Blockchains de couche 1 et de couche 2 : les principales différences expliquées





La plupart des activités crypto et on-chain se déroulent sur des blockchains de couche 1 (L1), alimentées par des blockchains de couche 1 (L1) et des solutions de couche 2 (L2).

Bitcoin, Ethereum, Solana et BNB Chain sont tous des nœuds de couche 1. Ils valident et règlent chaque transaction sur leur propre chaîne. 

Les réseaux L2 sont des réseaux distincts, mais ils sont construits sur les réseaux L1. Ils traitent la majeure partie de la charge de travail (transactions, calculs, etc.) hors chaîne, ou par lots. 

En conséquence, elles réduisent la congestion du réseau, les coûts et augmentent la vitesse.



Points clés à retenir

• Les couches 1 sont les blockchains fondamentales (Bitcoin, Ethereum, Solana) qui règlent toutes les transactions.

• Les solutions de couche 2 héritent de la sécurité de la couche 1 sous-jacente, mais les transactions sont traitées soit par lots, soit hors chaîne, puis réglées sur la couche 1.

• Les sidechains, les canaux d'état et les rollups (optimistes et zk) sont des approches L2 courantes. Chacun gère différemment la vitesse, le coût et la décentralisation.

Qu'est-ce qu'une blockchain de couche 1 ?

Les blockchains de couche 1 (L1) sont la couche de base, ou la couche de règlement. En effet, ils gèrent la validation des transactions, le règlement final et le stockage des données, le tout au sein de leur propre chaîne.

Parmi les blockchains de couche 1 les plus populaires, on trouve Bitcoin, Ethereum, Solana et BNB Chain. 

La conception des réseaux L1 est confrontée au trilemme de la scalabilité, c'est-à-dire à l'équilibre entre décentralisation, sécurité et scalabilité.

Chaque transaction sur un réseau L1 doit être enregistrée et vérifiée par les validateurs du réseau. C’est pourquoi les protocoles L1 offrent un niveau élevé de sécurité et de décentralisation, car les règles sont appliquées par un vaste réseau de nœuds indépendants.

Mais, du fait de cette nécessité de parvenir à un consensus entre des milliers d'ordinateurs indépendants à travers le monde, ils peuvent devenir incroyablement lents pendant les périodes de forte demande. Cela peut également entraîner une hausse des frais de transaction.

Le protocole L1 d'Ethereum peut actuellement traiter environ 20 transactions par seconde, et la demande fait souvent grimper les frais à plusieurs dollars par transaction. Cela a un impact considérable sur les utilisateurs de cryptomonnaies et les nombreuses applications fonctionnant sur Ethereum.

Qu'est-ce qu'une blockchain de couche 2 ?

Une couche 2 (L2) est un protocole construit sur une couche 1. 

Ils déplacent la plupart des opérations de traitement des transactions hors du niveau L1 tout en conservant son haut niveau de sécurité. Les transactions sont envoyées au L2, qui les regroupe ou les traite rapidement, puis renvoie un résumé au L1 pour règlement.

En combinant l'exécution hors chaîne avec le règlement sur chaîne, les transactions peuvent être effectuées plus rapidement et à moindre coût. De plus, ils assurent la sécurité et la disponibilité des données de la couche 1. 

Un exemple notable de couche 2 sur Bitcoin est le Lightning Network. Pour Ethereum, il y a l’Arbitrum et l’Optimisme.

Pourquoi les couches 2 existent : le problème de la scalabilité

Le terme a été inventé par Vitalik Buterin, fondateur d'Ethereum, qui a constaté que les blockchains de couche 1 sont incapables d'optimiser simultanément ces trois aspects.

En ajoutant davantage de nœuds à un réseau, celui-ci devient plus décentralisé et plus sûr, mais la vitesse de validation ralentit.

Les couches 1 qui se concentrent sur l'augmentation des vitesses de réseau centralisent généralement la validation sur un nombre réduit de nœuds, réduisent les temps de contrôle de sécurité et affaiblissent les mécanismes de consensus. Cela les rend moins décentralisés et donc, moins sûrs. 

Toutefois, la création d'un mécanisme de sécurité performant peut également nécessiter une plus grande centralisation, plaçant le contrôle entre les mains de quelques entités.

En déchargeant une grande partie de la charge de travail de la couche de base, les couches L2 peuvent considérablement améliorer les vitesses et réduire les coûts pour les utilisateurs sans compromettre la sécurité.

Types de couche 2 : rollups, sidechains, canaux

Les technologies de couche 2 se présentent sous plusieurs formes, chacune privilégiant à sa manière la vitesse, le coût et la sécurité.

Les rollups sont un type courant. Ils regroupent les transactions et renvoient un résumé compressé léger au niveau 1. 

Les méthodes de consolidation optimistes comme Arbitrum et Optimism supposent que les transactions sont valides. Mais ils permettent en revanche aux utilisateurs de soumettre des preuves de fraude si un état incorrect est constaté.

Les agrégats à connaissance nulle (zk-rollups), tels que zkSync, Starknet et Polygon zkEVM, utilisent des mathématiques complexes pour générer des preuves de validité qui confirment que les transactions sont correctes.

Les sidechains fonctionnent en parallèle du L1 et possèdent des mécanismes de consensus distincts. Techniquement parlant, ce ne sont pas des L2. Polygon PoS est une sidechain qui fonctionne comme une blockchain indépendante connectée à Ethereum.

Les State Channels permettent à deux ou plusieurs parties d'effectuer des transactions hors chaîne, de manière privée, et de régler le solde final sur le L1. Le Lightning Network de Bitcoin est un canal d'état de premier plan.





Regroupements optimistes vs zk : le compromis

Bien que ces solutions s'efforcent de résoudre le trilemme de la scalabilité, elles proposent des approches différentes qui comportent certains compromis.

Les optimistic rollups et les zk-rollups sont les types de L2 les plus populaires sur Ethereum, mais diffèrent dans la manière dont ils prouvent la validité des transactions.

Les cumuls optimistes supposent que les transactions sont valides par défaut. Si une personne physique ou morale repère et signale une erreur comme preuve de fraude au cours d'une période de contestation de 7 jours. Cela ralentit les retraits, mais réduit considérablement le coût des calculs.

Les Zk-rollups utilisent des preuves à divulgation nulle de connaissance, également appelées preuves de validité, pour garantir et prouver mathématiquement que chaque transaction est correcte. Sans période de contestation, les retraits peuvent être plus rapides. Mais les coûts de calcul sont plus élevés pour le niveau L2.

En résumé

Les blockchains de couche 1 offrent une base sécurisée, mais peinent à trouver un équilibre entre décentralisation, rapidité et sécurité. Les couches 2 sont conçues pour améliorer l'évolutivité en augmentant le débit et en réduisant les coûts de transaction.

Les rollups dominent l'activité L2 d'Ethereum, les sidechains offrent une mise à l'échelle indépendante et les canaux d'état excellent dans la fourniture de transferts instantanés et peu coûteux.

FAQ

Quelle est la différence entre la couche 1 et la couche 2 ?

La couche 1 fait référence à une blockchain de base qui valide et règle chaque transaction directement sur sa propre chaîne. Les couches 2 sont des solutions de mise à l'échelle construites sur les couches 1. Ils traitent l'activité hors chaîne pour augmenter les vitesses et réduire les coûts, puis ils renvoient un résumé à la couche 1 pour le règlement final.

Polygon est-il une couche 2 ou une chaîne latérale ?

Polygon PoS est techniquement une sidechain car elle exploite son propre mécanisme de consensus parallèlement à Ethereum, et n'hérite pas entièrement de la sécurité d'Ethereum de la même manière que les rollups. Polygon possède bien un agrégat zkEVM distinct qui fonctionne comme une véritable couche 2.

Pourquoi les transactions de couche 2 sont-elles moins chères ?

Les transactions de couche 2 prennent en charge la majeure partie de la charge de calcul hors chaîne et réduisent encore la charge de données sur la couche de base en n'envoyant qu'un résumé compact des transactions à la couche 1.

Les blockchains de couche 2 sont-elles sûres ?

Les solutions de couche 2 sont très sûres car elles héritent de la sécurité de la couche 1. Les bugs dans les contrats intelligents et les exploits de pont constituent le principal risque, et non la couche 2 elle-même.

Quelle est la meilleure blockchain de couche 2 ?

La meilleure blockchain de couche 2 dépendra des besoins de l'utilisateur. Les optimisations rollups affichent des frais réduits et une compatibilité avec un plus grand nombre d'applications, tandis que les Zk-rollups offrent des vitesses plus rapides. Pour les utilisateurs de Bitcoin, le Lightning Network est devenu indispensable car il permet des transactions instantanées et peu coûteuses.

Bitcoin Lightning est-il une technologie de couche 2 ?

Oui, Bitcoin Lightning est une solution de couche 2 à canal d'état. Les utilisateurs peuvent configurer des canaux de paiement, effectuer des transactions instantanément hors chaîne et régler le solde sur la couche 1 de Bitcoin. Cela améliore la vitesse et l'efficacité du Bitcoin sans sacrifier la sécurité.

Quelle est la différence entre un rollup et une sidechain ?

Les rollups traitent les transactions hors chaîne et renvoient des données vérifiables à la couche 1 fondamentale, dont ils héritent de la sécurité. Les sidechains exécutent des blockchains et des mécanismes de consensus indépendants qui nécessitent souvent un pont pour transférer les actifs entre eux ; elles n'héritent pas non plus pleinement de la sécurité de la couche 1.



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