La question du trilemme de la blockchain a été proposée pour la première fois par le fondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin. Le trilemme de la blockchain est l'incapacité de la blockchain à être à la fois rapide, sécurisée et décentralisée en même temps. Avec la popularité croissante des cryptomonnaies, le nombre d'utilisateurs et de transactions sur la blockchain augmente continuellement. D'où la nécessité de blockchains plus efficaces et évolutives pour répondre à tous les traitements de transactions et aux produits qui y sont construits.

Les solutions de mise à l'échelle de la couche 2 ont beaucoup aidé à résoudre ce problème. Les blockchains de couche 1 telles que Bitcoin et Ethereum sont sécurisées et décentralisées mais très lentes. Par exemple, Ethereum ne peut gérer qu'environ 30 transactions par seconde (TPS). Avec des millions de transactions quotidiennes, il est nécessaire de trouver une solution plus rapide qui ne compromettra pas la sécurité de la blockchain. Voyons comment y parvenir avec l'aide des solutions de mise à l'échelle de la couche 2.

Qu'est-ce que Layer 2?

Layer 2 est un protocole construit sur une blockchain existante (couche 1) pour améliorer les performances et les résultats. La couche 1 partage sa charge transactionnelle avec cette couche supplémentaire qui effectue ensuite les transactions et renvoie les résultats à la couche de base pour un enregistrement permanent. L'objectif de la solution d'évolutivité de la couche 2 est de réduire la charge sur la blockchain de base, d'améliorer la vitesse de traitement et surtout de résoudre les problèmes d'évolutivité auxquels sont confrontées les blockchains. Grâce à l'interaction entre la couche 1 et la couche 2, la blockchain peut atteindre une évolutivité sans compromettre la sécurité.

Layer 2 peut également être appelé des solutions hors chaîne. Cela est dû au fait qu'ils fournissent un cadre de traitement des transactions indépendant de la blockchain de base. Arbitrum, Polygon et Optimism sont des solutions de mise à l'échelle de la couche 2 de la blockchain Ethereum. Ils traitent les transactions Ethereum et renvoient les données transactionnelles à la blockchain principale. Les transactions sont moins chères et plus rapides en couche 2. Par exemple, le temps de bloc sur le réseau polygon est d'environ 2 secondes tandis que sur Ethereum, il est d'environ 10 secondes. Le coût d'une transaction en utilisant Polygon varie de 0,0005 $ à 0,2 $ tandis que sur Ethereum, il peut atteindre 10 $ voire plus.

Pourquoi les solutions de mise à l'échelle de la couche 2 sont-elles nécessaires ?

La blockchain doit être rapide, sécurisée et décentralisée. Mais avec le problème du trilemme de la blockchain, seules deux de ces caractéristiques peuvent être atteintes simultanément. Des solutions de mise à l'échelle sont nécessaires pour résoudre ce problème. Avec l'augmentation du nombre d'utilisateurs et de transactions sur les blockchains de couche 1 comme Bitcoin et Ethereum, il est nécessaire d'augmenter le débit sans compromettre la sécurité et la décentralisation. D'où la nécessité de solutions de mise à l'échelle de la couche 2.

Comment fonctionne Layer 2 ?

Les Layer 2 comprennent toutes les solutions de mise à l'échelle conçues pour apporter une évolutivité à la blockchain de base. Elles sont conçues pour accélérer les transactions sur la couche 1 sans compromettre la sécurité et la décentralisation. Les transactions sur la couche 1 sont transférées à la couche 2 pour traitement. De cette manière, la couche 2 allège la charge transactionnelle de la couche de base.

Layer 2 après le traitement de ces transactions, les renvoie à la couche de base. Il y a une communication régulière entre les deux couches, ceci afin de garantir que la décentralisation et la sécurité ne sont pas compromises sur la couche 2. Avec le fardeau transactionnel retiré de la couche 1, la couche de base devient moins encombrée et évolutive.

Types de solutions de mise à l'échelle de la couche 2

Jetons un coup d'œil aux différentes solutions de mise à l'échelle de couche 2 et à leur fonctionnement.

Rollups

Les Rollups combinent un tas de transactions en une seule donnée transactionnelle et la poussent vers la blockchain principale. Ce protocole permet d'économiser beaucoup d'espace sur la blockchain tout en rendant les transactions plus rapides et moins chères. Il existe deux types de Rollups: Zero Knowledge et Rollups Optimistes.

Rollups de connaissance zéro

Également connus sous le nom de ZK-rollups, ils exécutent un calcul hors chaîne et soumettent le résultat à la chaîne principale. Les résultats sont connus sous le nom de preuve de validité. La preuve de validité signifie que toutes les transactions ont été vérifiées et qu'elles sont sûres d'être soumises à la blockchain de base. Les rollups de connaissance nulle sont des preuves de travail (PoW) se déroulant hors chaîne. Cela réduit la charge de travail sur la blockchain principale et donc les transactions sont traitées plus rapidement.

Rollups optimistes

Ils supposent que les transactions sont bonnes par défaut et les poussent vers la chaîne principale. Lorsque le système est confronté à un défi, le système est vérifié et toute transaction frauduleuse trouvée est révoquée et le validateur de bloc responsable est ralenti. La transaction ici est plus lente par rapport aux ZK-rollups, mais les rollups optimistes offrent plus de sécurité et de décentralisation.

Sidechains

Il s’agit de blockchains distinctes qui fonctionnent parallèlement à la blockchain principale. Ils utilisent les ressources qu’ils contiennent pour réduire la charge de travail sur la chaîne principale. Ils utilisent les informations de la chaîne de base couplée à leur machine virtuelle pour exécuter des contrats intelligents ou valider des transactions, puis renvoient le résultat final à la blockchain principale. Les sidechains sont indépendantes de la chaîne principale et ont leurs validateurs. Les sidechains offrent des transactions moins chères et plus rapides que leur blockchain mère. Un bon exemple de sidechain est le réseau Polygon, une solution de mise à l’échelle pour la blockchain Ethereum. Les transactions sur Polygon sont plus rapides et moins chères que sur la chaîne mère, Ethereum.

Canaux d'État

Comme son nom l'indique, le canal sert de lien entre deux parties en transaction. Les canaux vous permettent de bloquer vos fonds et de trader la forme virtuelle sur un réseau hors chaîne plus rapide et moins cher. À la fin, les transactions sont transférées à la blockchain principale. Cette solution est possible grâce à l'utilisation de contrats intelligents ou de multi-signatures et est similaire à ce qui se passe lors de l'utilisation d'une carte Visa. Vous envoyez et recevez une représentation virtuelle d'un numéro d'argent réel. Un bon exemple de cette solution d'évolutivité est le réseau Bitcoin Lightning. Vos BTC sont bloqués avec quelqu'un connecté à la blockchain principale. Vous pouvez alors effectuer vos transactions normales qui seront moins chères et plus rapides par rapport au réseau Bitcoin, à la fin tout est transféré à la chaîne principale. Le réseau Lightning a été utilisé pour mettre à l'échelle Bitcoin et éviter les frais de transaction élevés.

Blockchain imbriqué

Il s'agit d'une blockchain secondaire qui repose sur la chaîne principale. La blockchain principale ne participe pas au traitement des transactions, mais délègue le travail et les conditions à la blockchain imbriquée, qui renvoie les résultats après avoir achevé le travail. La chaîne principale est chargée de garantir la sécurité de l'ensemble du système. Cela réduit la charge sur la chaîne principale et améliore le fonctionnement de la blockchain.

Solutions de mise à l'échelle de la couche 2 de Bitcoin

Le réseau Lightning Bitcoin

Le Réseau Lightninga été efficace dans la mise à l'échelle du réseau Bitcoin. Comme d'autres solutions de mise à l'échelle, les transactions sont traitées hors chaîne et retournent à la chaîne principale. Cela allège la charge transactionnelle de la chaîne de base, rendant le réseau évolutif. Le temps moyen de transaction sur le réseau Bitcoin est d'environ 10, mais avec le réseau lightning, cela se fait en quelques millisecondes. Les utilisateurs peuvent bénéficier de frais de transaction réduits et de paiements plus rapides.

Solutions de mise à l'échelle de la couche 2 d'Ethereum

Avec la capacité de déployer des contrats intelligents, de nombreux projets estiment qu'il est judicieux de s'appuyer sur la blockchain Ethereum. Cela a entraîné des frais de transaction élevés et des transactions plus lentes à mesure que le réseau devient plus congestionné, d'où la nécessité d'une solution d'échelle. Depuis lors, de nombreuses solutions d'échelle ont vu le jour. Il existe 2 grands groupes de solutions d'échelle de couche 2 sur la blockchain Ethereum, à savoir: les solutions d'échelle généralisées et les solutions d'échelle de couche 2 spéciales pour les applications.

Les solutions d'évolutivité généralisées sont similaires à la chaîne principale mais offrent des transactions moins chères et plus rapides. Toutes les fonctionnalités disponibles dans Layer 1 sont également présentes dans ces solutions. Les DApps peuvent être déployées sur ces solutions d'évolutivité car elles servent le même objectif que la chaîne principale. Des exemples de solutions d'évolutivité généralisées comprennent Arbitrum One, Optimism, Boba Network, StarkNet, etc.

Les solutions de mise à l'échelle spécifiques à une application sont conçues pour des applications spécifiques sur le réseau. Elles sont conçues pour l'optimisation et des performances améliorées. Un bon exemple est l'échange décentralisé, dydx, pour le trading d'actifs cryptographiques. D'autres exemples incluent Loopring, zKSync, ZKSpace, Aztec, etc.

Conclusion

Le trilemme de la blockchain a été le principal problème rencontré avec la croissance et l'adoption des cryptomonnaies. Les blockchains de couche 1 sont généralement lentes dans le traitement des transactions. Essayer de les accélérer altérera l'un des facteurs importants, d'où la nécessité de solutions de mise à l'échelle de la couche 2. Ces protocoles empêchent les blockchains de couche 1 de devenir trop lourdes et congestionnées, d'où des transactions plus rapides et moins chères. La construction d'une solution de couche 2 ne nécessite pas de modifier la chaîne parentale, de sorte que la sécurité de l'ensemble de la blockchain n'est pas compromise dans l'ensemble du processus.