Solutions de mise à l’échelle de la blockchain de couche 1 et de couche 2 : quelles sont les différences ?

Que sont les solutions de couche 1 et de couche 2 ?

La couche 1 fait référence au niveau de base de l’infrastructure sous-jacente de la blockchain. Bitcoin, Ethereum, Binance Smart Chain et Solana sont des exemples de blockchains de couche 1. Ces réseaux peuvent traiter et finaliser les transactions sur leur propre blockchain.

D’autre part, la couche 2 fait référence à un réseau construit au-dessus d’une blockchain de couche 1. Son objectif principal est d’aider à décharger le travail de calcul des couches 1 en traitant les transactions hors chaîne, en augmentant la vitesse et le débit des transactions. Polygon, par exemple, est une solution de couche 2 qui s’exécute au-dessus d’Ethereum pour faciliter les transactions en dehors du réseau principal.

Présentation de la couche 1

Problèmes sous-jacents de la couche 1

L’évolutivité est le plus gros problème qui afflige la plupart des blockchains de couche 1. À mesure que de plus en plus d’utilisateurs effectuent des transactions simultanées accrues, la blockchain devient lente et coûteuse à utiliser. Ethereum, par exemple, est le réseau décentralisé le plus utilisé, mais ses frais de gaz et son temps de traitement sont élevés.

Blockchain Trilemme

C’est ce qu’on appelle le « trilemme de la blockchain » – une impossibilité pour les blockchains d’atteindre simultanément la décentralisation, la sécurité et l’évolutivité. En tant que telle, une blockchain de couche 1 décentralisée et sécurisée ne peut pas fournir d’évolutivité. Et un réseau évolutif et sécurisé manque de décentralisation.

Cela se produit en raison de la nature fondamentale d’une blockchain. Toutes les transactions nécessitent la vérification indépendante des nœuds qui exécutent le logiciel de la blockchain. Les données vérifiées seront ensuite enregistrées et stockées sur la blockchain.

Heure de confirmation de la transaction

Cependant, selon le réseau, tout ce processus prend du temps. Pour Bitcoin, toutes les transactions nécessitent six confirmations dans la blockchain de la part des mineurs avant d’être traitées. Le temps de réalisation varie entre dix minutes et une heure. Un nœud ne peut gérer qu’un certain nombre de choses à la fois. En période de congestion du réseau, les utilisateurs connaîtront des délais de confirmation plus longs et des frais de gaz plus élevés en raison de la forte demande.

Comment fonctionnent les solutions de couche 1 ?

Il existe plusieurs façons d’augmenter le débit et la capacité globale du réseau des blockchains de couche 1.

Transition vers la preuve de participation

Pour les blockchains utilisant la preuve de travail comme mécanisme de consensus, elles peuvent passer à la preuve de participation pour augmenter les transactions par seconde tout en réduisant les frais de gaz. Ethereum en est un excellent exemple, car ils subissent une transition vers la preuve de participation appelée la «fusion».

L’équipe de développement de la blockchain peut également introduire un hard fork ou un soft fork du réseau pour que sa communauté vote et approuve :

Fourche souple

Un soft fork se produit lorsque de nouvelles fonctionnalités sont implémentées dans le protocole au niveau de la programmation. Il s’agit d’une mise à niveau rétrocompatible, ce qui signifie que les nœuds non mis à niveau verront toujours la chaîne comme valide et pourront toujours communiquer avec d’autres nœuds mis à niveau. En d’autres termes, l’ajout d’une nouvelle règle n’entrera pas en conflit avec les anciennes règles.

Un exemple de soft fork est la mise à jour SegWit de Bitcoin dans laquelle les signatures sont séparées des données de transaction, libérant ainsi plus d’espace pour les transactions à stocker dans un seul bloc, augmentant ainsi le débit du réseau.

Fourche dure

D’autre part, un hard fork est un changement majeur du protocole de la blockchain qui se traduit par la scission de la blockchain, créant une deuxième blockchain qui hérite de toute son histoire avec l’original, mais qui est seule vers une nouvelle direction. Les nouvelles règles entrent en conflit avec les règles des anciens nœuds, ce qui signifie que les nœuds mis à niveau ne peuvent pas communiquer avec les nœuds non mis à niveau.

En juillet 2016, le réseau Ethereum s’est divisé en deux blockchains : Ethereum et Ethereum Classic. Ethereum Classic est l’ancien Ethereum avec une crypto-monnaie complètement séparée (ETC). Ils ont des objectifs technologiques et philosophiques différents.

Présentation de la couche 2

Comment fonctionnent les solutions de couche 2 ?

Les solutions de couche 2 sont construites au-dessus d’une blockchain de couche 1 pour augmenter son débit et la capacité globale du réseau. Ils travaillent en parallèle ou indépendamment de la chaîne principale. Les cumuls et les chaînes latérales sont deux des solutions de couche 2 les plus courantes qui aident à décharger la charge de calcul des couches 1 :

Cumuls

Les cumuls mettent à l’échelle les chaînes de blocs de couche 1 en traitant les transactions sur les plates-formes de couche 2 avant de renvoyer les résultats à la couche 1. Le terme « rollup » fait référence à la manière dont la chaîne regroupe de nombreuses transactions à soumettre à la chaîne principale.

Il existe deux types de cumuls : les cumuls optimistes et les cumuls à connaissance nulle (cumuls ZK). La différence réside dans la façon dont ils valident les transactions.

En bref, Optimistic Rollups suppose que les transactions sont valides, d’où une perspective « optimiste », alors que ZK Rollups tente de prouver que les transactions sont valides.

Voir également: Comprendre les solutions de couche 2 et de mise à l’échelle : Arbitrum, Boba, Optimism, Polygon, Ethereum 2.0

Arbitrum, Optimism et Boba Network sont des exemples de projets de couche 2 utilisant des cumuls optimistes. D’autre part, Starknet et zkSync font partie des couches 2 d’Ethereum qui exploitent les rollups ZK.

Chaînes latérales

Les sidechains sont des blockchains secondaires qui fonctionnent parallèlement à la blockchain de couche 1. Puisqu’ils ont leur propre machine virtuelle et leurs propres validateurs, ils peuvent fonctionner de manière indépendante. En bref, les sidechains valident les transactions puis les renvoient à la chaîne principale via des ponts.

Polygon est la sidechain la plus populaire qui vise à faire évoluer Ethereum en construisant et en connectant des réseaux blockchain compatibles Ethereum. Polygon fonctionne sur son propre mécanisme de consensus et possède également son propre jeton natif appelé $MATIC.

Sont des solutions de couche 2 Viable à long terme ?

Bien que la couche 2 fournisse une solution rapide pour améliorer l’évolutivité, des questions ont été soulevées quant à savoir si la couche 2 ne sera plus pertinente une fois les problèmes d’évolutivité résolus du côté de la couche 1.

Ethereum 2.0 pourra finalement accélérer les transactions tout en réduisant considérablement les frais de gaz. Cela affecte non seulement les solutions de couche 2, mais également d’autres blockchains concurrentes de couche 1 comme Solana ou Avalanche.

Cependant, à partir de maintenant, en raison de la fusion à venir en septembre, nous voyons toujours un sentiment haussier autour des couches 1 concurrentes d’Ethereum et de plusieurs autres projets de couche 2. Peut-être que l’achèvement d’Ethereum 2.0 favorisera indirectement d’autres écosystèmes de couche 1 et de couche 2, au lieu de l’inverse.

Clé à emporter

Si vous êtes nouveau dans le domaine de la cryptographie, il peut être déroutant de faire la distinction entre les blockchains de couche 1 et les solutions de couche 2. Il est utile de comprendre les différences entre les deux ainsi que les différentes approches de mise à l’échelle qu’ils proposent.

Les blockchains de couche 1 sont des réseaux qui peuvent valider et finaliser les transactions par eux-mêmes, et leurs solutions de mise à l’échelle impliquent des améliorations du protocole existant. D’autre part, les solutions de couche 2 sont construites au-dessus d’une blockchain de couche 1 pour aider à faire évoluer son débit et la capacité globale du réseau.

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