À mesure que la crypto et la blockchain gagnent en popularité, le nombre d'utilisateurs et de transactions augmente également. Cependant, la scalabilité a toujours été un défi pour la blockchain, malgré son potentiel révolutionnaire. Les réseaux blockchain publics, très décentralisés et sécurisés, ont souvent du mal à atteindre un débit élevé, d'où le « trilemme de la blockchain ». Celui-ci affirme qu'un système décentralisé ne peut atteindre que deux des trois critères : décentralisation, sécurité et scalabilité.
Heureusement, des milliers de passionnés et d'experts travaillent sur des solutions de mise à l'échelle. Certaines visent la couche 1, l'architecture de la blockchain principale, tandis que d'autres se concentrent sur des protocoles de couche 2 qui fonctionnent au‑dessus du réseau sous-jacent. Ces solutions ont pour but d'augmenter la capacité des blockchains à croître et à répondre à une demande croissante.
Cet article vise à aider les lecteurs à comprendre les différences entre les blockchains de couche 1 et de couche 2, ainsi que les différentes solutions de scalabilité disponibles. Il n'est pas rare que les utilisateurs ne sachent pas s'ils utilisent une chaîne de couche 1 ou de couche 2, car il existe de nombreuses blockchains et cryptomonnaies. Bien qu'il puisse être tentant d'ignorer les détails techniques et de se concentrer sur les avantages de la technologie blockchain, il est important de comprendre le système dans lequel vous investissez ou que vous utilisez.
La couche 1 et la couche 2 sont deux termes utilisés pour décrire différents niveaux d'un réseau blockchain. La couche 1, aussi appelée couche de base, est la structure principale de l'architecture blockchain, avec des exemples comme Bitcoin, Ethereum et Solana. En revanche, la couche 2 fait référence à des réseaux construits au‑dessus d'autres blockchains, comme le Lightning Network qui fonctionne sur Bitcoin.
Les améliorations de la scalabilité d'un réseau blockchain peuvent être classées en deux solutions : couche 1 et couche 2. Une solution de couche 1 modifie directement les règles et les mécanismes de la blockchain d'origine, tandis qu'une solution de couche 2 utilisera un réseau externe, parallèle, pour faciliter les transactions hors de la chaîne principale. Que vous utilisiez une blockchain de couche 1 ou de couche 2, il vaut la peine de prendre le temps de comprendre le système dans lequel vous investissez ou que vous utilisez.
Dans le contexte de la technologie blockchain, la couche 1 fait référence au réseau principal, tandis que la couche 2 désigne des réseaux secondaires pouvant améliorer la capacité globale du système. Pour mieux comprendre ce concept, imaginez qu'une nouvelle autoroute soit construite entre une grande ville et sa banlieue en forte croissance. À mesure que le trafic augmente et que les embouteillages deviennent fréquents, le temps de trajet entre les points A et B peut fortement augmenter.
Pour aider les usagers à se déplacer plus rapidement, les autorités peuvent envisager diverses solutions sans modifier l'infrastructure principale. Par exemple, construire des routes de desserte supplémentaires ou lancer une ligne de tramway le long de l'autoroute. De la même manière, les solutions de couche 2 sont des réseaux externes qui peuvent faciliter les transactions hors du réseau principal, augmentant ainsi la capacité globale. Toutefois, contrairement à l'ajout de voies sur l'autoroute, les solutions de couche 2 sont souvent plus pratiques et moins coûteuses.
Les blockchains de couche 1, telles que Bitcoin, Ethereum et Solana, servent de couches de base qui traitent les transactions pour leurs écosystèmes et disposent de cryptomonnaies natives. Ces monnaies sont couramment utilisées pour payer les frais et offrir des utilités plus larges. En revanche, les solutions de scalabilité de couche 2, comme Polygon pour Ethereum, fonctionnent au‑dessus de la blockchain principale et envoient des mises à jour régulières via des points de contrôle.
La capacité de débit est un facteur essentiel à prendre en compte lors de l'évaluation d'une blockchain. Cette métrique mesure la rapidité et l'efficacité avec lesquelles les transactions peuvent être traitées et enregistrées dans un laps de temps donné. À mesure que le nombre d'utilisateurs augmente et que les transactions simultanées se multiplient, les blockchains de couche 1 peuvent devenir plus lentes et plus coûteuses à utiliser, en particulier celles reposant sur des mécanismes de preuve de travail plutôt que de preuve d'enjeu.
En matière de réseaux de couche 1 confrontés à des problèmes de scalabilité, Bitcoin et Ethereum sont de bons exemples. Les deux réseaux utilisent un modèle de consensus distribué, selon lequel toutes les transactions doivent être vérifiées par plusieurs nœuds avant d'être validées. Les nœuds rivalisent pour résoudre un puzzle computationnel, et les mineurs récompensés le sont en cryptomonnaie native. Bien que cela garantisse l'exactitude des données enregistrées, cela peut entraîner une congestion du réseau lors des périodes de forte activité. En conséquence, les utilisateurs peuvent subir des temps de confirmation plus longs et des frais de transaction plus élevés.
Une façon d'augmenter la capacité des blockchains de couche 1 consiste à passer de la preuve de travail (Proof of Work) à la preuve d'enjeu (Proof of Stake). Cependant, les avis sur les avantages et les conséquences à long terme de cette approche varient au sein de la communauté crypto.
L'équipe de développement d'un projet introduit généralement des solutions de scalabilité sur les réseaux de couche 1. Ces solutions peuvent nécessiter que le réseau subisse un hard fork ou un soft fork, selon les changements apportés. Les solutions rétrocompatibles, comme la mise à jour SegWit de Bitcoin, peuvent être mises en œuvre avec un minimum de perturbations. En revanche, des modifications plus importantes, comme l'augmentation de la taille des blocs de Bitcoin à 8 Mo, exigent un hard fork, qui crée deux versions de la blockchain.
Une autre option pour augmenter le débit du réseau est le sharding. Ce processus partitionne les opérations d'une blockchain en plusieurs sections plus petites qui peuvent traiter les données simultanément, ce qui est plus efficace que le traitement séquentiel des données.
Les solutions de couche 2 reposent sur des réseaux secondaires qui fonctionnent en parallèle ou indépendamment de la chaîne principale.
Un type de rollup moins gourmand en ressources, appelé rollup à connaissance zéro (zero-knowledge rollup), regroupe les transactions de couche 2 hors chaîne et les soumet comme une seule transaction sur la chaîne principale. Ce système utilise des preuves de validité pour vérifier l'intégrité des transactions, et les actifs sont conservés sur la chaîne d'origine via un contrat intelligent de pont. Le contrat intelligent confirme que le rollup fonctionne comme prévu, offrant ainsi la sécurité du réseau initial.
Une hypothèse de confiance est nécessaire pour utiliser les sidechains, qui sont des réseaux blockchain séparés avec leurs propres validateurs. Contrairement à d'autres solutions de couche 2, le contrat de pont sur la chaîne principale ne vérifie pas la validité des transactions de la sidechain. Ainsi, l'utilisateur doit faire confiance au bon fonctionnement du réseau de la sidechain, car celui-ci a le contrôle des actifs sur la chaîne d'origine.
Les transactions hors chaîne peuvent être exécutées dans un canal d'état, qui est un système de communication bilatéral entre parties isolant une section de la blockchain et la reliant à un canal de transactions hors chaîne. Cela s'obtient généralement via un contrat intelligent préétabli ou une multisignature. Les transactions ou groupes de transactions sont ensuite traités hors chaîne, et les informations transactionnelles ne sont pas immédiatement soumises au registre distribué sous‑jacent, appelé chaîne principale. Une fois toutes les transactions terminées, l'état final du canal est soumis à la blockchain pour authentification. Cette approche accélère les temps de transaction et améliore la capacité globale du réseau. Le Lightning Network de Bitcoin et Raiden d'Ethereum comptent parmi les solutions basées sur des canaux d'état.
Les solutions de couche 2 dépendent de réseaux secondaires qui fonctionnent soit en parallèle, soit indépendamment de la chaîne principale. Les blockchains imbriquées sont l'un de ces types. Dans ce système, un ensemble de chaînes secondaires est construit au‑dessus de la blockchain parentale. Ces chaînes respectent les règles et conditions établies par la chaîne mère. La responsabilité de la chaîne principale se limite à la résolution des conflits lorsque cela est nécessaire, tandis que les chaînes « enfants » gèrent le travail quotidien. Après avoir traité les transactions, elles renvoient les informations traitées à la chaîne principale. Le projet Plasma d'OmiseGO est un exemple de solution de blockchain imbriquée de couche 2.
Les solutions de couche 1 et de couche 2 présentent chacune leurs avantages et inconvénients. Si la couche 1 peut être la plus efficace pour des améliorations importantes du protocole, elle requiert que les validateurs acceptent les changements via un hard fork. Les validateurs peuvent hésiter à le faire, comme on l'a vu lors du passage de la preuve de travail à la preuve d'enjeu.
La couche 2 offre une méthode plus rapide pour améliorer la scalabilité, mais elle comporte le risque de perdre une partie de la sécurité apportée par la blockchain d'origine. La sécurité et la résilience de réseaux comme Ethereum et Bitcoin sont bien établies, et les utilisateurs comptent sur elles pour leur protection. Toutefois, migrer vers la couche 2 implique de compter sur l'équipe et le réseau pour l'efficacité et la sécurité.
Les solutions de couche 2 pourraient ne pas être nécessaires à l'avenir si les blockchains de couche 1 améliorent leur scalabilité. Bien que certaines blockchains existantes progressent, il pourrait falloir beaucoup de temps pour que les systèmes majeurs résolvent leurs problèmes de scalabilité, et le succès n'est pas garanti. Les blockchains de couche 1 sont plus susceptibles de se concentrer sur l'amélioration de leur sécurité, tandis que les réseaux de couche 2 proposent des services ciblés pour des cas d'usage spécifiques. Malgré cela, des chaînes établies comme Ethereum resteront probablement en bonne place à court terme, grâce à leurs vastes communautés d'utilisateurs et de développeurs. En raison de son grand nombre de validateurs décentralisés et de sa réputation fiable, Ethereum offre une base solide pour des solutions de couche 2 ciblées.
La recherche d'une meilleure scalabilité dans le monde crypto a donné lieu à deux principales stratégies : améliorer la couche 1 et introduire des solutions de couche 2. Si vous possédez un portefeuille crypto diversifié, il est probable que vous déteniez déjà des actifs sur des réseaux de couche 1 et de couche 2. Maintenant que vous comprenez mieux leurs différences et les méthodes de scalabilité qu'ils proposent, vous pouvez mieux appréhender leurs rôles.