Points clés
Le trilemme de la blockchain explique pourquoi la plupart des réseaux ont du mal à atteindre simultanément sécurité, décentralisation et extensibilité.
Les solutions d’extensibilité de couche 1 modifient directement la blockchain de base, par exemple en améliorant le mécanisme de consensus ou en ajoutant du sharding.
Les solutions de couche 2 s’appuient sur une couche 1 pour gérer davantage de transactions hors de la chaîne principale, réduisant la congestion et les frais.
La plupart des écosystèmes blockchain évoluent vers une combinaison d’améliorations de la couche 1 pour la sécurité à long terme et de réseaux de couche 2 pour la vitesse et l’accessibilité au quotidien.
Introduction
Les réseaux blockchain deviennent de plus en plus populaires, et avec davantage d’utilisateurs viennent davantage de transactions. Bien que la technologie offre une utilité réelle, gérer une demande à grande échelle reste un défi majeur. Les blockchains publiques qui privilégient la décentralisation et la sécurité ont souvent du mal à traiter rapidement et à moindre coût les transactions.
Cette tension est connue sous le nom de trilemme de la blockchain : il est difficile pour un réseau décentralisé d’être simultanément sécurisé, décentralisé et extensible. La plupart des réseaux privilégient deux de ces propriétés, ce qui peut limiter la troisième.
Les développeurs ont créé deux grandes approches pour y répondre. Certaines solutions modifient la blockchain de base (couche 1), tandis que d’autres construisent des réseaux supplémentaires au-dessus (couche 2). Les deux approches ont des compromis, et de nombreux écosystèmes utilisent désormais un mélange des deux.
Couche 1 vs. Couche 2
Le terme “blockchain de couche 1” désigne la blockchain fondamentale où les transactions sont finalisées. Parmi les exemples, on trouve Bitcoin, Ethereum, BNB Chain et Solana. Ce sont les réseaux de base sur lesquels d’autres protocoles peuvent s’appuyer.
La couche 2 désigne des protocoles construits au-dessus d’une couche 1. Ils traitent les transactions hors de la chaîne principale, puis rapportent les résultats. Parmi les exemples, citons le Lightning Network (pour Bitcoin) et Arbitrum, Base et zkSync (pour Ethereum).
La différence clé réside dans l’endroit où le travail est effectué. Les solutions de couche 1 modifient directement les règles du réseau de base lui-même. Les solutions de couche 2 créent un environnement distinct pour gérer plus d’activité, puis règlent à nouveau sur la couche 1 pour la sécurité.
Solutions courantes d’extensibilité de couche 1
Mises à niveau du mécanisme de consensus
Certaines blockchains sont passées de systèmes énergivores comme la preuve de travail (PoW) à des solutions plus efficaces comme la preuve d’enjeu (PoS). Ethereum a terminé cette transition en septembre 2022 avec “The Merge”. La PoS sélectionne les validateurs en fonction des fonds mis en jeu plutôt que du travail computationnel, ce qui peut améliorer le débit des transactions et réduire l’utilisation d’énergie.
Sharding
Le sharding divise la blockchain en partitions plus petites appelées shards. Au lieu que chaque nœud traite chaque transaction, le travail est réparti entre plusieurs groupes. Cela permet au réseau de traiter davantage de transactions en parallèle, ce qui peut augmenter la capacité globale.
La feuille de route à plus long terme d’Ethereum inclut un sharding complet grâce à une fonctionnalité appelée Danksharding, même si cela reste en développement. Une étape préliminaire, EIP-4844 (transactions blob), a été introduite en mars 2024 et a réduit de manière significative les coûts de données pour les réseaux de couche 2.
La taille des blocs augmente
Une approche plus simple consiste à augmenter la taille maximale de chaque bloc, afin d’inclure davantage de transactions par bloc. Cela peut accroître le débit sans nécessiter de changements majeurs au protocole. En revanche, des blocs plus grands exigent plus de stockage et de puissance de traitement, ce qui peut rendre plus difficile la participation d’ordinateurs “classiques” en tant que validateurs du réseau, avec un impact potentiel sur la décentralisation.
Solutions courantes d’extensibilité de couche 2
Rollups
Les rollups regroupent de nombreuses transactions effectuées hors chaîne et soumettent au réseau principal un résumé compressé. Cela réduit les données que chaque transaction ajoute à la couche 1, ce qui diminue les frais et augmente le débit. Les rollups sont devenus la méthode d’extensibilité principale pour Ethereum.
Il existe deux grandes catégories. Les rollups optimistes (utilisés par Arbitrum et Base) supposent que les transactions sont valides par défaut et prévoient une période de contestation en cas de litige. Les rollups ZK (utilisés par zkSync et Scroll) génèrent des preuves cryptographiques qui confirment la validité des transactions immédiatement, sans période d’attente.
Canaux d’état
Un canal d’état permet à deux parties d’effectuer directement des transactions hors chaîne autant de fois qu’elles le souhaitent. Seuls l’ouverture et la clôture des soldes sont enregistrées sur la blockchain. Cela fonctionne très bien pour des interactions répétées entre les mêmes parties, comme les micropaiements ou le gaming.
La section des réseaux Bitcoin de couche 2 couvre le Lightning Network, qui utilise des canaux d’état pour permettre des paiements Bitcoin rapides et peu coûteux entre participants.
Sidechains
Les sidechains sont des blockchains indépendantes qui fonctionnent en parallèle à une couche 1 et disposent de leurs propres validateurs ainsi que de leurs propres règles de consensus. Elles se connectent à la chaîne principale via un pont. Polygon PoS est un exemple bien connu. Les sidechains peuvent être plus rapides et moins chères, mais elles sont responsables de leur propre sécurité, contrairement aux rollups qui héritent de la sécurité de la couche 1 sous-jacente.
Blockchains imbriquées
Dans une configuration de blockchain imbriquée, la chaîne principale délègue du travail à des chaînes secondaires. Ces chaînes “enfants” gèrent les transactions et renvoient les résultats à la chaîne parente. Le framework Plasma est un exemple précoce de cette approche pour Ethereum, même s’il a largement été remplacé par les rollups dans la pratique.
Couche 1 vs. Couche 2 : différences clés
Les deux couches visent à améliorer les performances du réseau, mais elles abordent le problème différemment. Voici un résumé des principales différences :
Objectif : la couche 1 est la source de vérité de base et la couche de règlement. La couche 2 est construite pour augmenter le débit et réduire les frais de cette couche de base.
Méthode : la couche 1 modifie directement les règles du protocole. La couche 2 décharge le traitement vers un réseau ou une application secondaire.
Sécurité : la couche 1 s’appuie sur son propre consensus décentralisé. Les réseaux de couche 2 s’appuient généralement sur la couche 1 pour la sécurité finale et la disponibilité des données.
Complexité : les mises à niveau de la couche 1 nécessitent un consensus à l’échelle du réseau et peuvent être perturbatrices. Les réseaux de couche 2 peuvent souvent être déployés ou mis à jour sans changer la chaîne de base.
Limites des solutions d’extensibilité
Aucune des deux approches n’est sans compromis.
Les mises à niveau de la couche 1 peuvent être lentes et politiquement complexes. Les changements majeurs de protocole, comme le sharding ou des refontes du consensus, exigent un accord large entre validateurs, développeurs et parties prenantes. Les hard forks, quand la communauté ne parvient pas à s’entendre, peuvent scinder le réseau.
Les réseaux de couche 2 ajoutent de la friction pour les utilisateurs. Déplacer des fonds entre une couche 1 et une couche 2 nécessite des mécanismes de pont (bridging), ce qui peut prendre du temps et introduire des risques de sécurité. La liquidité est souvent fragmentée entre différents réseaux L2, et certains s’appuient sur des séquenceurs centralisés pour ordonner les transactions, ce qui peut introduire un point central de confiance.
FAQ
Quelle est la différence entre la couche 1 et la couche 2 ?
La couche 1 est la blockchain de base où les transactions sont finalisées, comme Ethereum ou Bitcoin. La couche 2 est un réseau secondaire construit au-dessus d’une couche 1 pour gérer davantage d’activités hors chaîne avant de régler le tout sur la chaîne principale. La couche 1 assure la sécurité et le règlement ; la couche 2 assure la vitesse et le coût.
Les réseaux de couche 2 sont-ils aussi sécurisés que la couche 1 ?
Cela dépend du type de couche 2. Les rollups héritent de la majeure partie de leur sécurité de la couche 1 sous-jacente, puisque les données des transactions sont soumises à la chaîne principale. En revanche, les sidechains conservent leurs propres ensembles de validateurs et n’héritent pas directement de la sécurité de la couche 1. Les utilisateurs doivent comprendre comment une L2 donnée gère la sécurité avant de l’utiliser.
Pourquoi les rollups ont-ils des frais plus faibles que Ethereum ?
Les rollups regroupent de nombreuses transactions et soumettent à Ethereum un lot compressé. Cela signifie que le coût d’une transaction Ethereum est partagé entre de nombreuses transactions de rollup, ce qui réduit considérablement les frais par transaction. La mise à niveau Dencun d’Ethereum, en mars 2024, a encore réduit ces coûts de données grâce aux transactions blob.
Qu’est-ce que le trilemme de la blockchain ?
Le trilemme de la blockchain désigne la difficulté d’obtenir simultanément la sécurité, la décentralisation et l’extensibilité. La plupart des conceptions de blockchain privilégient deux de ces propriétés, ce qui limite la troisième. Les solutions d’extensibilité, qu’elles soient à la couche 1 ou à la couche 2, sont largement des tentatives pour résoudre cette contrainte.
Quels réseaux de couche 2 sont les plus largement utilisés ?
À ce jour, Arbitrum, Base et zkSync figurent parmi les réseaux Ethereum de couche 2 les plus actifs, en termes de nombre de transactions et de valeur totale bloquée (TVL). Pour Bitcoin, le Lightning Network reste la couche 2 principale pour les paiements. L’adoption continue de croître à mesure que davantage d’applications et d’utilisateurs se tournent vers les réseaux L2 pour réduire les coûts.
Dernières réflexions
L’extensibilité fait partie des domaines les plus actifs du développement blockchain. Les améliorations de la couche 1, comme le sharding, apportent une croissance de capacité à long terme, tandis que les réseaux de couche 2 offrent des avantages pratiques en matière de vitesse et de coût dès aujourd’hui. La plupart des grands écosystèmes blockchain évoluent vers une architecture en couches, combinant une chaîne de base sécurisée et décentralisée avec des réseaux plus rapides et moins coûteux construits au-dessus.
Pour aller plus loin
Qu’est-ce que le trilemme de la blockchain ?
Que sont les rollups ZK ? La technique d’extensibilité de la couche 2
Que sont les réseaux Bitcoin de couche 2 ?
Qu’est-ce que le sharding et comment ça marche ?
Qu’est-ce que la couche 1 dans la blockchain ?
Avertissement : ce contenu vous est présenté “tel quel” à des fins d’informations générales et/ou d’éducation uniquement, sans aucune représentation ni garantie de quelque nature que ce soit. Il ne doit pas être interprété comme un conseil financier, juridique ou autre conseil professionnel, ni comme une recommandation d’achat d’un produit ou d’un service spécifique. Vous devez demander votre propre avis à des conseillers professionnels appropriés. Lorsque le contenu est fourni par un tiers, veuillez noter que les opinions exprimées appartiennent au contributeur tiers et ne reflètent pas nécessairement celles de Binance Academy. Les prix des actifs numériques peuvent être volatils. La valeur de votre investissement peut baisser ou augmenter, et vous ne récupérerez peut-être pas le montant investi. Vous êtes seul responsable de vos décisions d’investissement et Binance Academy n’est responsable d’aucune perte que vous pourriez subir. Pour plus d’informations, consultez nos Conditions d’utilisation, l’Avertissement relatif aux risques et les Conditions d’utilisation de Binance Academy.