La couche 2 (L2) est un terme courant parmi les natifs de la cryptographie, mais le concept peut prêter à confusion pour de nombreuses personnes, en particulier celles qui viennent de rejoindre l'industrie.
Il s'agit d'un nom générique utilisé pour décrire des solutions construites sur un réseau de base, communément appelé couche 1 (L1) ou réseau principal (Mainnet). Cela signifie que L2 ne peut pas exister sans la couche de base, ce qui rend essentiel d'avoir d'abord une connaissance de base de L1 avant d'en apprendre davantage sur L2.
Couche 1 expliquée
Alors, qu’est-ce que la couche 1 ? Il s’agit du réseau de base et de l’infrastructure sous-jacente d’une plateforme blockchain. Le réseau principal est chargé de valider et de finaliser toutes les transactions en chaîne sans dépendre d'un autre réseau. Cela signifie que la couche de base définit la règle de l'écosystème. Les protocoles L1 disposent également de jetons natifs utilisés pour les frais de transaction ou les frais de gaz.
Chaque réseau de base dispose de son propre mécanisme permettant aux nœuds de parvenir à un consensus, tel que la preuve de travail (PoW) et la preuve de participation (PoS). Cependant, il existe un concept très courant dans l’industrie connu sous le nom de trilemme de la blockchain, selon lequel un réseau peut atteindre deux des trois objectifs principaux – la sécurité, l’évolutivité et la décentralisation – mais pas les trois ensemble. Cela a été popularisé par le co-fondateur d’Ethereum, Vitalik Buterin.
Les blockchains de couche 1 telles que Bitcoin et Ethereum se concentrent sur la décentralisation et la sécurité tout en sacrifiant l'évolutivité – la capacité à gérer de nombreuses transactions. C'est là qu'interviennent les protocoles de couche 2. Les développeurs créent des solutions L2 sur L1 pour résoudre les problèmes d'évolutivité.
Qu'est-ce que la couche 2 et comment fonctionne-t-elle ?
Les protocoles de couche 2 sont des solutions construites sur un réseau de base pour aider à faire évoluer les transactions et les données. L2 sert d'extension ou de cadre secondaire pour leurs réseaux principaux respectifs.
Alors, comment ça marche? Les réseaux de couche 2 traitent eux-mêmes les transactions en gros lots avant de soumettre la preuve des transactions à la couche de base. Ce processus est communément appelé mise à l’échelle « hors chaîne », et il enlève une charge considérable au réseau de base.
L1 se concentre sur la sécurité, la décentralisation et la disponibilité des données, tandis que L2 gère l'évolutivité. Cela rend l’ensemble de l’écosystème blockchain plus évolutif puisque le réseau de base est moins encombré. Donc en gros, c’est un travail d’équipe.
Couche 2 vs sidechains
Les solutions de couche 2 et les sidechains sont conçues pour aider leurs principaux réseaux à évoluer plus rapidement. Alors que L2 est construit au-dessus de sa chaîne de base, une sidechain fonctionne en parallèle en tant que chaîne indépendante compatible EVM interagissant avec le réseau principal via des ponts.
La principale différence entre les protocoles de couche 2 et les sidechains est que L2 hérite de la sécurité du réseau principal, tandis que les sidechains peuvent adopter leur propre sécurité ou celle d'autres protocoles. Ainsi, les sidechains ne sont techniquement pas considérées comme des solutions L2.
Il est intéressant de noter que des projets tels que Polygon Network combinent plusieurs technologies L2 et sidechain pour rendre les transactions plus rapides et moins chères.
Avantages des réseaux de couche 2
Évolutivité : l'évolutivité concerne le débit et la vitesse des transactions. En d’autres termes, cela garantit que des transactions plus élevées sont traitées par seconde avec une exécution plus rapide. De nombreux réseaux de base préfèrent sacrifier l'évolutivité au profit de la décentralisation ou de la sécurité, ce qui entraîne une congestion lors d'une utilisation intensive du réseau.
Les réseaux de couche 2 résolvent ce problème car ils aident les écosystèmes blockchain à évoluer sans compromettre la sécurité ou la décentralisation.
Frais réduits : comme mentionné précédemment, L2 regroupe plusieurs transactions et les soumet au réseau principal en une seule transaction. Cela contribue à réduire les frais de transaction, rendant la couche de base moins chère et plus rapide.
Maintenir la sécurité : la sécurité et la décentralisation sont au cœur des objectifs des réseaux de couche 1. Étant donné que les chaînes de couche 2 sont construites par-dessus, les utilisateurs peuvent bénéficier de la sécurité de la blockchain principale.
Inconvénients des réseaux de couche 2
Réduction de la liquidité : la liquidité est un aspect important du marché de la cryptographie. Les réseaux de couche 2 peuvent réduire la liquidité de leurs blockchains principales, qui doivent être robustes et liquides à tout moment.
Peut nécessiter plusieurs comptes : lorsque plusieurs solutions L2 sont construites au-dessus d'un réseau, le L1 et ses différentes applications nécessiteront davantage de ponts pour assurer une communication fluide entre les deux couches. Cela signifie que les utilisateurs finaux devront souvent créer plusieurs comptes pour transférer des fonds entre les différents protocoles. Le processus peut être intimidant, d’autant plus que les utilisateurs doivent suivre à tout moment le mouvement de leurs actifs.
Problèmes de sécurité : bien qu’il s’agisse d’une question de mise en œuvre, l’année dernière, plusieurs solutions de transition ont été piratées, ce qui a compromis des centaines de millions de crypto-monnaies.
Types de solutions de couche 2
Il existe différents types de technologies de couche 2 qui fournissent des solutions de mise à l'échelle pour les réseaux blockchain, permettant ainsi à de nombreuses personnes d'utiliser des protocoles de couche 1 tels que Bitcoin et Ethereum pour les transactions quotidiennes.
Les solutions de mise à l'échelle de couche 2 les plus populaires incluent les Rollups, centrés sur Ethereum, tandis que le Bitcoin Lightning Network s'efforce d'augmenter l'évolutivité de Bitcoin.
Cumuls
Rollup est un système de couche 2 populaire qui fait évoluer le réseau principal Ethereum et d'autres blockchains. Alors, comment ça marche?
Les rollups sont des contrats intelligents réguliers qui relaient les données entre la couche 1 et la couche 2. Ils aident la blockchain à évoluer en transférant des transactions et des données en masse de la couche de base vers la L2. Une fois les transactions traitées sur la couche 2, les cumuls renvoient les données de transaction sur le réseau principal pour stockage.
En plus de faire évoluer la couche de base, les rollups sont conçus pour réduire considérablement les frais de gaz en regroupant ou en « regroupant » des centaines de transactions en une seule transaction avant de la déplacer vers la couche de base. Les frais de transaction sont ensuite partagés par tous les membres du groupe, ce qui les rend moins chers pour chaque utilisateur. Cela permet aux solutions de cumul de réduire les frais de transaction jusqu'à 100 fois par rapport à la couche de base.
De plus, les rollups sont construits au-dessus du L1, ce qui leur permet de tirer leur sécurité de la blockchain principale.
Cela dit, il existe deux types de cumuls : zéro connaissance (ZK) et optimiste. La principale différence réside dans la manière dont ils transfèrent les données de transaction vers le réseau principal.
Cumuls de connaissances zéro
Les cumuls sans connaissance ou les cumuls ZK prennent plusieurs transactions de la couche de base et les traitent hors chaîne, puis renvoient les transactions par lots vers le réseau principal via un contrat intelligent de cumul en chaîne.
Au cours de ce processus, les rollups ZK génèrent une preuve cryptographique appelée SNARK (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) ou STARK (scalable transparent argument of knowledge) envoyée au L1 pour prouver l'exactitude des transactions. Cela permet aux vérificateurs de savoir qu’ils disposent des mêmes informations sans révéler ce qu’ils savent, d’où le nom de connaissance zéro.
Les chaînes de cumul sans connaissance peuvent produire un bloc en une minute tout en traitant jusqu'à 2 000 transactions par seconde. Cela réduit considérablement le coût et le temps nécessaires au traitement des transactions sur la blockchain.
Exemples de protocoles L2 exploitant les cumuls optimistes
Boucle
zkSync
ZKEspace
Aztèque
Cumuls optimistes
Comme les cumuls ZK, les cumuls optimistes traitent de gros volumes de transactions hors chaîne avant de renvoyer les données sur la couche de base.
La principale différence, cependant, est que les cumuls optimistes ne génèrent pas de preuve cryptographique pour prouver l’authenticité des transactions. Au lieu de cela, ils supposent que les transactions sont valides jusqu'à preuve du contraire.
Les cumuls optimistes offrent une fenêtre temporelle appelée période de contestation qui permet à quiconque de contester les résultats des données d'état soumises. Cela peut être fait en calculant un « anti-fraude ». Si la preuve de fraude est confirmée et acceptée, la chaîne de roll-up réexécute la fausse transaction et met à jour les données d'état.
Dans l'ensemble, les cumuls optimistes offrent moins de débit que les cumuls ZK et Plasma (expliqués ci-dessous).
Exemples de protocoles L2 exploitant les cumuls optimistes
Première décision
Optimisme
Réseau Boba
Plasma
Plasma est un cadre de mise à l'échelle Ethereum de couche 2 créé par Vitalik Buterin et Joseph Poon, l'auteur du Bitcoin Lightning Network (expliqué ci-dessous).
Contrairement aux rollups, la structure Plasma combine des contrats intelligents et des arbres Merkle pour créer un nombre illimité de chaînes latérales appelées « chaînes enfants » au-dessus de la chaîne principale Ethereum. Bien que ces chaînes enfants soient de petites copies du réseau principal, elles traitent les transactions hors chaîne avec leur propre mécanisme de consensus pour valider les blocs. Supprimer les transactions de la chaîne principale permet de réduire la congestion et d'améliorer l'évolutivité.
Comme les cumuls optimistes, chaque chaîne enfant de la structure Plasma utilise un système de preuve de fraude pour des raisons de sécurité, avec un délai permettant à quiconque de contester la validité de la transaction.
Il convient de noter que contrairement aux autres sidechains, Plasma hérite de la sécurité d’Ethereum. En effet, la « racine » de chaque bloc de chaîne dans la structure Plasma est publiée sur le réseau principal.
Polygon et OMG sont des exemples de protocoles exploitant la puissance de Plasma sur le réseau Ethereum.
Il convient cependant de noter que Plasma Group (l’organisme de recherche Ethereum) a cessé ses activités et a fait don du reste de ses fonds à Gitcoin pour qu’il soit utilisé sur des cumuls optimistes.
Réseau Lightning Bitcoin
Le Lightning Network (LN) est la solution de mise à l’échelle de couche 2 la plus populaire de Bitcoin. Il a été proposé en 2016 de résoudre les problèmes d’évolutivité du réseau Bitcoin en traitant les lots de transactions à une vitesse fulgurante.
Comme d'autres solutions de mise à l'échelle L2 évoquées ci-dessus, LN prend plusieurs transactions du réseau principal et les traite hors chaîne via des canaux de micropaiement avant de renvoyer les données de transaction.
Bien que le Lightning Network ait été initialement conçu pour faire évoluer Bitcoin, des crypto-monnaies telles que Litecoin et Dogecoin ont également intégré la solution.
Dernières pensées
En résumé, les protocoles de couche 2 sont des solutions évolutives construites sur une blockchain principale pour aider à augmenter la vitesse des transactions et à réduire les coûts. Les chaînes L2 deviennent rapidement la réponse aux problèmes d’évolutivité rencontrés dans les principales blockchains telles que Bitcoin et Ethereum.
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