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La première couche comprend les principaux réseaux tels que Bitcoin, BNB et Ethereum et leur infrastructure sous-jacente. Les blockchains de couche 1 sont capables de valider et d'effectuer des transactions sans l'intervention d'un autre réseau. Le développement de la blockchain Bitcoin a montré qu’il est assez difficile d’améliorer l’évolutivité des réseaux de couche 1. En guise de solution, les développeurs ont créé des protocoles de couche 2 qui s'appuient sur la sécurité et le consensus du réseau de couche 1. Lightning Network est un exemple de protocole de couche 2. Il permet aux utilisateurs d’effectuer librement des transactions sans enregistrer d’informations sur la blockchain publique.

Introduction

Layer One et Layer Two sont des termes qui aident à comprendre l'architecture de diverses blockchains, projets et outils de développement. Pour comprendre le lien entre Polygon et Ethereum ou Polkadot et ses parachains, il est nécessaire d’étudier les différentes couches de la blockchain.

Quel est le premier niveau

Les réseaux de couche 1 sont les principales blockchains, parmi lesquelles BNB Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC) et Solana. Ils sont classés au premier niveau car ils constituent les principaux réseaux de leur écosystème. En plus d'elles, il existe également des solutions hors chaîne - des blockchains de deuxième niveau construites au-dessus des principales.

En d’autres termes, le protocole de couche 1 traite et finalise les transactions sur sa propre blockchain. Il dispose également d’un jeton natif utilisé pour payer les frais de transaction.

Mise à l'échelle de niveau 1

Un problème courant avec les réseaux de couche 1 est l’incapacité à évoluer. Bitcoin et d’autres blockchains majeures ont du mal à traiter les transactions pendant les périodes de forte demande. En effet, Bitcoin utilise un mécanisme de consensus Proof of Work (PoW), qui nécessite des ressources informatiques importantes.

Bien que la preuve de travail assure la décentralisation et la sécurité, elle ralentit souvent le réseau lorsque le volume de transactions devient trop important. En conséquence, cela entraîne une augmentation des délais de confirmation des transactions et une augmentation des frais de commission.

Les développeurs de blockchain travaillent depuis de nombreuses années sur des moyens d’augmenter l’évolutivité, mais ne sont pas encore parvenus à une solution commune. Les solutions possibles pour la mise à l’échelle de niveau un incluent :

1. Augmenter la taille du bloc pour traiter plus de transactions dans chaque bloc.

2. Modifications du mécanisme de consensus, comme dans la prochaine mise à jour Ethereum 2.0.

3. Utilisation du sharding – une forme de division de base de données.

La mise en œuvre des améliorations du premier niveau est assez difficile, car tous les utilisateurs du réseau ne les accepteront pas. Cela pourrait conduire à une scission de la communauté ou à un hard fork, comme cela s’est produit avec Bitcoin et Bitcoin Cash en 2017.

SegWit

Un exemple de solution pour faire évoluer les réseaux de couche 1 est une mise à jour du protocole SegWit. Il a réussi à augmenter le débit de Bitcoin en modifiant la façon dont les données de bloc sont organisées (en éliminant les signatures numériques pour la saisie des transactions). La mise à jour a libéré de l'espace pour les transactions en blocs sans affecter la sécurité du réseau. SegWit a été implémenté via un soft fork rétrocompatible. Cela signifie que même les nœuds Bitcoin qui n’ont pas encore été mis à niveau sont capables de traiter des transactions.

Qu’est-ce que le partitionnement de niveau 1 ?

Sharding est une solution de mise à l'échelle de couche 1 populaire utilisée pour augmenter le débit des transactions. Il s'agit d'une forme de partitionnement de base de données qui peut être appliquée aux registres distribués blockchain. Pour répartir la charge de travail et augmenter la vitesse des transactions, le réseau et ses nœuds sont divisés en différents fragments. Chaque fragment gère un sous-ensemble de l'activité réseau, c'est-à-dire qu'il possède ses propres transactions, nœuds et blocs séparés.

Le partage élimine le besoin pour les nœuds de stocker une copie complète de l'intégralité de la blockchain. Au lieu de cela, chaque nœud rapporte à la chaîne principale le travail effectué en partageant l'état des données locales, y compris l'équilibre des adresses et d'autres mesures clés.

Premier niveau et deuxième niveau

Le premier niveau présente certaines limitations technologiques qui sont presque impossibles à contourner dans la blockchain principale. Par exemple, Ethereum prévoit une mise à niveau vers Proof of Stake (PoS), mais le processus a pris des années à se développer.

Certains cas d'utilisation ne sont tout simplement pas compatibles avec la première couche en raison de problèmes d'évolutivité. Par exemple, Bitcoin n’est pas adapté aux jeux blockchain en raison de ses longs délais de transaction. Cependant, le jeu peut toujours utiliser la sécurité et la décentralisation du premier niveau. Cela nécessite simplement de créer une solution de couche 2 au-dessus du réseau principal.

Réseau Lightning

Les solutions de deuxième niveau s'appuient sur la première couche et l'utilisent pour effectuer des transactions. Un exemple célèbre est le Lightning Network. Pendant les périodes de forte demande, le traitement des transactions sur le réseau Bitcoin peut prendre plusieurs heures. Le Lightning Network, quant à lui, permet aux utilisateurs d’effectuer des paiements Bitcoin rapides en dehors du réseau principal en y transférant uniquement le solde final. Essentiellement, la mise à jour consolide toutes les transactions en un seul enregistrement final, économisant ainsi du temps et des ressources.

Exemples de blockchains de niveau 1

Examinons quelques exemples de blockchains de couche 1. Il en existe de nombreuses variétés et nombre d’entre elles ont des cas d’utilisation uniques. Ils ne se limitent pas à Bitcoin et Ethereum, chaque réseau abordant différemment les questions de décentralisation, de sécurité et d’évolutivité.

Elrond

Elrond est un réseau de couche 1 fondé en 2018 qui utilise le partitionnement pour améliorer les performances et l'évolutivité. La blockchain Elrond peut traiter plus de 100 000 transactions par seconde (TPS). Ses deux fonctionnalités uniques sont le protocole de consensus Secure Proof of Stake (SPoS) et la technologie Adaptive State Sharding.

Fonctionnalité Adaptive State Sharding - fractionnement et fusion de fragments à mesure que le nombre d'utilisateurs diminue et augmente. L'ensemble de l'architecture réseau utilise le partitionnement, y compris son état et ses transactions. Les validateurs se déplacent entre les fragments, empêchant ainsi leur abus.

EGLD est le jeton natif du réseau, utilisé pour les frais de transaction, le déploiement des DApps et les récompenses du validateur. De plus, le réseau Elrond est certifié Carbon Negative car il compense les émissions de CO2 de son mécanisme PoS.

Harmonie

Harmony est un réseau de couche 1 avec un mécanisme de consensus Effective Proof of Stake (EPoS) et une prise en charge du sharding. Le réseau principal de cette blockchain se compose de quatre fragments, chacun créant et vérifiant de nouveaux blocs en parallèle. Chaque fragment conserve sa propre vitesse, c'est-à-dire qu'ils peuvent tous avoir des hauteurs de bloc différentes.

Pour attirer les développeurs et les utilisateurs, Harmony utilise un modèle financier inter-chaînes. Les ponts sans confiance avec Ethereum (ETH) et Bitcoin jouent un rôle clé en permettant aux utilisateurs d'échanger des jetons sans les risques associés aux ponts. Harmony prévoit de faire évoluer le Web3 via des organisations autonomes décentralisées (DAO) et des preuves sans connaissance.

Harmony gagne en popularité parmi les utilisateurs car il devient clair que l'avenir de la DeFi (finance décentralisée) réside dans les capacités multi- et inter-chaînes. Ce réseau se concentre principalement sur l'infrastructure NFT, les outils DAO et les ponts inter-protocoles.

Son token natif ONE est utilisé pour payer les frais de transaction. Il peut également être mis en jeu pour participer au mécanisme de consensus et à la gouvernance d’Harmony. Pour ces actions, les validateurs de réseau reçoivent des récompenses globales et des frais de transaction.

Front

Celo est un réseau de couche 1 créé à la suite du fork Go Ethereum (Geth) en 2017. Cependant, des changements importants y ont été apportés, notamment l'introduction du PoS et d'un système d'adresse unique. L'écosystème Celo Web3 comprend DeFi, NFT et solutions de paiement avec plus d'une centaine de millions de transactions confirmées. Les utilisateurs de Celo peuvent utiliser un numéro de téléphone ou une adresse e-mail comme clé publique. La blockchain fonctionne facilement sur des ordinateurs standards et ne nécessite aucun matériel spécial.

CELO est un jeton utilitaire utilisé pour payer les transactions, assurer la sécurité et les récompenses. Le réseau Celo propose également des pièces stables générées par les utilisateurs, cUSD, cEUR et cREAL. Leurs liaisons sont maintenues par un mécanisme similaire au DAI de MakerDAO. Cependant, les transactions avec les stablecoins Celo peuvent être payées avec n’importe quel autre actif Celo.

Le système d’adresse CELO et les stablecoins visent à accroître l’accessibilité du réseau pour les nouveaux utilisateurs qui pourraient être intimidés par la volatilité du marché des cryptomonnaies.

Chaîne THOR

THORChain est un échange inter-chaînes décentralisé public (DEX). Il s'agit d'un réseau de première couche construit à l'aide du SDK Cosmos. THORChain utilise également le mécanisme de consensus Tendermint pour valider les transactions. L'objectif principal de THORChain est de fournir des liquidités inter-chaînes décentralisées sans avoir besoin de lier ou de regrouper des actifs. Le réseau est populaire auprès des investisseurs inter-chaînes, car la nécessité de lier et d'emballer les pièces comporte un risque supplémentaire.

Essentiellement, THORChain agit comme un gestionnaire de coffre-fort qui contrôle les dépôts et les retraits. Cela contribue à créer une liquidité décentralisée et à éliminer les intermédiaires centralisés. RUNE est le jeton natif de THORChain, utilisé pour les frais de transaction, la gouvernance, la sécurité et la vérification.

Le modèle AMM (Automatic Market Maker) de THORChain utilise RUNE comme paire de base, permettant au jeton d'être échangé contre tout autre actif pris en charge. À certains égards, le projet fonctionne comme une chaîne croisée Uniswap, RUNE servant de règlement et d'actif refuge pour les pools de liquidités.

Kava

Kava est une blockchain de couche 1 qui combine la vitesse et la compatibilité de Cosmos avec le support développeur d'Ethereum. Kava Network dispose d'une blockchain distincte pour les environnements de développement EVM et Cosmos SDK. La prise en charge d'IBC dans la chaîne Cosmos permet aux développeurs de déployer des applications décentralisées pour interopérer de manière transparente entre les écosystèmes Cosmos et Ethereum.

Kava utilise le mécanisme de consensus Tendermint PoS pour fournir une puissante évolutivité des applications au sein de la chaîne EVM. Le réseau Kava, financé par KavaDAO, propose également des incitations ouvertes aux développeurs en chaîne, conçues pour récompenser les cent meilleurs projets de chaque chaîne en fonction de leur utilisation.

Ce réseau possède KAVA, un jeton natif qui agit comme un jeton utilitaire et un jeton de gouvernance, ainsi qu'un stablecoin USDX indexé sur le dollar américain. KAVA est utilisé pour payer les frais de transaction et mettre en jeu des actifs afin de parvenir à un consensus sur le réseau. Les utilisateurs peuvent déléguer le KAVA jalonné aux validateurs pour recevoir une part de l'approvisionnement en KAVA. Les acteurs et les validateurs peuvent également voter sur les propositions de gouvernance qui déterminent les paramètres du réseau.

IoTeX

IoTeX est un réseau de couche 1 fondé en 2017 dans le but de combiner la blockchain avec l'Internet des objets. Il donne aux utilisateurs le contrôle des données générées par leurs appareils, leur permettant d'utiliser « des DApp, des actifs et des services soutenus par une machine ». Le mécanisme du réseau assure le stockage et la sécurité des informations de ses utilisateurs.

La combinaison du matériel et des logiciels IoTeX a permis le développement d'une nouvelle solution pour une gestion efficace de la confidentialité et des données. Le système résultant pour dériver des actifs numériques à partir de données réelles s’appelle MachineFi.

IoTeX a publié deux produits matériels utiles appelés Ucam et Pebble Tracker. Ucam est une caméra de sécurité domestique avancée qui vous permet de surveiller ce qui se passe dans votre maison de n'importe où et en toute confidentialité. Pebble Tracker est un GPS intelligent 4G avec fonctionnalité de suivi et de contrôle. Il suit non seulement les données GPS, mais également les conditions météorologiques en temps réel, notamment la température, l'humidité et la qualité de l'air.

IoTeX dispose de plusieurs protocoles de couche 2 construits dessus. La blockchain fournit les outils nécessaires pour créer des réseaux personnalisés qui utilisent l'IoT pour leur réalisation. Ces chaînes peuvent également interagir entre elles et échanger des informations via IoTeX. Les développeurs peuvent facilement créer une nouvelle sous-chaîne pour répondre aux besoins spécifiques d'un appareil IoT. Les pièces IoTeX appelées IOTX sont utilisées pour payer les frais de transaction, le jalonnement, la gouvernance et la validation du réseau.

Résumé

L'écosystème blockchain moderne dispose de plusieurs réseaux de couche 1 et de protocoles de couche 2. Il est facile de s'y perdre, mais une fois que vous aurez compris leurs principes, il sera plus facile de comprendre leur structure. Ces connaissances peuvent être utiles lors de l’exploration de nouveaux projets blockchain, en particulier lorsqu’ils impliquent l’interopérabilité des réseaux et des solutions inter-chaînes.