Qu'est-ce qu'une couche cryptographique 2 et comment ça marche ?

Pour comprendre la technologie blockchain, il est crucial de commencer par la base, connue sous le nom de « couche 1 » (L1). Cette couche représente le fondement des réseaux décentralisés tels que Bitcoin (BTC) et Ethereum (ETH). Ces plateformes fonctionnent sur des systèmes de registres distribués qui facilitent la propriété et l'échange d'actifs numériques sans avoir besoin d'intermédiaires. L'absence de recours à des tiers signifie que n'importe qui peut utiliser le protocole L1 à l'aide d'un appareil informatique personnel, comme un ordinateur portable ou même un Raspberry Pi.

Au cœur de la couche 1 se trouve le mécanisme de consensus , qui garantit à tous les participants, ou nœuds, du réseau de parvenir à un accord sur l'état du système, par exemple en confirmant la quantité d'ETH possédée par un utilisateur à un moment donné. Actuellement, la couche 1 du réseau Bitcoin peut traiter environ sept transactions par seconde, tandis que la capacité d'Ethereum est légèrement supérieure, mais toujours limitée à des dizaines de transactions par seconde. Ces limitations entraînent une ruée concurrentielle pour l'espace de bloc.

Cette concurrence se manifeste sous la forme de frais de transaction, les utilisateurs surenchérissant pour que leurs transactions soient priorisées et confirmées plus rapidement sur la blockchain. Plus les frais proposés par un utilisateur sont élevés, plus sa transaction est susceptible d'être traitée rapidement. Ce goulot d'étranglement dans le débit a souvent entraîné une congestion et des coûts plus élevés, ce qui représente un défi important en termes d'évolutivité.

Alors que l’équilibre intrinsèque entre décentralisation, sécurité et évolutivité – souvent appelé le trilemme de la blockchain – semble être une contrainte fondamentale, des solutions de couche 2 ont été développées pour remédier à ces limitations. Des technologies telles que les rollups pour Ethereum et le Lightning Network pour Bitcoin sont conçues pour améliorer la capacité de transaction et l’efficacité de ces réseaux, offrant ainsi une voie prometteuse pour surmonter les obstacles inhérents à leurs homologues de couche 1.

Les chroniques de la couche 2 : étapes vers l’évolutivité de la blockchain

Les utilisateurs de crypto-monnaies sont fréquemment confrontés à des frais élevés et à des retards de transactions en raison du fait que le réseau atteint sa limite de traitement, qui s'élève actuellement à environ 1,5 million de transactions par jour et seulement environ 15 transactions par seconde. Les événements à fort trafic, tels que la vente virtuelle de terrains Otherside de Yuga Labs ou le marché haussier de 2021, illustrent la congestion du réseau et les hausses de frais qui en résultent, ainsi que la lenteur des performances des applications.

Les solutions de couche 2, ou « L2 », sont les innovations technologiques conçues pour atténuer ce goulot d'étranglement. Agissant comme des autoroutes supplémentaires au réseau principal animé d'Ethereum, ces L2 offrent des transactions accélérées et rentables tout en bénéficiant de la sécurité et de la nature décentralisée du réseau sous-jacent. Considérez les L2 comme des artères qui longent l’artère principale de la blockchain, dotées de rampes d’accès/de sortie pour un accès facile, offrant une alternative rapide aux routes principales encombrées.

Arbitrum, Optimism et zk-Sync mènent la charge en tant que réseaux L2 populaires sur Ethereum, tandis que le Lightning Network remplit une fonction similaire pour les utilisateurs de Bitcoin. Collectivement, ces réseaux détiennent une capitalisation boursière proche de 2 milliards de dollars, ce qui reflète leur rôle essentiel dans l'évolutivité de la blockchain.

Les couches 2 se distinguent non seulement en réduisant les frais grâce au regroupement des transactions hors chaîne, mais également en élargissant l'utilité grâce à leur capacité à traiter plus de transactions par seconde à moindre coût. Cela permet une expérience utilisateur améliorée et une gamme d'applications plus large, visant à terme à rivaliser avec l'efficacité des processeurs de paiement centralisés comme Visa et Mastercard.

L'intégration des L2 est essentielle pour résoudre les problèmes d'évolutivité liés à la décentralisation inhérents aux systèmes blockchain. Là où les systèmes bancaires traditionnels bénéficient d’un contrôle centralisé pour une réglementation des paiements plus efficace, la blockchain doit maintenir la sécurité et la transparence entre des milliers de participants au réseau. Dans ce contexte, la couche 1 assume le rôle d'assurer la sécurité et la décentralisation, tandis que la couche 2 se concentre sur la mise à l'échelle des capacités de transaction, travaillant ensemble vers un réseau non seulement plus rapide mais aussi plus convivial, garantissant que la technologie blockchain peut répondre aux demandes. des marchés mondiaux et peut-être, un jour, deviendront supérieurs aux conduits financiers traditionnels.

Comment fonctionne la couche 2 ?

Les protocoles de couche 2 (L2) servent de cadre avancé pour Ethereum, conçu pour gérer les transactions en dehors du réseau principal Ethereum (couche 1), tout en tirant parti de la sécurité robuste fournie par la blockchain principale. Ces solutions de couche 2 sont des blockchains distinctes qui complètent et étendent les fonctionnalités d'Ethereum, offrant ainsi un environnement évolutif dans lequel le réseau peut fonctionner plus efficacement.

L'ingéniosité des solutions L2 réside dans leur capacité à alléger une charge significative de la couche 1. Cela réduit non seulement la congestion, mais améliore également l'évolutivité globale du système. L'une des technologies clés de la couche 2 est le concept de cumuls. Les cumuls fonctionnent en regroupant des centaines de transactions en une seule transaction de couche 1, partageant et minimisant efficacement les frais de transaction entre tous les utilisateurs inclus dans le cumul. Bien que ces transactions soient exécutées à partir de la couche 1, leurs données sont toujours publiées sur la couche 1, ce qui garantit le maintien de la sécurité d'Ethereum : l'annulation d'une transaction dans un cumul nécessiterait l'annulation d'une transaction sur Ethereum lui-même.

Il existe deux formes principales de cumuls : optimiste et sans connaissance . Les deux types diffèrent par la méthode qu'ils utilisent pour soumettre les données de transaction à la couche 1, mais l'objectif reste le même : garantir la fidélité et la sécurité des données de transaction tout en déchargeant l'essentiel du travail de calcul.

Au-delà des rollups, la couche 2 comprend également des sidechains et d'autres frameworks prenant en charge une multitude d'applications. Certains L2 sont conçus pour être ouverts et accessibles, prenant en charge un large éventail d'applications, tandis que d'autres sont plus spécialisés et répondent aux besoins spécifiques du projet. Quelle que soit leur structure, la caractéristique essentielle de toutes les solutions de couche 2 est leur capacité à renvoyer les données de transaction vers la couche 1, où elles sont solidement ancrées dans le grand livre et l'historique de la blockchain.

L'espace de couche 2 est un domaine dynamique avec différents niveaux d'accessibilité et d'application. En déchargeant la charge de travail de la couche 1 et en y renvoyant les données de transaction, les protocoles de couche 2 améliorent la fonctionnalité, la vitesse et l'efficacité du réseau Ethereum, tout en préservant l'intégrité et la sécurité associées à la technologie blockchain. Cette architecture à double couche garantit qu'à mesure qu'Ethereum continue de croître et d'évoluer, il peut répondre aux demandes de ses utilisateurs et de ses applications sans sacrifier ses principes fondamentaux.

Il existe plusieurs types de rollups, chacun avec ses propres nuances. Par exemple, les rollups Optimistic et ZK (Zero-Knowledge) diffèrent dans la manière dont ils communiquent avec la chaîne principale.

Cumuls optimistes

Les cumuls optimistes fonctionnent parallèlement à la blockchain Ethereum principale. Ils traitent les transactions sur une voie parallèle avant de communiquer les résultats à la chaîne principale. Les utilisateurs privilégient ces rollups en raison de leurs frais moins élevés. En cas de suspicion de transaction frauduleuse, celle-ci peut être contestée et vérifiée grâce à des preuves de fraude, qui reconstituent la transaction à l'aide des données d'état existantes. Bien que le processus de résolution puisse prendre plus de temps que celui des cumuls ZK, les transactions au sein du cumul Optimiste lui-même sont confirmées rapidement.

Les cumuls optimistes sont également entièrement compatibles avec la machine virtuelle Ethereum (EVM), ce qui signifie qu'ils peuvent refléter n'importe quelle fonction du réseau principal Ethereum sur leur couche. Certains exemples importants de cumuls optimistes incluent des solutions telles que Arbitrum, Optimism et Boba.

Cumuls ZK

En revanche, les cumuls ZK utilisent des preuves cryptographiques pour vérifier l'intégrité des transactions. Ces preuves, appelées preuves de validité, notamment les SNARK et les STARK, sont présentées à la chaîne principale. Les cumuls ZK mettent à jour l'état des transferts sur leur couche à l'aide de ces preuves sans avoir besoin de données de transaction complètes, rationalisant ainsi le processus de validation. Dès l'acceptation d'une preuve de validité par le contrat rollup, l'exactitude des transactions est déjà assurée, simplifiant ainsi le mouvement des fonds vers la chaîne principale. Cependant, les cumuls ZK présentent des limites, telles qu'une prise en charge partielle de l'EVM et des exigences de calcul plus élevées pour certaines opérations. Des exemples de cumuls ZK incluent des plates-formes telles que dYdX, Loopring et zkSync.

Chaînes latérales

Bien que les sidechains comme XDai et Polygon PoS fonctionnent en tandem avec le réseau Ethereum et offrent une compatibilité EVM, elles s'appuient sur leurs propres mécanismes de consensus et ne sont pas sécurisées par le réseau principal Ethereum, ce qui les classe en dehors de la définition stricte de la couche 2. Ces chaînes imitent Ethereum. fonctionnalité mais avec un modèle de sécurité distinct qui implique différents risques, notamment en ce qui concerne la confiance dans les opérateurs de sidechain.

Validiums

Les validiums utilisent des preuves de validité similaires à celles des cumuls ZK, mais diffèrent en ne stockant pas les données de transaction sur la chaîne principale. Ils peuvent exploiter plusieurs chaînes en parallèle, chacune capable de traiter des milliers de transactions par seconde. Cependant, en raison de leur besoin de langages de programmation plus spécialisés, la prise en charge des contrats intelligents est plus limitée.

Les sidechains et les validiums, bien qu'ils ne soient pas de véritables solutions de couche 2 comme les rollups, offrent des avantages similaires tels que des frais de transaction réduits et une capacité de traitement élevée. Ils proposent des méthodes de mise à l'échelle alternatives, mais s'accompagnent de considérations de sécurité distinctes en raison de leurs cadres opérationnels distincts.

L'avenir des blockchains L2

À mesure que l’écosystème de la blockchain évolue et se concentre de plus en plus sur son adoption par le grand public, les solutions d’évolutivité deviennent de plus en plus cruciales. Les avancées d'Ethereum en matière de couche 1 (L1), telles que le passage à un mécanisme de consensus Proof of Stake et l'introduction du sharding, devraient améliorer considérablement les performances des réseaux connectés de couche 2 (L2). Ces solutions L2 sont sur le point d'offrir des vitesses de transaction et des réductions de coûts sans précédent, permettant ainsi la croissance des applications décentralisées, en particulier dans le secteur DeFi .

L’avancement des solutions L2 contribuera à favoriser un environnement multichaîne, à améliorer l’interopérabilité des chaînes de blocs et à faciliter de nouvelles possibilités dans le domaine du commerce d’actifs numériques. À mesure que le nombre de ponts entre les plates-formes L2 augmente, les utilisateurs ont tout à gagner d'une expérience transparente et de l'ouverture de nouvelles voies dans les interactions blockchain.

Cependant, le chemin vers un paysage décentralisé n’est pas sans complexité. Alors que les protocoles L2 sont idéologiquement engagés dans la décentralisation, le déploiement pratique implique souvent des éléments centralisés. Cela est évident dans des scénarios tels que le Lightning Network pour Bitcoin, où malgré son protocole décentralisé, les utilisateurs ont tendance à privilégier les portefeuilles et services de garde pour des raisons de commodité. De même, de nombreuses solutions Ethereum L2 commencent par des fonctionnalités centralisées, destinées à être progressivement décentralisées au fil du temps, permettant des mises à jour et un développement plus rapides dès les premiers stades.

Pour les utilisateurs de blockchain, il est difficile de discerner la véritable étendue de la décentralisation au sein de ces protocoles. Des projets comme L2Beat fournissent des informations essentielles sur l'état de décentralisation des réseaux L2 d'Ethereum, soulignant l'importance d'une recherche diligente et d'une approche prudente lors de la navigation dans l'espace cryptographique.

À mesure que l'industrie progresse, la collaboration et l'innovation seront essentielles pour fournir des solutions L2 et des applications décentralisées ( DApps ) qui feront progresser le monde vers une économie décentralisée, tout en respectant les principes fondamentaux de sécurité, de décentralisation et d'évolutivité.

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