Couche 1 vs couche 2 : les couches de blockchain expliquées simplement

Les réseaux blockchain peuvent avoir des solutions blockchain interconnectées et superposées. Mais qu’est-ce que cela signifie exactement ?

La technologie des crypto-monnaies ne disparaît pas, autant que certains le souhaiteraient. Cependant, la technologie des crypto-monnaies et des chaînes de blocs présente des problèmes critiques qui freinent l'adoption généralisée des crypto-monnaies. L'un de ces problèmes est l'évolutivité, parfois appelée le « trilemme de l'évolutivité ». En bref, les blockchains ne peuvent pas évoluer pour augmenter la demande sans compromettre d'autres valeurs fondamentales. Une solution aux problèmes d'évolutivité de la blockchain vient des solutions de blockchain de couche 2, une nouvelle blockchain construite au-dessus de la blockchain de couche 1 d'origine. Les blockchains de couche 2 sont déjà en place. utilisation et contribueront à généraliser l’adoption de la cryptographie, mais comment fonctionnent-ils ?

Quel est le problème d’évolutivité de la blockchain ?

Dans le monde de la blockchain et de la cryptographie, l'évolutivité fait référence à la capacité d'une blockchain à augmenter le nombre de transactions qu'elle peut traiter en même temps, en s'adaptant à la demande des utilisateurs. Quand on parle d’évolutivité d’une blockchain, on parle essentiellement de vitesse de transaction. Le problème d’évolutivité résulte de divers défis présents dans la réalisation de la blockchain idéale, qui doit être décentralisée, sécurisée et évolutive.

Ces défis ont été conceptualisés comme le « trilemme de la blockchain » par le co-fondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin. Le trilemme de la blockchain postule que même si la blockchain idéale doit être décentralisée, sécurisée et évolutive, elle ne peut avoir que deux des trois caractéristiques.

Décomposons le trilemme de la blockchain pour rendre ses concepts plus faciles à comprendre.

Le trilemme de la blockchain expliqué

La façon la plus simple d’imaginer le trilemme de la blockchain est de la comparer à une ville :

La sécurité dans une ville est comme les défenses de la blockchain contre la fraude. Les algorithmes cryptographiques et les mécanismes de consensus de la blockchain (pensée, police, caméras, etc.) protègent la blockchain (la ville) des criminels.
La Décentralisation est similaire à la distribution du pouvoir et du contrôle entre les résidents, comme un conseil prenant des décisions à la place d'un maire. Dans la technologie blockchain, plusieurs nœuds valident les transactions, empêchant ainsi la corruption, sécurisant le réseau et protégeant contre un point de défaillance unique.
L'évolutivité est la capacité de la ville à gérer davantage de résidents et de trafic, comme la capacité d'une blockchain à traiter les transactions rapidement sans arriérés et sans effet secondaire de frais de transaction exorbitants.

Le trilemme d’évolutivité de la blockchain de Buterin suggère que nous ne pouvons pas faire évoluer les trois simultanément. Si vous donnez la priorité à la sécurité et à la décentralisation, l’évolutivité pourrait en souffrir. Se concentrer sur la décentralisation et l’évolutivité pourrait compromettre la sécurité. Et si vous mettez l’accent sur la sécurité et l’évolutivité, vous risquez la centralisation.

Le trilemme de la blockchain représente l’un des défis majeurs de la technologie blockchain pour une adoption généralisée. Cela ne doit cependant pas être considéré comme une évidence, car aucune loi n’empêche la technologie d’être améliorée et d’atteindre un niveau d’évolutivité souhaité sans qu’il soit nécessaire de sacrifier la décentralisation ou la sécurité. Toutefois, conformément au trilemme, l’évolutivité constitue un défi fondamental découlant de la conception architecturale et des principes de la technologie blockchain. Il ne s’agit pas seulement d’améliorer la technologie mais de trouver un équilibre entre ces trois caractéristiques cruciales.

De nombreux développeurs de blockchain s’efforcent de résoudre le trilemme de la blockchain. Des techniques et des idées pour résoudre le problème d’évolutivité sont déjà mises en œuvre. Le concept de solutions de couche 1 et de couche 2 est essentiel pour résoudre les problèmes d’évolutivité de la blockchain et surmonter le trilemme de la blockchain.

Que sont les couches de blockchain ?

Lorsque nous parlons de solutions d’évolutivité dans le domaine de la cryptographie, les couches de blockchain sont souvent la première solution envisagée par la plupart des gens. Les couches de la blockchain sont ce qu'elles paraissent ; une blockchain superposée à une autre blockchain. Compte tenu de la taille de certaines blockchains, comme Bitcoin et Ethereum, l’ajout d’une autre blockchain peut sembler contre-intuitif. Cependant, la deuxième blockchain est conçue pour fournir des capacités et des capacités de traitement supplémentaires sans compromettre la sécurité.

Qu’est-ce que la couche 1 de la blockchain ?

Blockchain Layer 1 fait référence à la base de données distribuée elle-même, au réseau peer-to-peer sous-jacent qui combine tous les nœuds de la blockchain en un seul système et à ses mécanismes de consensus sous-jacents. Par exemple, la couche 1 de Bitcoin est le réseau Bitcoin, celle d'Ethereum est le réseau Ethereum et celle de Ripple est le Ledger XRP.

Comment fonctionnent les solutions de mise à l'échelle de la blockchain de couche 1 ?

Bien que la mise à l’échelle de la blockchain se concentre souvent sur l’introduction de capacités supplémentaires en dehors de la blockchain d’origine, des solutions de mise à l’échelle sont également disponibles sur la blockchain de couche 1. Leur succès ou leur mise en œuvre dépend de la blockchain en question. Dans certains cas, des solutions de mise à l'échelle de couche 1 ont été déployées mais n'ont pas amélioré la capacité.

Certaines solutions de mise à l'échelle de la blockchain de couche 1 incluent :

Augmenter la vitesse de création des blocs : Si les blocs peuvent être créés et ajoutés à la chaîne plus rapidement, davantage de transactions peuvent être traitées au cours d'une période donnée.
Augmentez la taille des blocs : en permettant à chaque bloc de contenir plus de données (c'est-à-dire plus de transactions), le réseau peut traiter plus de transactions à chaque ajout de bloc.
Changement de protocole de consensus : Modifier le protocole de consensus pour une blockchain est une entreprise énorme, mais c'est ainsi qu'Ethereum est passé de la preuve de travail (PoW) à la preuve de participation (PoS) lors de la fusion Ethereum 2.0. Le changement d’algorithme de consensus permettra à Ethereum de traiter les transactions plus rapidement et à moindre coût tout en ajoutant plus de fonctionnalités telles que le jalonnement de crypto-monnaie.
Partage : Le partage consiste à diviser les données de la blockchain en parties plus petites ou « fragments », chacune capable de traiter des transactions de manière indépendante et simultanée, ce qui permet à la blockchain de traiter plusieurs transactions à la fois, augmentant ainsi considérablement sa capacité. Les développeurs d'Ethereum 2.0 prévoient d'implémenter le sharding lors d'une mise à jour future de la blockchain, augmentant ainsi encore la capacité et la vitesse de traitement, tandis que certaines blockchains comme Zilliqa ont déjà implémenté le sharding.

Cependant, même si toutes ces solutions blockchain de couche 1 semblent idéales, elles ne sont pas sans problèmes. Par exemple, augmenter la vitesse de création de blocs peut nécessiter plus de puissance de calcul, ce qui pourrait entraîner une centralisation de la blockchain (c'est-à-dire plus de puissance entre moins de mains). De même, l'augmentation de la taille des blocs se heurte à des problèmes similaires, et les mineurs ne sont pas toujours assurés d'accepter les changements qui les obligent à utiliser plus d'énergie ou à réduire les niveaux de revenus miniers existants.

Qu’est-ce que la couche 2 de la blockchain ?

Blockchain Layer 2 fait référence à des solutions de mise à l'échelle telles que des protocoles ou des réseaux qui fonctionnent au-dessus de la blockchain d'origine, fonctionnant essentiellement comme différentes couches de blockchain. Par exemple, le Lightning Network de Bitcoin (qui permet des transactions hors chaîne) ou le Polygon ou l'Arbitrum d'Ethereum (tous deux dotés de jetons spécifiques à la blockchain et de leurs propres écosystèmes de blockchain en plein essor).

Comment fonctionnent les solutions de mise à l'échelle de la blockchain de couche 2 ?

Les solutions Blockchain Layer 2 sont celles où l’évolutivité devient encore plus intéressante. Comme une solution de couche 2 fonctionne indépendamment ou en parallèle avec la solution de couche 1, elle permet une plus grande innovation et créativité que ce que vous pourriez voir avec le protocole établi de la blockchain principale.

Certaines solutions de mise à l'échelle de la blockchain de couche 2 incluent :

Canaux d'état : les canaux d'état de couche 2 permettent d'effectuer plusieurs transactions hors chaîne tout en garantissant que l'état de ces transactions peut être réglé en chaîne. Le meilleur exemple est le Bitcoin Lightning Network, qui permet à deux participants ou plus d’ouvrir et d’effectuer des transactions au sein d’un canal. L’ouverture du canal et l’état final sont tous deux enregistrés dans la blockchain Bitcoin, augmentant ainsi la capacité et permettant des transactions plus rapides.
Sidechains : une sidechain de couche 2 s'exécute en parallèle à la chaîne principale. Les deux blockchains sont interopérables, permettant aux cryptomonnaies et autres actifs de circuler dans les deux sens, réduisant ainsi le temps de traitement et les frais de transaction. Par exemple, la Bitcoin Liquid Sidechain permet des transactions plus rapides, réduisant ainsi le nombre de transactions sur la blockchain Bitcoin principale. À l’instar des chaînes publiques, les sidechains peuvent également introduire de nouvelles fonctionnalités ou renforcer la sécurité et la confidentialité d’une transaction.
Rollups : les rollups de couche 2 sont l'une des solutions de mise à l'échelle les plus populaires, car ils peuvent regrouper plusieurs transactions hors chaîne en une seule transaction en chaîne. Il existe deux principaux types de cumuls : les cumuls optimistes et les cumuls ZK. Ces deux solutions fonctionnent différemment dans l'exécution, mais toutes deux valident efficacement les transactions groupées hors chaîne avant de soumettre les transactions terminées à la blockchain principale d'Ethereum. Loopring est un bon exemple de solution de couche 2 basée sur ZK-Rollup, tandis que vous pouvez en savoir plus sur l'optimisme dans notre comparaison Arbitrium et Optimisme.
Réseaux imbriqués : les réseaux imbriqués constituent une autre solution de couche 2 populaire. Vous avez peut-être même utilisé l'un des réseaux imbriqués les plus populaires : Polygon (MATIC). Les réseaux imbriqués adhèrent à une hiérarchie de blockchains, ce qui est logique si l’on considère les couches et la numérotation. Par exemple, Ethereum est la chaîne parent de couche 1, tandis que Polygon est la chaîne enfant de couche 2.

À l’instar des solutions de mise à l’échelle de couche 1, les solutions de mise à l’échelle de couche 2 ne sont pas sans problèmes. Par exemple, il existe souvent des problèmes de sécurité concernant l'interaction entre la couche 1 et la couche 2. En termes simples, la création d'une surface d'attaque plus large avec plus d'utilisateurs, plus de code et plus de vulnérabilités potentielles entraîne des problèmes de sécurité.

La complexité que certaines solutions de couche 2 ajoutent à l’expérience blockchain est également une préoccupation. Là où l’évolutivité est importante pour accroître la portée de la cryptographie, l’ajout de plusieurs couches pouvant toutes interagir peut être déroutante et accablante, même pour ceux qui ont utilisé la cryptographie, sans parler des nouveaux arrivants.

Enfin, il existe un risque qu’une solution de couche 2 fasse partie du problème même qu’elle est censée résoudre : la centralisation de la blockchain. Si une solution de couche 2 n'est pas suffisamment décentralisée ou si un petit nombre de nœuds contrôlent le réseau, cela crée un tout autre problème.

Couche 1 vs couche 2 : résoudre l'évolutivité de la blockchain

Même si le trilemme de la blockchain constitue une épine dans le pied de la technologie blockchain et des crypto-monnaies, le secteur de la cryptographie ne manque pas de solutions.

Si le trilemme de la blockchain limite une solution de couche 1, les développeurs ont prouvé que les solutions de couche 2 hors chaîne offrent une alternative efficace.