Layer-1 : Qu'est-ce que c'est et comment ça fonctionne dans la technologie de la blockchain

Les blockchains de couche 1, telles que Bitcoin, BNB Chain ou Ethereum, servent de réseaux fondamentaux soutenant l'ensemble de l'écosystème blockchain. Ces réseaux de base, ainsi que leur infrastructure de base, sont conçus pour valider et finaliser les transactions de manière indépendante, sans avoir recours à l'assistance de réseaux externes. Cependant, l’amélioration de l’évolutivité de ces réseaux de couche 1 présente des défis importants, comme en témoignent les difficultés rencontrées avec Bitcoin.

En réponse à ces problèmes d'évolutivité, les développeurs ont introduit des protocoles de couche 2. Ces protocoles sont construits au-dessus du réseau de couche 1, tirant parti de ses mécanismes de sécurité et de consensus pour fonctionner. Un exemple notable d'une telle solution de couche 2 est le Lightning Network de Bitcoin , qui permet aux utilisateurs d'effectuer des transactions hors chaîne avant de finalement les consolider dans la blockchain principale.

La technologie Blockchain a été transformatrice, introduisant un nouveau paradigme de stockage de données sécurisé et décentralisé. Cela a facilité l’émergence de transactions peer-to-peer sans confiance qui remettent en question les normes établies des systèmes financiers et de gouvernance. La technologie repose sur un grand livre distribué, maintenu à travers un réseau de nœuds (ordinateurs), chacun étant chargé de vérifier et d'enregistrer les nouvelles transactions. Cette architecture multicouche de la technologie blockchain améliore ses fonctionnalités, chaque couche introduisant des fonctionnalités et des capacités supplémentaires. Au cœur de cette architecture se trouve la couche 1, la couche fondamentale qui établit les règles et protocoles de base régissant la blockchain, jetant ainsi les bases du potentiel d'innovation de la technologie.

Qu'est-ce que la couche 1 ?

Les réseaux de couche 1 sont des blockchains fondamentales qui servent de fondement à l'écosystème blockchain plus large, y compris des plateformes bien connues comme Bitcoin (BTC), Ethereum (ETH), BNB Smart Chain (BNB) et Solana . Ces réseaux sont cruciaux car ils traitent et finalisent les transactions au sein de leur propre infrastructure, en utilisant leurs jetons natifs pour faciliter les frais de transaction. Ils sont appelés « couche 1 » car ils constituent le cadre principal au sein de leurs écosystèmes respectifs, ce qui les distingue des solutions supplémentaires telles que les protocoles hors chaînes et de couche 2 conçus pour améliorer les capacités des chaînes principales.

Les blockchains de couche 1 comme Bitcoin et Ethereum fournissent non seulement l'infrastructure essentielle pour le traitement des transactions, mais établissent également un environnement sécurisé pour le développement de réseaux et d'applications blockchain secondaires. Cette couche fondamentale répond au trilemme de la blockchain , un concept introduit par le co-fondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin , équilibrant la sécurité, l'évolutivité et la décentralisation grâce à des mécanismes de consensus uniques tels que la preuve de travail (PoW) et la preuve de participation (PoS) . Cependant, en raison des défis d’évolutivité inhérents à ces réseaux principaux, des solutions de couche 2, telles que Optimism sur Ethereum, ont vu le jour. Ces protocoles de couche 2 exploitent la sécurité et la disponibilité des données de leurs réseaux de couche 1 sous-jacents pour offrir des fonctionnalités étendues sans compromettre la décentralisation ou la sécurité.

À la base, les blockchains de couche 1 agissent comme un grand livre public immuable, enregistrant les transactions via des paires de clés asymétriques liées aux portefeuilles de crypto-monnaie des utilisateurs. Ce traitement des transactions est régi par le mécanisme de consensus distinct de chaque plateforme, qui vérifie et finalise les transactions ou les ventes. Malgré la sécurité et l'infrastructure robustes fournies par les blockchains de couche 1, les problèmes d'évolutivité ont conduit au développement de protocoles de couche 2. Ces protocoles, construits sur la base de couche 1, visent à étendre les fonctionnalités du réseau principal, en offrant des solutions aux défis d'évolutivité tout en s'appuyant sur le réseau de couche 1 pour une sécurité et un consensus fondamentaux.

En résumé, les blockchains de couche 1 sont la pierre angulaire du réseau blockchain, offrant une plate-forme sécurisée et décentralisée pour le traitement des transactions et servant de base à d'autres innovations dans l'espace blockchain. Leur rôle est essentiel dans la maintenance du grand livre distribué et la sécurisation du réseau, les solutions de couche 2 s'appuyant sur cette base pour améliorer l'évolutivité et la fonctionnalité.

Principales caractéristiques de la blockchain de couche 1

La majorité des blockchains bien connues, notamment Bitcoin, Ethereum, Avalanche et Cardano, sont classées dans la catégorie des chaînes de couche 1 (L1) en raison de caractéristiques communes spécifiques. Ces chaînes jouent un rôle fondamental dans la création de la structure et des règles qui définissent l’écosystème blockchain.

Production de blocs : Les blocs, unités fondamentales d'une blockchain, sont produits par des mineurs ou des validateurs. Ces blocs sont des structures de données liées aux blocs précédents et incluent les détails de nombreuses nouvelles transactions, formant un grand livre public connu sous le nom de blockchain. Ce système garantit que chaque transaction est enregistrée et vérifiable.

Finalité de la transaction : Une caractéristique clé des blockchains L1 est la finalité de la transaction, qui garantit qu'une fois qu'une transaction est enregistrée, elle ne peut être ni modifiée ni annulée. Cette finalité se produit exclusivement sur la chaîne L1, garantissant que les transactions sont enregistrées en permanence dans un état irrévocable, bien que le temps nécessaire pour atteindre la finalité puisse varier selon les blockchains.

Actifs natifs : les blockchains L1 utilisent des crypto-monnaies natives, telles que BTC, ETH, ADA et DOGE, pour faciliter les frais de transaction et récompenser les participants au réseau. Ces pièces sont indispensables au fonctionnement de la chaîne L1. En revanche, des jetons comme UNI, DAI, LINK et SAND alimentent des applications et des réseaux décentralisés construits au sommet de la blockchain L1.

Mécanisme de sécurité et de consensus : la sécurité est primordiale dans les blockchains L1, définie par le mécanisme de consensus utilisé, tel que la preuve de travail (PoW), la preuve de participation (PoS) ou la preuve de participation déléguée (DPoS), et les règles régissant les interactions des validateurs. . Ces mécanismes garantissent l'accord entre les participants au réseau et maintiennent la sécurité du réseau, faisant des blockchains L1 l'autorité ultime en matière de sécurité des écosystèmes.

Solutions d'évolutivité : Malgré leur rôle fondamental, les blockchains L1 sont confrontées à des défis d'évolutivité. Pour y remédier, diverses stratégies telles que le sharding, les sidechains et les canaux étatiques ont été mises en œuvre pour augmenter le débit des transactions sans sacrifier l'efficacité.
Contrats intelligents : de nombreuses blockchains L1 prennent également en charge les contrats intelligents , des contrats auto-exécutables dont les termes de l'accord sont intégrés dans le code. Ces contrats automatisent et appliquent les accords, réduisant ainsi le recours aux intermédiaires et augmentant la transparence.

En conclusion, les blockchains L1 constituent l’épine dorsale de l’écosystème blockchain, fournissant l’infrastructure nécessaire au traitement des transactions, à la sécurité et aux applications décentralisées. Ils constituent la couche principale qui prend en charge un large éventail de fonctionnalités, depuis la finalité des transactions et les actifs natifs jusqu'aux contrats intelligents et aux solutions d'évolutivité, ouvrant la voie à un avenir décentralisé sûr et efficace.

Quelle est la principale limitation de la couche 1 ?

Les blockchains de couche 1 (L1) sont conçues pour fournir les fonctionnalités de base inhérentes à la technologie blockchain, dans le but primordial d'atteindre un équilibre optimal entre décentralisation, sécurité et évolutivité. Ce défi, connu sous le nom de trilemme de la blockchain , met en évidence la difficulté de maximiser simultanément les trois aspects.

Historiquement, les chaînes L1 pionnières comme Bitcoin et Ethereum se sont concentrées sur la garantie d’une décentralisation et d’une sécurité robuste, souvent au détriment de l’évolutivité. Cette limitation devient plus prononcée à mesure que l’adoption du réseau se développe, entraînant une congestion et des délais de transaction plus lents. En réponse, les développeurs ont exploré diverses stratégies pour améliorer l'évolutivité sans compromettre de manière significative la décentralisation ou la sécurité.

Une approche consiste à augmenter la taille des blocs , ce qui permet d'inclure davantage de transactions dans chaque bloc, améliorant ainsi le débit du réseau. Cependant, cette solution nécessite que les nœuds mettent à niveau leur matériel pour gérer les blocs les plus importants, ce qui pourrait conduire à une centralisation puisque seuls ceux disposant de ressources suffisantes peuvent se permettre de participer.

Une autre stratégie consiste à adopter des mécanismes de consensus alternatifs, tels que la preuve de participation (PoS), qui peuvent offrir des vitesses de transaction plus rapides et une consommation de ressources réduite par rapport au modèle traditionnel de preuve de travail (PoW). Les critiques soutiennent cependant que le PoS peut conduire à une sécurité réduite et à une augmentation des risques de centralisation, dans la mesure où le contrôle pourrait être concentré entre un groupe plus restreint de parties prenantes.

Sharding présente une troisième solution, dans laquelle la blockchain divise ses données en plusieurs segments ou fragments plus petits et gérables, pour faciliter un traitement plus rapide et réduire la congestion du réseau. Bien que le partitionnement puisse améliorer considérablement l’évolutivité, il introduit une complexité dans la gestion de la communication entre les fragments, ce qui pourrait potentiellement affaiblir la sécurité globale de la blockchain.

En résumé, les blockchains L1 sont des plateformes fondamentales qui cherchent à concilier les exigences de décentralisation, de sécurité et d’évolutivité. Grâce à des innovations telles que l'augmentation de la taille des blocs, les mécanismes de consensus alternatifs et le sharding, les développeurs expérimentent et affinent continuellement les architectures blockchain pour mieux servir les bases d'utilisateurs croissantes tout en préservant l'intégrité et le manque de confiance qui caractérisent la technologie blockchain.

Exemples de blockchain de couche 1

Les blockchains de couche 1 constituent l’épine dorsale du Web décentralisé, offrant une variété de solutions au trilemme de la blockchain consistant à parvenir à la décentralisation, à la sécurité et à l’évolutivité. Cette synthèse explore les principales blockchains de couche 1, mettant en évidence leurs attributs uniques et leurs contributions à l'écosystème.

Bitcoin (BTC) : Bitcoin, la crypto-monnaie pionnière, est vénérée pour sa sécurité et sa nature décentralisée, fonctionnant sur un mécanisme de consensus de preuve de travail (PoW). Malgré sa sécurité robuste, l'architecture de Bitcoin signifie que le traitement des transactions peut prendre de 10 minutes à une heure, ce qui témoigne de sa position de couche fondamentale pour le transfert de valeur, mais avec des défis d'évolutivité.

Ethereum (ETH) : Ethereum a révolutionné la blockchain grâce à sa capacité de contrats intelligents, créant une plate-forme dynamique qui s'étend au-delà des simples transactions de crypto-monnaie. En passant du PoW à un consensus de preuve de participation (PoS) grâce à une mise à jour importante connue sous le nom de Merge, Ethereum vise à réduire considérablement sa consommation d'énergie d'environ 99,95 %, démontrant ainsi son engagement en faveur du développement durable tout en améliorant l'évolutivité.

Algorand et Cardano : les deux réseaux proposent des alternatives à la plateforme de contrats intelligents d'Ethereum. Algorand utilise un mécanisme de preuve de participation (PPoS) pur pour garantir la décentralisation et l'évolutivité, tandis que Cardano , connu pour son prix abordable et son efficacité, met en œuvre le PoS pour faciliter plus de 250 transactions par seconde, dépassant considérablement la capacité précédente d'Ethereum.

Polkadot (DOT) : Polkadot relève le défi de l'interopérabilité, permettant à différentes blockchains de communiquer et de transférer des données de manière transparente grâce à son consensus Nomination Proof of Stake (NPoS), mettant l'accent sur un modèle de sécurité partagé.

Solana : Solana, une blockchain de troisième génération, introduit la preuve d'historique (PoH) pour atteindre des vitesses de transaction sans précédent allant jusqu'à 65 000 par seconde, dans le but de résoudre les problèmes d'évolutivité qui tourmentaient depuis longtemps les blockchains précédentes.

Tezos (XTZ) : Tezos se démarque par sa blockchain auto-modifiable qui peut se mettre à niveau sans avoir besoin de fork, une fonctionnalité qui améliore considérablement son modèle de gouvernance et sa sécurité. Utilisant un mécanisme de consensus de preuve de participation (PoS), Tezos se concentre sur la vérification formelle des contrats intelligents pour garantir leur exactitude et leur fiabilité, ce qui en fait une plate-forme attrayante pour les applications à enjeux élevés dans la finance et d'autres secteurs.

Avalanche (AVAX) : Avalanche introduit un nouveau mécanisme de consensus qui permet d'obtenir un consensus rapidement, permettant un débit élevé et une faible latence dans les transactions. Il est conçu pour prendre en charge un grand nombre de sous-réseaux, créant ainsi un réseau hautement évolutif et personnalisable. L'architecture unique d'Avalanche lui permet de fonctionner à la fois comme plate-forme pour des applications décentralisées et comme cadre interopérable pour diverses blockchains.

Cosmos (ATOM) : Cosmos est qualifié d'« Internet des Blockchains », visant à résoudre le problème de l'interopérabilité entre les blockchains. Grâce à son protocole Inter-Blockchain Communication (IBC), Cosmos permet à différentes blockchains de transférer facilement des jetons et d'autres données entre elles, favorisant ainsi un écosystème de blockchain plus interconnecté et évolutif.

Near Protocol (NEAR) : Near Protocol est conçu pour offrir une plate-forme conviviale pour les développeurs avec des vitesses élevées et de faibles coûts. Il utilise une technologie de partitionnement, appelée Nightshade, pour atteindre l'évolutivité sans compromettre la sécurité. L'accent mis par Near sur la convivialité s'étend à la fois aux développeurs, avec ses capacités de contrats intelligents simples et accessibles, et aux utilisateurs, grâce à des processus de gestion de compte et de transaction simples.

Binance Smart Chain (BSC) : Lancé par l'échange de cryptomonnaie Binance, BSC opère aux côtés de Binance Chain pour offrir un réseau performant pour les contrats intelligents et les applications décentralisées. Il utilise un modèle consensuel connu sous le nom de preuve d'autorité jalonnée (PoSA), qui combine des éléments de PoS et d'autorité déléguée pour atteindre un équilibre entre vitesse, décentralisation et sécurité. BSC a rapidement gagné en popularité en raison de ses faibles frais de transaction et de son débit élevé.

Zilliqa (ZIL) : Zilliqa est une plateforme blockchain pionnière qui a introduit la technologie de sharding pour résoudre les problèmes d'évolutivité. En divisant le réseau en groupes (fragments) plus petits et plus faciles à gérer, Zilliqa peut traiter les transactions en parallèle, augmentant ainsi considérablement son débit. L'architecture de Zilliqa lui permet d'atteindre des vitesses de transaction élevées sans compromettre la sécurité ou la décentralisation.

Fantom (FTM) : Fantom est une plateforme de contrats intelligents hautes performances, évolutive et sécurisée conçue pour surmonter les limites des blockchains de génération précédente. Il utilise un algorithme de consensus sur mesure appelé Lachesis, qui permet une finalité quasi instantanée des transactions. Cela fait de Fantom une plate-forme idéale pour les applications de finance décentralisée (DeFi) et les utilisations réelles où la vitesse et la fiabilité sont cruciales.

Hedera Hashgraph (HBAR) : Contrairement aux blockchains traditionnelles, Hedera Hashgraph utilise une nouvelle approche consensuelle basée sur l'algorithme hashgraph, qui permet des transactions rapides, équitables et sécurisées avec une faible consommation de bande passante. Hedera vise à prendre en charge un large éventail d'applications, des crypto-monnaies au stockage de fichiers et aux contrats intelligents, avec son modèle de gouvernance garantissant la stabilité et l'innovation continue.

Flow (FLOW) : Développé par l'équipe derrière CryptoKitties , Flow est une blockchain rapide, décentralisée et conviviale pour les développeurs, conçue pour une nouvelle génération d'actifs numériques, de jeux et d'applications. L'architecture multirôle unique de Flow et son modèle de programmation orienté ressources répondent à des niveaux élevés d'évolutivité et de convivialité, ouvrant la voie à l'adoption grand public de la blockchain.

Terra (LUNA) : Terra est un protocole blockchain qui alimente les systèmes de paiement mondiaux à prix stables grâce à ses pièces stables algorithmiques. En se concentrant sur la stabilité et la convivialité, Terra vise à favoriser l'adoption de la blockchain par les utilisateurs grand public. Son mécanisme de consensus combine la sécurité du PoS avec la stabilité économique fournie par ses pièces stables, soutenant un écosystème florissant d'applications financières.

Stellar (XLM) : Stellar se concentre sur la facilitation des transactions transfrontalières et des échanges d'actifs numériques, rendant les services financiers plus accessibles et abordables. Son protocole de consensus permet un règlement rapide et efficace, répondant à un large éventail d'applications et de services financiers visant à connecter différents systèmes monétaires dans le monde.

Algorand (ALGO) : le mécanisme de consensus pur proof-of-stake (PPoS) d'Algorand offre une participation, une protection et une rapidité totales au sein d'un réseau véritablement décentralisé. Il vise à résoudre le trilemme de la blockchain en offrant évolutivité, sécurité et décentralisation, ce qui le rend adapté à la fois aux transactions simples et aux contrats intelligents complexes.

EOSIO (EOS) : conçu en mettant l'accent sur l'évolutivité et la convivialité, EOSIO prend en charge des milliers de transactions par seconde avec des frais minimes. Il offre une plate-forme robuste pour les applications décentralisées grâce à son utilisation du consensus de preuve de participation déléguée (DPoS), visant à rationaliser l'adoption de la blockchain pour les entreprises et les particuliers.

Tron (TRX) : Tron vise à décentraliser le Web grâce à sa blockchain à haut débit, à haute évolutivité et à haute disponibilité, prenant en charge un vaste écosystème de dApps, notamment dans le secteur du divertissement. Son mécanisme de consensus délégué de preuve de participation (DPoS) facilite un traitement rapide et efficace des transactions.

Polygon (MATIC) : bien que principalement connu comme une solution de mise à l'échelle de couche 2 pour Ethereum, Polygon fournit également un cadre pour créer et connecter des réseaux blockchain compatibles Ethereum. Il combine le meilleur d’Ethereum et des blockchains souveraines dans un système multi-chaînes à part entière, améliorant l’évolutivité et l’interopérabilité.

VeChain (VET) : VeChain se spécialise dans la gestion de la chaîne d'approvisionnement et les processus commerciaux basés sur la blockchain, dans le but d'améliorer la transparence, la traçabilité et l'efficacité. Il utilise un mécanisme de consensus de preuve d'autorité (PoA), équilibrant hautes performances et respect de l'environnement.

Ripple (XRP) : Ripple et sa crypto-monnaie associée, XRP, se concentrent sur la facilitation des systèmes de paiement transfrontaliers en temps réel. Ripple vise à rationaliser les transactions financières mondiales, en les rendant plus rapides, plus fiables et moins coûteuses par rapport aux systèmes bancaires traditionnels. Son registre de consensus, qui n'est pas une blockchain au sens traditionnel, utilise un processus de consensus unique entre les serveurs de validation, offrant un débit et une efficacité de transaction qui se démarquent dans le secteur financier. Le réseau de Ripple est conçu pour permettre un règlement instantané, des frais de change réduits et une utilisation plus efficace du fonds de roulement, ce qui en fait un choix populaire parmi les banques et les institutions financières pour les transactions internationales.

Celo (CELO) : Celo est un écosystème blockchain axé sur l'augmentation de l'adoption des cryptomonnaies par les utilisateurs de smartphones. En utilisant les numéros de téléphone comme clés publiques, Celo vise à introduire une suite de produits et services financiers accessibles et conviviaux. Le réseau prend en charge la création et l'utilisation de pièces stables, telles que cUSD (Celo Dollar) et cEUR (Celo Euro), pour faciliter l'échange de valeurs stables sur sa plateforme. Le mécanisme de consensus de preuve de participation (PoS) de Celo garantit l'évolutivité et la sécurité, tandis que son engagement à réduire les obstacles à l'accès financier s'aligne sur sa mission de construire un système financier plus inclusif. L'approche de Celo en matière de technologie blockchain met l'accent sur la convivialité et l'impact social, en ciblant des applications du monde réel telles que les envois de fonds et les paiements pour favoriser l'autonomisation économique mondiale.

Chaque blockchain apporte sa propre approche pour équilibrer la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité, des plates-formes fondamentales de Bitcoin et Ethereum aux réseaux à haut débit de Solana et Elrond. Ensemble, ils forment un paysage aux multiples facettes qui sous-tend les applications décentralisées qui façonnent l’avenir d’Internet.

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