Résumé
La popularité des cryptomonnaies et de la blockchain augmente de manière exponentielle, tout comme le nombre d'utilisateurs et de transactions. Bien qu'il soit facile de voir à quel point la blockchain est révolutionnaire, la scalabilité (capacité d'un système à se développer tout en répondant à une demande croissante) a toujours été un défi. Les réseaux blockchain publics qui sont hautement décentralisés et sécurisés ont souvent du mal à atteindre un débit élevé.
Cela est souvent décrit comme le trilemme de la blockchain, qui indique qu'il est pratiquement impossible pour un système décentralisé d'atteindre simultanément des niveaux aussi élevés de décentralisation, de sécurité et de scalabilité. De manière réaliste, les réseaux blockchain ne peuvent présenter que deux facteurs sur trois.
Heureusement, cependant, des milliers d'enthousiastes et d'experts travaillent sur des solutions de scalabilité. Certaines de ces solutions sont conçues pour modifier l'architecture de la blockchain principale (couche 1), tandis que d'autres ciblent les protocoles de couche 2 fonctionnant au-dessus du réseau sous-jacent.
Introduction
Avec un grand nombre de blockchains et de cryptomonnaies disponibles, vous ne savez peut-être pas si vous utilisez une chaîne de couche 1 ou 2. Il y a des avantages à cacher la complexité de la blockchain, mais il vaut mieux comprendre un système dans lequel vous investissez ou que vous utilisez. Avec cet article, vous comprendrez les différences entre les blockchains de couche 1 et de couche 2 et diverses solutions de scalabilité.
Qu'est-ce qu'une couche blockchain de couche 1 par rapport à la couche 2 ?
Le terme couche 1 fait référence au niveau de base d'une architecture blockchain. C’est la structure principale d’un réseau blockchain. Bitcoin, Ethereum et BNB Chain sont des exemples de blockchains de couche 1. La couche 2 fait référence aux réseaux construits au-dessus d’autres blockchains. Donc, si Bitcoin est une couche 1, le Lightning Network qui s’exécute dessus est un exemple de couche 2.
Les améliorations de la scalabilité du réseau blockchain peuvent être catégorisées entre les solutions de couches 1 et 2. Une solution de couche 1 modifiera directement les règles et les mécanismes de la blockchain d’origine. Une solution de couche 2 utilisera un réseau parallèle externe pour faciliter les transactions en dehors de la chaîne principale.
Pourquoi le scalabilité de la blockchain est-elle importante ?
Imaginez une nouvelle autoroute construite entre une grande ville et sa banlieue en pleine croissance. À mesure que la quantité de trafic passant par l’autoroute augmente et que la congestion devient courante, en particulier pendant les heures de pointe, le temps moyen pour se rendre d’un point A à un point B peut augmenter considérablement. Pas étonnant, étant donné que l’infrastructure routière a une capacité limitée et que la demande ne cesse de croître.
À présent, que peuvent faire les autorités pour aider plus d'automobilistes à voyager plus rapidement sur ce trajet ? Une solution serait d'améliorer l'autoroute elle-même, en ajoutant des voies supplémentaires de chaque côté de la route. Cependant, cela n'est pas toujours pratique, car il s'agit d'une solution coûteuse qui poserait des problèmes considérables à ceux qui utilisent déjà l'autoroute. Une autre solution consiste à faire preuve de créativité et à envisager diverses approches qui ne sont pas associées à la modification de l'infrastructure principale, telles que la création de routes supplémentaires ou même le lancement d'une ligne de transport ferroviaire le long de l'autoroute.
Dans le monde de la technologie blockchain, l'autoroute principale serait une couche 1 (réseau principal), tandis que les routes supplémentaires seraient des solutions de couche 2 (réseau secondaire pour améliorer la capacité globale).
Bitcoin, Ethereum et Polkadot sont tous considérés comme des blockchains de couche 1. Ce sont les blockchains de couche de base qui traitent et enregistrent les transactions pour leurs écosystèmes respectifs, dotées d’une cryptomonnaie native, généralement utilisée pour payer des frais et fournir une utilité. Polygon est un exemple de solution de scalabilité de couche 2 pour Ethereum. Le réseau Polygon transfère régulièrement des points de contrôle sur le réseau principal Ethereum pour mettre à jour son statut sur la blockchain Ethereum.
La capacité de débit est un élément crucial d’une blockchain. C’est une mesure de la vitesse et de l’efficacité qui montre combien de transactions peuvent être traitées et enregistrées dans un délai spécifique. À mesure que le nombre d'utilisateurs augmente et que le nombre de transactions simultanées augmente, une blockchain de couche 1 peut devenir lente et coûteuse à utiliser. Cela est particulièrement vrai pour les blockchains de couche 1 qui utilisent un mécanisme de preuve de travail par opposition à la preuve d'enjeu.
Problèmes actuels de la couche 1
Bitcoin et Ethereum sont de bons exemples de réseaux de couche 1 avec des problèmes d'évolutivité. Tous deux sécurisent le réseau via un modèle de consensus distribué. Cela signifie que toutes les transactions sont vérifiées par plusieurs nœuds avant d'être validées. Les soi-disant nœuds de minage rivalisent tous pour résoudre un casse-tête informatique complexe, et les mineurs qui réussissent sont récompensés dans la cryptomonnaie native du réseau.
En d'autres termes, toutes les transactions nécessitent la vérification indépendante de plusieurs nœuds avant d'être confirmées. Il s'agit d'un moyen efficace de consigner et d'enregistrer des données correctes et vérifiées sur la blockchain tout en atténuant le risque d'attaque par des acteurs malveillants. Cependant, une fois que vous avez un réseau aussi populaire qu’Ethereum ou Bitcoin, la demande de débit devient un problème de plus en plus important. En période de congestion du réseau, les utilisateurs seront confrontés à des temps de confirmation plus lents et à des frais de transaction plus élevés.
Comment fonctionnent les solutions d'évolutivité de la couche 1 ?
Il existe plusieurs options disponibles pour les blockchains de couche 1 qui peuvent augmenter le débit et la capacité globale du réseau. Dans le cas des blockchains utilisant la preuve de travail, une transition vers la preuve d’enjeu pourrait être une option pour augmenter les transactions par seconde (TPS) tout en réduisant les frais de traitement. Pourtant, il existe des points de vue mitigés dans la communauté crypto concernant les avantages et les implications à long terme de la preuve d’enjeu.
Les solutions d'évolutivité sur les réseaux de couche 1 sont généralement introduites par l’équipe de développement du projet. Selon la solution, la communauté devra « hard forker » ou « soft forker » le réseau. Certaines petites modifications sont rétrocompatibles, telles que la mise à jour SegWit de Bitcoin.
Les changements plus importants, comme l’augmentation de la taille de bloc Bitcoin à 8 Mo, nécessitent un « hard fork ». Cela crée deux versions de la blockchain, l'une avec la mise à jour et l'autre sans. Une autre possibilité d'augmenter le débit d'un réseau est le « sharding ». Cela divise les opérations d’une blockchain en plusieurs sections plus petites qui peuvent traiter les données simultanément plutôt que séquentiellement.
Comment fonctionnent les solutions d'évolutivité de la couche 2 ?
Comme nous l'avons vu, les solutions de couche 2 reposent sur des réseaux secondaires qui fonctionnent en parallèle ou indépendamment de la chaîne principale.
Rollups
Les rollups zero-knowledge (le type le plus courant) regroupent les transactions de couche 2 hors chaîne et les soumettent en une seule transaction sur la chaîne principale. Ces systèmes utilisent des preuves de validité pour vérifier l’intégrité des transactions. Les actifs sont détenus sur la chaîne d'origine avec un smart contract contraignant, et celui-ci confirme que le rollup fonctionne comme prévu. Cela offre la sécurité du réseau d’origine avec les avantages d’un rollup moins gourmand en ressources.
Sidechains
Les sidechains sont des réseaux blockchain indépendants avec leurs propres ensembles de validateurs. Cela signifie que le smart contract de passerelle sur la chaîne principale ne vérifie pas la validité du réseau de la sidechain. Par conséquent, vous devez avoir l’assurance que la sidechain fonctionne correctement car elle est capable de contrôler les actifs sur la chaîne d’origine.
Canal d'état
Un canal d’état est un environnement de communication bidirectionnel entre les parties de la transaction. Les parties scellent une partie de la blockchain sous-jacente et la connectent à un canal de transaction hors chaîne. Cela se fait généralement via un smart contract préalablement convenu ou une multi-signature. Les parties exécutent ensuite une transaction ou un lot de transactions hors chaîne, sans soumettre immédiatement les données de transaction à la base données distribuée sous-jacente (c’est-à-dire la chaîne principale). Une fois que toutes les transactions de l’ensemble sont terminées, l’état final du canal est diffusé sur la blockchain pour validation. Ce mécanisme permet d'accélérer les transactions et d'augmenter la capacité globale du réseau. Des solutions telles que le Lightning Network Bitcoin et Raiden sur Ethereum opèrent sur la base de canaux d'état.
Chaînes de blocs imbriquées
Cette solution repose sur un ensemble de chaînes secondaires qui se trouvent au-dessus de la blockchain principale « parente ». Les blockchains imbriquées fonctionnent selon les règles et paramètres définis par la chaîne parente. La chaîne principale ne participe pas à l’exécution des transactions et son rôle se limite au règlement des différends si nécessaire. Le travail classique est délégué à des chaînes « enfants » qui renvoient les transactions traitées à la chaîne principale. Le projet Plasma d'OmiseGO est une solution blockchain imbriquée de couche 2.
Limites des solutions d'évolutivité des couches 1 et 2
Les solutions de couche 1 et de couche 2 présentent des avantages et des inconvénients. Travailler sur la couche 1 peut fournir la solution la plus efficace pour les améliorations de protocole à grande échelle. Cependant, cela signifie également que les validateurs doivent être convaincus d’accepter les modifications par le biais d’un hard fork.
Par exemple, les validateurs peuvent ne pas vouloir accepter le changement de la preuve de travail vers la preuve d'enjeu. Les mineurs perdront des revenus en passant à un système plus efficace, ce qui les dissuadera d’améliorer l'évolutivité.
La couche 2 offre un moyen beaucoup plus rapide d’améliorer l'évolutivité. Cependant, en fonction de la méthode utilisée, vous pouvez perdre beaucoup de la sécurité de la blockchain d'origine. Les utilisateurs font confiance à des réseaux comme Ethereum et Bitcoin pour leur résilience et leur expérience en matière de sécurité. En supprimant les aspects de la couche 1, vous devez souvent compter sur l'équipe de la couche 2 et sur le réseau pour l'efficacité et la sécurité.
Que se passe-t-il ensuite après les couches 1 et 2 ?
Une question clé est de savoir si nous aurons encore besoin de solutions de couche 2 à mesure que les couches 1 deviendront plus évolutives. Les blockchains existantes démontrent déjà des améliorations et de nouveaux réseaux sont déjà créés avec une bonne évolutivité. Cependant, il faudra beaucoup de temps pour que les principaux systèmes améliorent leur évolutivité, et ce n’est pas garanti. L’option la plus probable est que les couches 1 se concentrent sur la sécurité et permettent aux réseaux de couche 2 d’adapter leurs services à des cas d’utilisation spécifiques.
Dans un avenir proche, il y a de fortes chances que les grandes chaînes comme Ethereum dominent toujours en raison de leur grande communauté d’utilisateurs et de développeurs. Cependant, son vaste ensemble de validateurs décentralisés et sa réputation de confiance créent une base solide pour les solutions de couche 2.
Pour conclure
Depuis les débuts de la crypto, la recherche d'une meilleure évolutivité a créé une approche à deux branches avec des améliorations de la couche 1 et des solutions de couche 2. Si vous avez un portefeuille crypto diversifié, il y a de fortes chances que vous soyez déjà exposé aux réseaux de couche 1 et de couche 2. Maintenant, vous comprenez les différences entre les deux ainsi que les différentes approches d'évolutivité qu’ils offrent.