Résumé

(comme Bitcoin, Binance Chain, Ethereum), ainsi que l'infrastructure de ces réseaux. Les blockchains de couche 1 peuvent valider et finaliser des transactions sans la participation d'autres réseaux. Améliorer la scalabilité des réseaux de couche 1 est très difficile, Bitcoin l'a déjà prouvé. Pour résoudre ce problème, les développeurs ont créé des protocoles de couche 2 qui s'appuient sur la sécurité et le consensus de la couche 1. Le réseau Lightning de Bitcoin en est un exemple typique. Le réseau Lightning permet aux utilisateurs de faire des transactions librement, puis de les inscrire dans la chaîne principale.

Introduction

Les termes couche 1 et couche 2 peuvent nous aider à comprendre l'architecture des différentes blockchains, projets et outils de développement. Si vous vous êtes déjà demandé quelle est la relation entre Polygon et Ethereum, ou entre Polkadot et ses chaînes parallèles, comprendre les différents niveaux de blockchain aide à élucider le mystère.

Qu'est-ce que la couche 1 ?

Un réseau de couche 1 est un autre terme pour désigner les blockchains sous-jacentes. La Binance Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC) et Solana sont tous des protocoles de couche 1. Nous les appelons couche 1 parce qu'ils constituent le réseau principal de leur écosystème. Les solutions hors chaîne et les solutions de couche 2 sont toutes construites sur la chaîne principale.

En d'autres termes, les protocoles de couche 1 peuvent traiter et finaliser des transactions sur leur propre blockchain, tout en disposant d'un jeton natif pour payer les frais de transaction.

Scalabilité de couche 1

Les réseaux de couche 1 rencontrent généralement des problèmes de scalabilité. Face à des demandes de transactions croissantes, Bitcoin et d'autres grandes blockchains s'efforcent d'accélérer le traitement des transactions. Le mécanisme de consensus de preuve de travail (PoW) utilisé par Bitcoin nécessite d'importantes ressources de calcul.

Le PoW équilibre décentralisation et sécurité, mais pendant les pics de transactions, la vitesse de fonctionnement du réseau peut encore diminuer, entraînant des délais de confirmation de transactions prolongés et des frais accrus.

Depuis de nombreuses années, les développeurs de blockchain recherchent des solutions de scalabilité, mais aucun consensus n'a encore été atteint sur une solution optimale. Les options pour la scalabilité de la couche 1 incluent :

1. Augmenter la taille des blocs pour permettre à chaque bloc de traiter plus de transactions.

2. Modifier le mécanisme de consensus. La prochaine version Ethereum 2.0 adoptera cette approche.

3. Mettre en œuvre le sharding, en partitionnant la base de données.

Améliorer la couche 1 nécessite des efforts considérables. Dans de nombreux cas, tous les utilisateurs du réseau ne seront pas d'accord avec de telles modifications. Cela peut conduire à des divisions au sein de la communauté, voire à des forks durs. Le fork dur qui a conduit à la création de Bitcoin Cash en 2017 en est un exemple.

Témoignage Séparé (SegWit)

Le SegWit (Témoignage Séparé) de Bitcoin est un exemple de solution d'extension de couche 1. Le SegWit augmente le débit de Bitcoin en modifiant la façon dont les données de bloc sont organisées (en retirant les signatures numériques des données de transaction). Cela libère de l'espace dans le bloc, permettant à chaque bloc de traiter plus de transactions sans compromettre la sécurité du réseau. Le SegWit est mis en œuvre par un fork doux rétrocompatible. Cela signifie que les nœuds Bitcoin qui n'ont pas encore été mis à jour pour inclure le SegWit peuvent toujours traiter des transactions.

Qu'est-ce que le sharding de couche 1 ?

Le sharding est une solution d'extension courante de couche 1 qui peut être utilisée pour augmenter le débit des transactions. C'est une technique de partitionnement de base de données qui peut être appliquée au registre distribué de la blockchain. Le réseau, avec les nœuds au-dessus, est divisé en différents shards pour répartir la charge de travail et améliorer la vitesse des transactions. Chaque shard gère une partie de l'activité du réseau, c'est-à-dire que chaque shard a ses propres transactions, ses propres nœuds et ses propres blocs indépendants.

Après le sharding, il n'est plus nécessaire de conserver une copie complète de la blockchain sur chaque nœud. Chaque nœud écrira le travail effectué dans la chaîne principale, partageant en temps réel les données locales, y compris les soldes d'adresse et d'autres paramètres clés.

Comparaison entre la couche 1 et la couche 2

La couche 1 présente certains goulets d'étranglement insurmontables. En raison de limitations techniques, il est difficile, voire presque impossible, d'apporter certaines modifications au réseau principal de la blockchain. Par exemple, Ethereum est en train de passer à un système de preuve d'enjeu (PoS), mais l'ensemble du processus a pris des années.

En raison de problèmes de scalabilité, la couche 1 elle-même n'est pas adaptée pour certains cas d'utilisation. Le processus de transaction sur le réseau Bitcoin est trop long, rendant impossible l'exécution de jeux blockchain sur le réseau. Cependant, les développeurs de jeux peuvent encore vouloir tirer parti de la sécurité et de la décentralisation de la couche 1. Ainsi, la meilleure solution consiste à construire une solution de couche 2 sur ce réseau.

Réseau Lightning

Les solutions de couche 2 construisent sur la couche 1 et dépendent de celle-ci pour effectuer des transactions. Le réseau Lightning en est un exemple célèbre. Pendant les pics de trafic, il faut des heures pour finaliser une transaction sur le réseau Bitcoin. Cependant, le réseau Lightning permet aux utilisateurs d'effectuer des paiements rapides en Bitcoin en dehors de la chaîne principale, puis de soumettre le solde à la chaîne principale plus tard. Cela permet de regrouper les transactions de tous en un seul enregistrement final, économisant ainsi du temps et des ressources.

Exemples de blockchains de couche 1

Nous avons compris ce qu'est la couche 1, maintenant regardons quelques exemples. Les blockchains de couche 1 sont variées et diverses. De nombreuses blockchains soutiennent des cas d'utilisation uniques. Toutes les blockchains ne ressemblent pas à Bitcoin ou Ethereum. Pour résoudre le trilemme de la blockchain, en trouvant un bon équilibre entre sécurité, décentralisation et scalabilité, chaque réseau a ses propres solutions.

Elrond

Elrond est un réseau de couche 1 créé en 2018. Ce réseau utilise la technologie de sharding pour améliorer les performances et la scalabilité. La blockchain Elrond peut traiter plus de 100 000 transactions par seconde. Le protocole de consensus de preuve de participation sécurisée (SPoS) et le sharding d'état adaptatif sont ses deux caractéristiques uniques.

Le sharding d'état adaptatif fait référence à la division ou à la fusion des shards en fonction de l'augmentation ou de la diminution des utilisateurs du réseau. L'architecture globale du réseau, y compris son état et ses transactions, sera partitionnée. Les validateurs seront également affectés à différents shards, réduisant ainsi le risque de prise de contrôle malveillante des shards.

Le jeton natif d'Elrond, EGLD, est utilisé pour régler les frais de transaction, déployer des DApps et récompenser les utilisateurs participant au mécanisme de validation du réseau. En outre, le réseau Elrond a été certifié comme ayant un bilan d'émission de carbone négatif, compensant plus de dioxyde de carbone que les émissions du mécanisme de PoS.

Harmony

Harmony est un réseau de couche 1 utilisant la preuve de participation efficace (EPoS) et la technologie de sharding. Le réseau principal de la blockchain a quatre shards, créant et validant de nouveaux blocs simultanément. Chaque shard fonctionne à son propre rythme, avec des hauteurs de blocs différentes.

Actuellement, Harmony met en œuvre une stratégie de 'finance inter-chaînes' pour attirer les développeurs et les utilisateurs. Le pont inter-chaînes décentralisé reliant Ethereum et Bitcoin joue un rôle clé dans la stratégie de Harmony, permettant aux utilisateurs d'échanger des jetons sans supporter les risques de garde typiques des ponts. Harmony s'appuie sur des organisations autonomes décentralisées (DAO) et des preuves à connaissance nulle pour réaliser sa vision fondamentale d'extension du Web3.

Les chaînes multiples et inter-chaînes semblent être la direction future du DeFi (finance décentralisée), rendant les services de pont de Harmony plus attrayants pour les utilisateurs. L'infrastructure des jetons non fongibles, les outils DAO et les ponts entre protocoles sont des domaines d'intérêt majeur pour Harmony.

Son jeton natif, ONE, est utilisé pour payer les frais de transaction du réseau. Les utilisateurs peuvent également staker des jetons pour participer au mécanisme de consensus et à la gouvernance de Harmony. Les validateurs participant avec succès recevront des récompenses de blocs et des frais de transaction.

Celo

Celo est un réseau de couche 1 créé en 2017 à partir d'un fork de Go Ethereum. Depuis le fork, le réseau a subi plusieurs changements majeurs, notamment la mise en œuvre du PoS et l'activation d'un système d'adresses unique. L'écosystème Web3 de Celo comprend des finances décentralisées, des jetons non fongibles et des solutions de paiement. Le réseau a confirmé plus de 100 millions de transactions. Sur Celo, tout le monde peut utiliser un numéro de téléphone ou une adresse e-mail comme clé publique. Faire fonctionner une blockchain ne nécessite pas de matériel spécial, un ordinateur standard peut suffire.

Le jeton principal de Celo, CELO, est un jeton d'utilité standard utilisé pour la protection, les transactions et les récompenses. Le réseau utilise également cUSD, cEUR et cREAL comme stablecoins. Ces jetons sont générés par les utilisateurs, et le mécanisme d'ancrage stable est similaire à celui du jeton DAI de MakerDAO. De plus, les transactions effectuées avec les stablecoins de Celo peuvent être réglées avec tout autre actif de Celo.

La volatilité du marché des cryptomonnaies et la difficulté d'accès peuvent dissuader de nombreuses personnes, tandis que le système d'adresses et les stablecoins de Celo visent à améliorer la commodité pour promouvoir les cryptomonnaies.

THORChain

THORChain est une plateforme d'échange décentralisée (DEX) inter-chaînes sans autorisation. Ce réseau de couche 1 est construit sur Cosmos SDK et vérifie les transactions via le mécanisme de consensus Tendermint. L'objectif principal de THORChain est d'atteindre une liquidité inter-chaînes décentralisée, en évitant les processus d'ancrage ou d'emballage d'actifs, permettant ainsi aux investisseurs inter-chaînes de ne pas supporter les risques supplémentaires que ces deux méthodes impliquent.

En cours d'exécution, THORChain joue le rôle de gestionnaire de coffre-fort, en réglementant les dépôts et les retraits, créant ainsi une liquidité décentralisée et éliminant les intermédiaires centralisés. RUNE est le jeton natif de THORChain, utilisé pour payer les frais de transaction, participer à la gouvernance, valider les transactions et protéger la sécurité du réseau.

Le modèle de market maker automatisé (AMM) de THORChain utilise RUNE comme monnaie de base, permettant aux utilisateurs d'échanger RUNE contre tout autre actif pris en charge. Dans une certaine mesure, le fonctionnement du projet ressemble à celui d'Uniswap inter-chaînes, où RUNE agit comme l'actif de règlement et de sécurité du pool de liquidité.

Kava

Kava est une blockchain de couche 1 qui combine la vitesse et l'interopérabilité de Cosmos avec le soutien des développeurs d'Ethereum. Le réseau Kava utilise une architecture de 'chaînes communes', caractérisée par la fourniture de chaînes distinctes pour les environnements de développement EVM et Cosmos SDK. Avec le support IBC sur les chaînes communes de Cosmos, les applications décentralisées déployées par les développeurs peuvent fonctionner sans friction entre les écosystèmes de Cosmos et d'Ethereum.

Kava utilise un mécanisme de consensus PoS Tendermint pour offrir une grande scalabilité aux applications sur les chaînes communes EVM. Le réseau Kava est soutenu par KavaDAO, et les mécanismes d'incitation des développeurs en chaîne publique récompensent les cent premiers projets sur chaque chaîne commune en fonction de leur utilisation.

Kava prend en charge deux types de jetons : le jeton d'utilité natif et le jeton de gouvernance KAVA, ainsi qu'un stablecoin USDX ancré au dollar. KAVA est utilisé pour payer les frais de transaction, et les validateurs peuvent staker des jetons pour générer un consensus réseau. Les utilisateurs peuvent déléguer leurs jetons KAVA stakés à des validateurs pour gagner une partie des KAVA émis. Les stakers et les validateurs peuvent également voter sur des propositions de gouvernance pour décider des paramètres du réseau.

IoTeX

IoTeX, créé en 2017, est un réseau de couche 1 axé sur l'intégration de la blockchain et de l'Internet des objets. Les utilisateurs d'IoTeX peuvent contrôler les données générées par les appareils, permettant aux machines de soutenir des DApps, des actifs et des services. Les informations personnelles des utilisateurs ont une certaine valeur, et gérer ces informations via la blockchain peut garantir leur sécurité.

IoTeX combine logiciel et matériel tout en offrant une nouvelle solution pour contrôler la confidentialité et les données sans sacrifier l'expérience utilisateur. Les utilisateurs peuvent utiliser un système appelé MachineFi pour gagner des actifs numériques grâce à des données du monde réel.

IoTeX a lancé deux produits matériels notables : Ucam et Pebble Tracker. Ucam est une caméra de sécurité domestique avancée permettant aux utilisateurs de surveiller leur maison de n'importe où tout en garantissant la confidentialité des données. Pebble Tracker est un système de positionnement global intelligent prenant en charge 4G, capable de suivre non seulement les données GPS, mais aussi les données environnementales en temps réel, telles que la température, l'humidité et la qualité de l'air.

En ce qui concerne l'architecture de la blockchain, plusieurs protocoles de couche 2 sont basés sur IoTeX. La blockchain fournit des outils pour créer des réseaux personnalisés utilisant IoTeX pour la validation finale. Ces chaînes peuvent également interagir et partager des informations via IoTeX. Le jeton d'IoTeX, IOTX, est utilisé pour payer les frais de transaction, le staking, la gouvernance et la validation du réseau.

Conclusion

L'écosystème blockchain d'aujourd'hui comprend plusieurs réseaux de couche 1 et protocoles de couche 2. Bien qu'il soit facile de se perdre, il est simple de comprendre l'architecture globale dès lors que l'on maîtrise les concepts fondamentaux. Cela est particulièrement utile lors de l'examen de nouveaux projets blockchain, en particulier ceux axés sur l'interopérabilité des réseaux et les solutions inter-chaînes.