. Passer à un système plus efficace peut entraîner la perte de revenus pour les mineurs, ce qui réduit leur motivation à augmenter la scalabilité.

Layer 2 offre une méthode plus rapide pour améliorer la scalabilité. Cependant, selon la méthode utilisée, la sécurité de la blockchain d’origine peut en pâtir. La confiance dans des réseaux comme Ethereum ou Bitcoin repose sur leur résilience et leur historique de sécurité. Si l’on abandonne certains aspects de Layer 1, il faut souvent compter sur les équipes et réseaux Layer 2 pour assurer la sécurité et l’efficacité.

Et après Layer 1 et Layer 2 ?

Une question clé est de savoir si, avec l’amélioration de la scalabilité de Layer 1, nous aurons encore besoin de solutions Layer 2. Des blockchains existantes ont été améliorées, et de nouvelles réseaux très scalables ont été créés. Mais augmenter la capacité du système principal prend du temps et n’est pas garanti. La solution la plus probable est que Layer 1 se concentre sur la sécurité, tandis que Layer 2 peut être personnalisé selon les cas d’usage.

Dans un avenir proche, de grandes chaînes comme Ethereum continueront probablement à dominer, grâce à leur vaste base d’utilisateurs et de développeurs. Leur grande taille, leur décentralisation et leur solide réputation offrent une base solide pour les solutions Layer 2.

Résumé

Depuis le début des transactions en cryptomonnaies, la recherche d’améliorations de la scalabilité a conduit à une approche duale : améliorations de Layer 1 et solutions Layer 2. Si vous utilisez plusieurs produits cryptographiques, il est fort probable que vous ayez déjà interagi avec des réseaux Layer 1 et Layer 2. Vous comprenez maintenant la différence entre les deux et les différentes méthodes d’extension qu’ils proposent. **$BLAST **$LA **$LAYER **