Solutions de scalabilité blockchain de couche 1 vs. de couche 2
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Solutions de scalabilité blockchain de couche 1 vs. de couche 2

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Publié le May 31, 2022Mis à jour le Sep 29, 2022
8m

Résumé

La popularité des cryptomonnaies et de la blockchain augmente de maniÚre 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 systÚme 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 systÚme décentralisé d'atteindre simultanément des niveaux aussi élevés de décentralisation, de sécurité et de scalabilité. De maniÚre 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-ĂȘtre pas si vous utilisez une chaĂźne de couche 1 ou 2. Il y a des avantages Ă  cacher la complexitĂ© de la blockchain, mais il vaut mieux comprendre un systĂšme dans lequel vous investissez ou que vous utilisez. Avec cet article, vous comprendrez les diffĂ©rences entre les blockchains de couche 1 et de couche 2 et diverses solutions de scalabilitĂ©.


Qu'est-ce qu'une couche blockchain de couche 1 par rapport Ă  la couche 2 ?

Le terme couche 1 fait rĂ©fĂ©rence au niveau de base d'une architecture blockchain. C’est la structure principale d’un rĂ©seau blockchain. Bitcoin, Ethereum et BNB Chain sont des exemples de blockchains de couche 1. La couche 2 fait rĂ©fĂ©rence aux rĂ©seaux construits au-dessus d’autres blockchains. Donc, si Bitcoin est une couche 1, le Lightning Network qui s’exĂ©cute dessus est un exemple de couche 2.

Les amĂ©liorations de la scalabilitĂ© du rĂ©seau blockchain peuvent ĂȘtre catĂ©gorisĂ©es entre les solutions de couches 1 et 2. Une solution de couche 1 modifiera directement les rĂšgles et les mĂ©canismes de la blockchain d’origine. Une solution de couche 2 utilisera un rĂ©seau parallĂšle externe pour faciliter les transactions en dehors de la chaĂźne 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 quantitĂ© 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 Ă  un point B peut augmenter considĂ©rablement. Pas Ă©tonnant, Ă©tant donnĂ© que l’infrastructure routiĂšre a une capacitĂ© limitĂ©e et que la demande ne cesse de croĂźtre.

À prĂ©sent, que peuvent faire les autoritĂ©s pour aider plus d'automobilistes Ă  voyager plus rapidement sur ce trajet ? Une solution serait d'amĂ©liorer l'autoroute elle-mĂȘme, en ajoutant des voies supplĂ©mentaires de chaque cĂŽtĂ© de la route. Cependant, cela n'est pas toujours pratique, car il s'agit d'une solution coĂ»teuse qui poserait des problĂšmes considĂ©rables Ă  ceux qui utilisent dĂ©jĂ  l'autoroute. Une autre solution consiste Ă  faire preuve de crĂ©ativitĂ© et Ă  envisager diverses approches qui ne sont pas associĂ©es Ă  la modification de l'infrastructure principale, telles que la crĂ©ation de routes supplĂ©mentaires ou mĂȘme 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 considĂ©rĂ©s comme des blockchains de couche 1. Ce sont les blockchains de couche de base qui traitent et enregistrent les transactions pour leurs Ă©cosystĂšmes respectifs, dotĂ©es d’une cryptomonnaie native, gĂ©nĂ©ralement utilisĂ©e pour payer des frais et fournir une utilitĂ©. Polygon est un exemple de solution de scalabilitĂ© de couche 2 pour Ethereum. Le rĂ©seau Polygon transfĂšre rĂ©guliĂšrement des points de contrĂŽle sur le rĂ©seau principal Ethereum pour mettre Ă  jour son statut sur la blockchain Ethereum.

La capacitĂ© de dĂ©bit est un Ă©lĂ©ment crucial d’une blockchain. C’est une mesure de la vitesse et de l’efficacitĂ© qui montre combien de transactions peuvent ĂȘtre traitĂ©es et enregistrĂ©es dans un dĂ©lai spĂ©cifique. À mesure que le nombre d'utilisateurs augmente et que le nombre de transactions simultanĂ©es augmente, une blockchain de couche 1 peut devenir lente et coĂ»teuse Ă  utiliser. Cela est particuliĂšrement vrai pour les blockchains de couche 1 qui utilisent un mĂ©canisme de preuve de travail par opposition Ă  la preuve d'enjeu.


ProblĂšmes actuels de la couche 1

Bitcoin et Ethereum sont de bons exemples de rĂ©seaux de couche 1 avec des problĂšmes d'Ă©volutivitĂ©. Tous deux sĂ©curisent le rĂ©seau via un modĂšle de consensus distribuĂ©. Cela signifie que toutes les transactions sont vĂ©rifiĂ©es par plusieurs nƓuds avant d'ĂȘtre validĂ©es. Les soi-disant nƓuds de minage rivalisent tous pour rĂ©soudre un casse-tĂȘte informatique complexe, et les mineurs qui rĂ©ussissent sont rĂ©compensĂ©s dans la cryptomonnaie native du rĂ©seau.

En d'autres termes, toutes les transactions nĂ©cessitent la vĂ©rification indĂ©pendante de plusieurs nƓuds avant d'ĂȘtre confirmĂ©es. Il s'agit d'un moyen efficace de consigner et d'enregistrer des donnĂ©es correctes et vĂ©rifiĂ©es sur la blockchain tout en attĂ©nuant le risque d'attaque par des acteurs malveillants. Cependant, une fois que vous avez un rĂ©seau aussi populaire qu’Ethereum ou Bitcoin, la demande de dĂ©bit devient un problĂšme de plus en plus important. En pĂ©riode de congestion du rĂ©seau, les utilisateurs seront confrontĂ©s Ă  des temps de confirmation plus lents et Ă  des frais de transaction plus Ă©levĂ©s.


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 dĂ©bit et la capacitĂ© globale du rĂ©seau. Dans le cas des blockchains utilisant la preuve de travail, une transition vers la preuve d’enjeu pourrait ĂȘtre une option pour augmenter les transactions par seconde (TPS) tout en rĂ©duisant les frais de traitement. Pourtant, il existe des points de vue mitigĂ©s dans la communautĂ© crypto concernant les avantages et les implications Ă  long terme de la preuve d’enjeu.

Les solutions d'Ă©volutivitĂ© sur les rĂ©seaux de couche 1 sont gĂ©nĂ©ralement introduites par l’équipe de dĂ©veloppement du projet. Selon la solution, la communautĂ© devra « hard forker » ou « soft forker » le rĂ©seau. Certaines petites modifications sont rĂ©trocompatibles, telles que la mise Ă  jour SegWit de Bitcoin.

Les changements plus importants, comme l’augmentation de la taille de bloc Bitcoin Ă  8 Mo, nĂ©cessitent un « hard fork ». Cela crĂ©e deux versions de la blockchain, l'une avec la mise Ă  jour et l'autre sans. Une autre possibilitĂ© d'augmenter le dĂ©bit d'un rĂ©seau est le « sharding ». Cela divise les opĂ©rations d’une blockchain en plusieurs sections plus petites qui peuvent traiter les donnĂ©es simultanĂ©ment plutĂŽt que sĂ©quentiellement.


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 parallÚle ou indépendamment de la chaßne principale.

Rollups

Les rollups zero-knowledge (le type le plus courant) regroupent les transactions de couche 2 hors chaĂźne et les soumettent en une seule transaction sur la chaĂźne principale. Ces systĂšmes utilisent des preuves de validitĂ© pour vĂ©rifier l’intĂ©gritĂ© des transactions. Les actifs sont dĂ©tenus sur la chaĂźne d'origine avec un smart contract contraignant, et celui-ci confirme que le rollup fonctionne comme prĂ©vu. Cela offre la sĂ©curitĂ© du rĂ©seau d’origine avec les avantages d’un rollup moins gourmand en ressources.

Sidechains

Les sidechains sont des rĂ©seaux blockchain indĂ©pendants avec leurs propres ensembles de validateurs. Cela signifie que le smart contract de passerelle sur la chaĂźne principale ne vĂ©rifie pas la validitĂ© du rĂ©seau de la sidechain. Par consĂ©quent, vous devez avoir l’assurance que la sidechain fonctionne correctement car elle est capable de contrĂŽler les actifs sur la chaĂźne d’origine.

Canal d'Ă©tat

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 Ă  un canal de transaction hors chaĂźne. Cela se fait gĂ©nĂ©ralement via un smart contract prĂ©alablement convenu ou une multi-signature. Les parties exĂ©cutent ensuite une transaction ou un lot de transactions hors chaĂźne, sans soumettre immĂ©diatement les donnĂ©es de transaction Ă  la base donnĂ©es distribuĂ©e sous-jacente (c’est-Ă -dire la chaĂźne principale). Une fois que toutes les transactions de l’ensemble sont terminĂ©es, l’état final du canal est diffusĂ© sur la blockchain pour validation. Ce mĂ©canisme permet d'accĂ©lĂ©rer les transactions et d'augmenter la capacitĂ© globale du rĂ©seau. Des solutions telles que le Lightning Network Bitcoin et Raiden sur Ethereum opĂšrent sur la base de canaux d'Ă©tat.

Chaßnes de blocs imbriquées

Cette solution repose sur un ensemble de chaĂźnes secondaires qui se trouvent au-dessus de la blockchain principale « parente ». Les blockchains imbriquĂ©es fonctionnent selon les rĂšgles et paramĂštres dĂ©finis par la chaĂźne parente. La chaĂźne principale ne participe pas Ă  l’exĂ©cution des transactions et son rĂŽle se limite au rĂšglement des diffĂ©rends si nĂ©cessaire. Le travail classique est dĂ©lĂ©guĂ© Ă  des chaĂźnes « enfants » qui renvoient les transactions traitĂ©es Ă  la chaĂźne principale. Le projet Plasma d'OmiseGO est une solution blockchain imbriquĂ©e de couche 2.


Limites des solutions d'évolutivité des couches 1 et 2

Les solutions de couche 1 et de couche 2 prĂ©sentent des avantages et des inconvĂ©nients. Travailler sur la couche 1 peut fournir la solution la plus efficace pour les amĂ©liorations de protocole Ă  grande Ă©chelle. Cependant, cela signifie Ă©galement que les validateurs doivent ĂȘtre 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 Ă  un systĂšme plus efficace, ce qui les dissuadera d’amĂ©liorer l'Ă©volutivitĂ©.

La couche 2 offre un moyen beaucoup plus rapide d’amĂ©liorer l'Ă©volutivitĂ©. Cependant, en fonction de la mĂ©thode utilisĂ©e, vous pouvez perdre beaucoup de la sĂ©curitĂ© de la blockchain d'origine. Les utilisateurs font confiance Ă  des rĂ©seaux comme Ethereum et Bitcoin pour leur rĂ©silience et leur expĂ©rience en matiĂšre de sĂ©curitĂ©. En supprimant les aspects de la couche 1, vous devez souvent compter sur l'Ă©quipe de la couche 2 et sur le rĂ©seau pour l'efficacitĂ© et la sĂ©curitĂ©.


Que se passe-t-il ensuite aprĂšs les couches 1 et 2 ?

Une question clĂ© est de savoir si nous aurons encore besoin de solutions de couche 2 Ă  mesure que les couches 1 deviendront plus Ă©volutives. Les blockchains existantes dĂ©montrent dĂ©jĂ  des amĂ©liorations et de nouveaux rĂ©seaux sont dĂ©jĂ  crĂ©Ă©s avec une bonne Ă©volutivitĂ©. Cependant, il faudra beaucoup de temps pour que les principaux systĂšmes amĂ©liorent leur Ă©volutivitĂ©, et ce n’est pas garanti. L’option la plus probable est que les couches 1 se concentrent sur la sĂ©curitĂ© et permettent aux rĂ©seaux de couche 2 d’adapter leurs services Ă  des cas d’utilisation spĂ©cifiques.

Dans un avenir proche, il y a de fortes chances que les grandes chaĂźnes comme Ethereum dominent toujours en raison de leur grande communautĂ© d’utilisateurs et de dĂ©veloppeurs. Cependant, son vaste ensemble de validateurs dĂ©centralisĂ©s et sa rĂ©putation de confiance crĂ©ent une base solide pour les solutions de couche 2.


Pour conclure

Depuis les dĂ©buts de la crypto, la recherche d'une meilleure Ă©volutivitĂ© a crĂ©Ă© une approche Ă  deux branches avec des amĂ©liorations de la couche 1 et des solutions de couche 2. Si vous avez un portefeuille crypto diversifiĂ©, il y a de fortes chances que vous soyez dĂ©jĂ  exposĂ© aux rĂ©seaux de couche 1 et de couche 2. Maintenant, vous comprenez les diffĂ©rences entre les deux ainsi que les diffĂ©rentes approches d'Ă©volutivitĂ© qu’ils offrent.