Quelles sont les solutions de couche 2 ? Un guide des blockchains de couche 2

Le sécurité et décentralisation de la blockchain se fait au détriment d'un autre facteur important : la vitesse. Pendant longtemps, utiliser la blockchain pour le commerce quotidien était totalement hors de question. Acheter une tasse de café avec Bitcoin? Une chimère.

Mais il s'avère qu'il y a un appétit croissant pour des transactions crypto rapides. Vers 2011, quelque chose appelé une“solution Layer-2”a émergé pour y répondre.

Cet article explore ce que sont les solutions Layer-2 et comment elles peuvent être utilisées pour améliorer la scalabilité des blockchains existantes.

Limitations des blockchains de Layer-1

“A est la „couche de base” d'un . C'est comme les fondations d'un bâtiment et fournit la structure de base qui permet aux applications et services décentralisés de s'y construire dessus.

Pensez-y comme le point de départ pour des solutions blockchain plus complexes.

La plupart des blockchains de première génération (comme Bitcoin et Ethereum) ne sont pas évolutifs car elles ne peuvent traiter qu'une poignée de transactions par seconde. Dans le cas d'Ethereum, pendant la majeure partie de son existence en tant que Preuve de travail le réseau ne pouvait traiter que 15 transactions par seconde. Visa, en revanche, peut traiter 1 700 transactions par seconde.

Un débit aussi faible n'est pas suffisant pour répondre aux exigences du commerce moderne.

Si la blockchain doit être utilisée pour le commerce quotidien, elle doit être capable de s'adapter aux exigences de l'utilisation réelle.

En résumé, les limitations des blockchains de couche-1 incluent :

• Mauvaise scalabilité
• Faible débit
• À forte consommation d'énergie

C'est là que les solutions de deuxième couche entrent en jeu.

Il convient de noter qu'il existe certains projets de blockchain de la couche 1 (comme NEAR Protocol et Solana) qui tentent de surmonter les limitations mentionnées ci-dessus.

L'avantage des solutions de deuxième couche est qu'elles sont construites sur des blockchains de la couche 1 existantes populaires et peuvent tirer parti de la sécurité, de la confiance et des avantages de l'écosystème de ces blockchains.

Pour en savoir plus sur les blockchains de la couche 1, consultez notre article Qu'est-ce qu'une blockchain Layer-1?

Qu'est-ce qu'une solution Layer-2?

A solution Layer-2 fait référence à une infrastructure construite au-dessus d'une blockchain existante qui peut exécuter des transactions hors chaîne. Bien qu'elles traitent les transactions séparément, les blockchains Layer-2 sont toujours sécurisé par la blockchain de base Layer-1.

Imaginez une autoroute très fréquentée qui relie différentes villes. Cette autoroute représente la blockchain principale, qui est utilisée par de nombreuses personnes pour transférer des actifs et des informations.

Cependant, à mesure que de plus en plus de personnes commencent à utiliser l'autoroute, elle devient congestionnée et ralentit, rendant difficile pour les gens de déplacer rapidement et efficacement leurs actifs et informations.

Pour résoudre ce problème, une solution Layer-2 est construite au-dessus de l'autoroute, similaire à la construction d'une voie rapide surélevée au-dessus d'une route existante. La solution Layer-2 agit comme une route parallèle qui peut gérer un grand nombre de transactions et de transferts de données, tout en étant toujours attachée et sécurisée par la blockchain principale Layer-1.

Comment les blockchains Layer-2 améliorent-elles les blockchains Layer-1?

Une blockchain Layer-2 est conçue pour améliorer l'évolutivité d'une blockchain Layer-1 en prenant en charge certaines des tâches lourdes de la chaîne principale (Layer-1) pour augmenter le débit et réduire les frais de transaction.

Cela est réalisé en permettant aux transactions d'avoir lieu hors chaîne et en n'enregistrant que le résultat final sur la chaîne. De cette manière, la charge sur la chaîne principale est significativement réduite, ce qui entraîne moins de débit et une performance améliorée.

L'objectif est que la chaîne principale soit utilisée pour moins de transactions avec des frais inférieurs, ce qui augmente la vitesse de transaction.

Voici une autre analogie : imaginez être dans un bar avec vos amis.

En commandant des boissons, vous apprenez la politique de l'établissement : une seule boisson peut être commandée à la fois, et la suivante ne peut être commandée qu'une fois la première payée. Cela peut rendre l'expérience désagréable pour tous, car vous devez traiter la monnaie pour chaque boisson, et le barman doit garder une trace de savoir si vous avez payé le montant correct, ralentissant ainsi le service pour les autres clients.

Une solution idéale serait que le barman garde une note de toutes vos boissons sur un ordinateur, vous permettant de régler le montant total avec votre carte de crédit lorsque vous et vos amis êtes prêts à partir.

Dans notre analogie, la solution Layer-2 est comme l'ordinateur qui garde une note de toutes les transactions, lesquelles sont ensuite réglées sur Layer-1.

Avec une solution Layer-2, seul le résultat final d'une transaction est enregistré sur la chaîne principale. Le nombre de transactions pouvant avoir lieu est limité uniquement par la capacité de la solution Layer-2 et non par la chaîne principale.

Ces solutions de couche 2 sont construites sur des blockchains de couche 1 et tirent parti de plusieurs de leurs propriétés. Par exemple, certaines solutions comme les rollups et les canaux d'état tirent leur sécurité de la chaîne principale (couche 1).

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

Rollups optimistes

Dans les rollups optimistesLa validité des données est vérifiée avant qu'elles ne soient incluses dans le rollup. Cela se fait en ayant une "période de contestation" pendant laquelle toute partie peut contester la validité des données. Si les données sont invalides, elles sont exclues du rollup.

Ce type de rollup est plus sécurisé mais plus lent, car il nécessite que les données soient vérifiées avant d'être incluses dans le rollup.

Avantages des rollups optimistes

• Sécurité dérivée de la chaîne principale
• Faibles frais de transaction
• Sans confiance
• Bonne structure incitative

Inconvénients des rollups optimistes

• Finalité des transactions plus grande
• Plus de centralisation
• Dépend des validateurs et séquenceurs honnêtes

Rollups ZK (zéro connaissance)

Rollups ZK utilisent des "preuves à connaissance nulle" pour valider les données avant qu'elles ne soient incluses dans le regroupement. De cette façon, les données peuvent être ajoutées au regroupement sans avoir à les vérifier d'abord.

Une preuve à connaissance nulle est une méthode mathématique pour prouver que quelque chose est vrai sans révéler aucune information à ce sujet.

Le fonctionnement de ce système est que lorsqu'une transaction est effectuée, une preuve à connaissance nulle est généré pour prouver que les données de la transaction sont valides. Cette preuve est ensuite incluse dans le roll-up avec les données de la transaction.

Cela rend les ZK-rollups beaucoup plus rapides que les rollups optimistes, car les données n'ont pas besoin d'être vérifiées avant d'être incluses dans le roll-up. Au lieu de cela, il suffit de prouver que les données sont correctes.

Avantages des ZK-rollups

• Évite les changements d'état incorrects
• Périodes de finalité plus rapides
• Maintient l'intégrité de la décentralisation
• Faibles délais de retrait

Inconvénients des ZK rollups

• Les exigences matérielles coûteuses peuvent risquer la centralisation de la chaîne
• Machine Virtuelle EthereumLes ZK rollups compatibles sont coûteux
• La centralisation peut mener à une plus grande censure

Canaux d'état

Une blockchain est essentiellement un machine à états déterministe. Cela signifie que l'état de la blockchain est déterminé par la séquence des transactions qui ont eu lieu dessus.

L' "état" est simplement les données stockées sur la blockchain à un moment donné. Cela inclut les soldes des comptes, codes de contrat intelligent , et plus encore. Modifier l'information change l'état, ce qui est un moyen de repérer des activités malveillantes.

Les canaux d'état sont un type de solution de couche 2 qui permet à deux parties de transiger entre elles sans avoir à enregistrer chaque transaction sur la blockchain principale.

Ils fonctionnent en verrouillant d'abord une petite partie de l'état de la chaîne principale (mainnet) en utilisant une signature multiple ou un contrat intelligent (appelé "contrat juge").

Ensuite, quelques transactions sont effectuées et soumises à la chaîne principale, ce qui modifie l'état. Cela est crucial pour garantir que les transactions traitées hors chaîne ne sont pas malveillantes.

Maintenant que la sécurité a été établi, un nombre indéfini de transactions peut être exécuté hors chaîne avant d'être soumis à la chaîne principale. Cela augmente exponentiellement la capacité du réseau.

Avantages des canaux d'état

• Finalité instantanée
• La vitesse de finalité est indépendante de l'exploitation minière puissance
• Le coût diminue lorsqu'il est utilisé sur de plus longues périodes

Inconvénients des canaux d'état

• Tous les participants doivent être disponibles
• Pas de participation ouverte
• Le coût initial de déploiement d'un contrat de juge est élevé

Chaînes latérales

Une chaîne latérale est une blockchain connectée à une blockchain principale en utilisant quelque chose appelé une « liaison bidirectionnelle ».

Une liaison bidirectionnelle permet de déplacer des jetons d'une blockchain à une autre. Cela se fait en verrouillant les jetons sur la chaîne principale et en frappant un nombre équivalent de jetons sur la chaîne latérale.

L'avantage d'utiliser une chaîne latérale est qu'elle permet plus de flexibilité en termes de gouvernance et consensus. Cela est dû au fait qu'une sidechain peut avoir ses propres règles etmécanismes de consensus qui sont différents de ceux de la chaîne principale. Cela rend les sidechains particulièrement adaptées au traitement des transactions qui ne conviennent pas à la chaîne principale, telles que les transactions à haut risque ou expérimentales.

Avantages des sidechains

Facilement évolutives

• Les nouveaux participants n'ont pas besoin de nouvelles sidechains
• Les fonctions peuvent être testées avant de passer à la chaîne principale
• Compatible avec la machine virtuelle Ethereum

Inconvénients des chaînes latérales

• Ne dérive pas la sécurité de la chaîne principale
• Exigent des hypothèses de confiance plus grandes
• Coûts initiaux élevés

Calcul hors chaîne

Calcul hors chaînealias oracle la computation, est un type de solution de mise à l'échelle de la couche 2 qui permet des tâches computationnellement intensives d'être effectuées hors chaîne.

Cela est réalisé en verrouillant d'abord un état sur la chaîne principale puis en exécutant la computation hors chaîne. Une fois la computation terminée, le résultat est soumis à la chaîne principale, et l'état est mis à jour.

Cela permet d'effectuer une gamme beaucoup plus large de computations sur une blockchain, car le calcul hors chaîne peut être effectué par toute personne disposant des ressources nécessaires.

Cela réduit également la charge sur la chaîne principale, car les tâches intensives en calcul sont effectuées hors chaîne.

Avantages du calcul hors chaîne

• Très rentable
• Haut degré de personnalisation
• Les dApps peuvent être très évolutives

Inconvénients du calcul hors chaîne

• Aucune garantie de disponibilité des données
• La réactivité de l'application est affectée
• Risques de centralisation

Plasma

Plasma est un type de solution Layer-2 qui permet le traitement d'un grand nombre de transactions hors-chaîne.

Il le fait en divisant d'abord la blockchain principale en plus petites blockchains, appelées "chaînes Plasma" ou "chaînes enfants." Cela se fait en utilisant des contrats intelligents etarbres de Merkle.

Ces chaînes Plasma peuvent ensuite être traitées indépendamment les unes des autres, et les résultats sont soumis à la blockchain principale.

Cela permet un degré de scalabilitébeaucoup plus élevé, car chaque chaîne Plasma peut traiter les transactions indépendamment des autres.

Avantages du Plasma

• Extrêmement évolutif
• Bon pour les transactions à haut risque
• Adapté à la création de blockchains privées
• Compartimente l'utilisation du réseau

Inconvénients du Plasma

• Temps de retrait long
• Ne peut pas évoluer pour des contrats intelligents à usage général
• Plus grande centralisation

Exemples de solutions de scalabilité de la couche 2 populaires

Bien que cette liste ne soit pas exhaustive, voici quelques blockchains et solutions de scalabilité de la couche 2 courantes.

Polygon (anciennement Matic Network)

Polygon (MATICest une solution de couche 2 qui utilise les chaînes Plasma pour évoluer Ethereum. C'est l'une des solutions de mise à l'échelle les plus populaires actuellement disponibles, avec plus de 19 000 dApps utilisant Polygon pour se mettre à l'échelle.

Lightning Network

Le Lightning Network est une solution de couche 2 pour Bitcoin qui utilise des canaux de paiement bidirectionnels (un type de canal d'état) pour traiter les transactions hors chaîne.

C'est l'une des solutions de mise à l'échelle les plus populaires, avec plus de 30 000 nœuds de foudre.

Loopring

Loopring est une solution de couche 2 qui utilise zk rollup pour traiter les transactions Ethereum hors chaîne.

Avec Loopring, les utilisateurs peuvent être impliqués dans le non-custodial protocoles d'échange et de paiement sans sacrifier la sécurité offerte par Ethereum. Il est open-source, sans confiance, et audité.

L'avenir des solutions Layer-2

Les solutions Layer-2 deviennent de plus en plus populaires à mesure que le besoin de scalabilité augmente. Avec la montée des dApps et des NFTs, il est clair qu'Ethereum et les autres blockchains de couche 1 ne peuvent pas répondre à la demande.

Les solutions de couche 2 comme Base Chain offrent une solution d'extension indispensable et deviendront probablement plus fréquentes à l'avenir. Beaucoup s'attendent à voir plus d'innovation et d'adoption de ces solutions à l'avenir.

D'autre part, beaucoup affirment que la mise à jour du sharding d'Ethereum et l'émergence de blockchains de couche 1 plus rapides comme Solana (avec 65 000 TPS) et Près (400 000+ transactions quotidiennes) peuvent réduire la dépendance aux solutions de niveau 2.

Bien qu'il soit impossible de savoir quelles solutions de niveau 2 résisteront à l'épreuve du temps, il est presque certain que l'évolutivité des blockchains continuera d'évoluer et de croître.

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