Quelles sont les solutions de mise à l’échelle de la couche 2 ?

Le trilemme de l’évolutivité reste l’un des plus grands problèmes de la blockchain. Voici comment les solutions d’évolutivité de la couche 2 peuvent vous aider.

Aug 12, 2022
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Couche 2 Opt 1

Les solutions de mise à l’échelle de la couche 2 sont la technologie qui s’exécute au-dessus d’un protocole de blockchain qui améliore la vitesse et l’efficacité de la blockchain sous-jacente. Voici comment cela fonctionne en détail.

Principaux enseignements

  • La couche 1 fait référence à la blockchain principale, tandis que la couche 2 fait référence au réseau qui se trouve au-dessus de la blockchain principale.
  • Les solutions de niveau 2 visent à résoudre le problème de l’évolutivité en traitant les transactions en dehors du réseau principal.
  • Les avantages d’une solution de couche 2 sont notamment l’augmentation du nombre de transactions par seconde (TPS), la réduction des frais de gaz, le maintien de la sécurité et des réseaux spécifiques aux applications.

Quelles sont les solutions de mise à l’échelle de la couche 2 ?

Qu’il s’agisse de l’utiliser comme monnaie de transaction(ETH) ou d’exploiter son immuabilité pour la tenue de registres et sa nature cryptographiquement sécurisée, Ethereum a été le catalyseur d’une croissance énorme dans l’industrie de la blockchain depuis son introduction en 2013.

Mais, comme beaucoup d’autres blockchains, Ethereum a atteint un point où il est maintenant confronté au défi de l’évolutivité. À l’été 2022, Ethereum traitait environ 500 000 transactions par jour, soit 30 transactions par seconde. À titre de comparaison, le système de paiement de Visa est capable de traiter jusqu’à 150 millions de transactions par jour et 65 000 transactions par seconde, ce qui est nettement supérieur à ce dont Ethereum est capable.

Dans la pratique, le fait d’atteindre les limites d’une blockchain entraîne une congestion du réseau (où le traitement d’une transaction peut prendre des heures) et des frais de gaz extrêmement élevés.

C’est là qu’intervient la couche 2, parfois appelée couche de liaison de données (DLL). Cette solution vise à résoudre le problème d’évolutivité de la blockchain en traitant les transactions sur des réseaux tiers plutôt que sur le réseau principal d’Ethereum (couche 1). Ce faisant, il permet non seulement d’alléger la charge de travail du réseau principal, mais aussi de maintenir les mêmes normes de sécurité et de décentralisation que celles de la blockchain sous-jacente.

Blockchains de couche 1 et de couche 2

La couche 1 fait référence à la base de données distribuée elle-même – le réseau qui rassemble tous les nœuds de la blockchain en un seul système avec ses mécanismes de consensus sous-jacents. Par exemple, la couche 1 de Bitcoin est le réseau Bitcoin, et la couche 1 d’Ethereum est le réseau Ethereum. Tous deux utilisent actuellement un mécanisme de consensus basé sur la preuve de travail (PoW).

La couche 2, quant à elle, est un réseau superposé à la blockchain. Le réseau Lightning est la solution de niveau 2 pour le bitcoin. Plasma, Polygon, Optimism et Arbitrum ne sont que quelques-uns des réseaux de couche 2 construits sur Ethereum.

Pourquoi sont-ils importants ?

Actuellement, Ethereum est l’une des blockchains les plus sophistiquées en termes de sécurité et de stabilité du réseau. La majorité des particuliers et des entreprises choisissent d’utiliser cette blockchain pour des transactions ou pour construire des projets. Toutefois, à mesure que le nombre de transactions augmente, le réseau devient de plus en plus encombré.

Pour remédier à ce problème, les mineurs confirment en priorité les transactions dont le prix du gaz est plus élevé. Mais ces coûts plus élevés sont répercutés sur l’utilisateur, ce qui augmente les frais d’essence minimum, qui peuvent parfois dépasser la valeur de la transaction elle-même.

Avec la couche 2, le réseau sous-jacent (mainnet) n’a pas besoin de traiter de telles quantités de données, car il les envoie à différents canaux de traitement (tiers), n’enregistrant que le résultat final sur la blockchain de la couche 1.

Avantages des solutions de niveau 2

  • L’augmentation du nombre de transactions par seconde (TPS) peut améliorer l’expérience des utilisateurs et réduire la congestion du réseau principal.
  • Les transactions sont regroupées en un seul paquet avant d’être enregistrées sur le réseau principal, ce qui permet de réduire les frais de gaz.
  • Toute mise à jour d’une solution de couche 2 ne modifie pas la blockchain sous-jacente, puisque la couche 2 est construite au-dessus de la blockchain, ce qui contribue à garantir la sécurité du réseau.
  • Permet de mettre en place des réseaux de couche 2 spécifiques à une application, spécialement conçus pour optimiser une fonction donnée.

Inconvénients des solutions de la couche 2

  • Peut retirer des liquidités de la blockchain primaire
  • Vulnérabilités potentielles en matière de sécurité et de respect de la vie privée ; les utilisateurs doivent faire leurs propres recherches avant d’utiliser les solutions de la couche 2.
  • Pourrait entraver l’interconnectivité avec d’autres applications basées sur Ethereum (c’est-à-dire en utilisant un L-2).

Quels sont les types de solutions de couche 2 disponibles ?

Les solutions de niveau 2 visent principalement à éloigner la majorité des transactions du réseau principal. En peu de temps, de nombreux projets de la couche 2 ont vu le jour pour relever ce défi. Cependant, seules quelques-unes ont réussi à résoudre les problèmes les plus critiques. Voici trois exemples de solutions de mise à l’échelle de la blockchain de couche 2 :

Chaînes d’État

Un canal d’état est un canal de communication bidirectionnel entre les participants. En d’autres termes, il n’est pas nécessaire qu’un tiers, tel qu’un mineur, confirme les transactions, ce qui améliore la vitesse des transactions.

Le processus commence par le scellement d’une partie de la blockchain via la multi-signature(multisig) pour permettre une interaction directe sans avoir à soumettre quoi que ce soit aux mineurs. Une fois la transaction confirmée, l’état final du canal est ajouté à la blockchain.

Exemples : Le réseau Lightning de Bitcoin Lightning Networkd’Ethereum réseau Raiden d’Ethereum

Avantages

  • Gérer des interactions complexes
  • Gestion d’un débit de transactions extrêmement élevé à un coût très faible

Inconvénients

  • Coût élevé des canaux d’installation et de décantation
  • Les fonds doivent être bloqués dans des canaux de paiement ouverts
  • Ne favorise pas la participation ouverte

Rollups à connaissance nulle

Les “Zero-knowledge rollups” (ZK-Rollups) consolident les transactions qui ont été retirées de la blockchain principale et génèrent une preuve cryptographique connue sous le nom de SNARK (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge). Cette preuve, également appelée preuve de validité, est le seul enregistrement requis sur la blockchain principale, ce qui réduit les frais de gaz que les utilisateurs auraient dû payer pour traiter l’ensemble des données.

Exemples : Immuable X, Polygone Hermez, Starkware

Avantages

  • Sécurisé et décentralisé
  • Transferts quasi instantanés

Inconvénients

  • Difficile à calculer pour les petites applications avec moins d’activité sur la chaîne
  • Tous les ZK-Rollups ne sont pas compatibles avec les machines virtuelles Ethereum(EVM).
  • L’ordre des transactions peut être influencé par un utilisateur

Rollups optimistes

Contrairement aux rollups ZK, les rollups optimistes s’appuient sur des preuves de fraude. En d’autres termes, les agrégateurs publient des informations minimales sur la couche 1 et supposent que les données sont correctes.

Si la transaction est effectivement valide, la blockchain principale n’a rien à faire de plus. Dans le cas d’une transaction frauduleuse, le rollup optimiste effectue une vérification de la fraude et pénalise l’expéditeur.

Exemples : Arbitrage, Boba, Cartesi, Réseau de carburant, Optimisme

Avantages

  • Frais de gaz réduits
  • Augmentation du débit
  • Capacité de contrats intelligents
  • Sécurité

Inconvénients

  • Longs délais de retrait
  • Désalignement potentiel des incitations entre les participants au réseau
  • La couche 1 sous-jacente pourrait censurer les transactions

Quelle est la prochaine étape pour l’évolutivité de la blockchain ?

Les projets et solutions de blockchain de couche 2 sur la blockchain Ethereum sont devenus l’une des réponses les plus courantes aux problèmes d’évolutivité de la blockchain. En mettant fortement l’accent sur cette technologie, elle promet un avenir où l’adoption sera généralisée et où les frais de transaction seront peu élevés.

Les solutions de la couche 2 présentées ci-dessus constituent la première tentative de l’industrie pour résoudre les problèmes d’évolutivité. À la fin de l’année 2022, Ethereum devrait lancer “The Merge” (la fusion), qui représente sa prochaine étape pour surmonter les problèmes d’évolutivité. Cependant, on ne sait pas encore comment cela va changer le paysage des blockchains et l’impact que cela aura sur les solutions de mise à l’échelle de la couche 2.

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