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

L’apparition de la technologie blockchain a été révolutionnaire. Le bitcoin, introduit en 2009, a été la première monnaie numérique décentralisée, offrant un moyen sûr et transparent de transférer de la valeur sans dépendre des banques. Cependant, au fur et à mesure que le réseau Bitcoin était utilisé par un plus grand nombre de personnes, il s’est trouvé confronté à certains problèmes. Les transactions sont devenues plus lentes, les frais ont augmenté et le système a eu du mal à gérer la demande croissante.

Et ce problème n’était pas propre au bitcoin. Ethereum, une autre blockchain qui a introduit les contrats intelligents, a été confrontée à des difficultés similaires. Le problème était clair : ces réseaux n’étaient pas conçus pour traiter un grand nombre de transactions rapidement et à moindre coût.

C’est ainsi qu’est née l’idée du trilemme de l’évolutivité de la blockchain, selon lequel les blockchains ne peuvent exceller que dans deux domaines sur trois :

• Décentralisation (absence de contrôle de la part d’une seule entité) ;
• Sécurité (être protégé des attaques) ;
• Évolutivité (gestion d’un grand nombre d’utilisateurs).

Bitcoin et Ethereum se sont concentrés sur la décentralisation et la sécurité, ce qui signifie qu’ils ont eu du mal à passer à l’échelle supérieure.

Pour résoudre ces problèmes, les développeurs ont commencé à améliorer les blockchains de couche 1. Ils ont essayé d’augmenter la taille des blocs ou de modifier la façon dont les transactions sont vérifiées. Bien que ces changements aient été utiles, ils ont souvent demandé beaucoup de temps et d’accord au sein de la communauté.

C’est alors que les solutions de niveau 2 sont apparues. Au lieu d’essayer de faire en sorte que la couche 1 fasse tout, les développeurs ont créé des systèmes de couche 2 qui fonctionnent au-dessus du protocole blockchain sous-jacent. Ces systèmes traitent les transactions plus rapidement et à moindre coût en les traitant séparément et en ne mettant à jour la blockchain principale qu’en cas de besoin.

Mais allons plus loin pour mieux comprendre la différence entre la couche 1 et la couche 2, en nous concentrant sur leurs principaux aspects : leur rôle, leur mise à l’échelle et les blockchains.

Couche 1 vs. Couche 2 : en bref

Couche 1 et couche 2 : leur rôle

Commençons par comprendre leurs rôles, car ils sont différents. Comme nous l’avons mentionné, les réseaux de blockchain fonctionnent selon un système décentralisé. Un groupe de nœuds traite les transactions et un protocole de consensus garantit que tout est exact. Une fois validées, ces transactions sont ajoutées à une chaîne immuable de blocs de données, créant ainsi un enregistrement sécurisé et transparent.

Toutefois, à mesure que les blockchains gagnent en popularité, ce système se heurte à un problème de taille : l’évolutivité. Plus le nombre de personnes utilisant une blockchain est important, plus la puissance de calcul nécessaire au traitement des transactions augmente.

Le système peut être surchargé à mesure que la demande augmente, ce qui ralentit la vitesse des transactions et frustre les utilisateurs. Par exemple, certaines transactions sur des blockchains populaires peuvent prendre jusqu’à 10 minutes, ce qui n’est pas pratique pour de nombreuses applications.

Pour y remédier, différentes solutions de mise à l’échelle ont été développées. Ces solutions visent à gérer le nombre croissant de transactions sans compromettre la nature décentralisée et sécurisée de la blockchain. Parmi ces solutions de mise à l’échelle de la blockchain, les solutions de couche 1 et de couche 2 sont les plus populaires. Toutes deux ont été développées pour résoudre le problème de l’évolutivité, mais de manière différente :

• Les blockchains de couche 1, comme Bitcoin et Ethereum, se concentrent sur l’amélioration du système de base. Elles introduisent des mises à jour pour rendre le réseau plus efficace, comme la modification du mécanisme de consensus, l’augmentation de la taille des blocs ou le partage.
• Les blockchains de couche 2 fonctionnent parallèlement à la couche 1, au-dessus de la blockchain principale, en prenant en charge une partie de la charge de travail. En traitant les transactions sur des réseaux distincts, puis en les synchronisant avec la chaîne principale, la couche 2 contribue à réduire les encombrements et à accélérer le système.

Ensemble, ces couches s’attaquent au problème du goulot d’étranglement (mais de différentes manières), ce qui permet à la technologie blockchain de répondre à la demande croissante et de rester efficace pour les utilisateurs du monde entier.

Couche 1 vs. Couche 2 : mise à l’échelle

Les solutions de mise à l’échelle des réseaux blockchain diffèrent sensiblement entre la couche 1 et la couche 2, mais elles sont toutes deux conçues pour s’attaquer au même problème : améliorer la capacité du réseau à traiter un nombre croissant de transactions tout en préservant ses principes fondamentaux de sécurité et de décentralisation.

Les mises à niveau de la couche 1 renforcent les fondations en remédiant aux limitations au niveau du protocole. Ces solutions sont souvent permanentes mais nécessitent un consensus important entre les développeurs et les utilisateurs, ce qui peut retarder la mise en œuvre.

La couche 2, en revanche, apporte un soulagement immédiat en réduisant la charge sur la chaîne principale. Elle permet des transactions plus rapides et moins chères sans nécessiter de modifications de la blockchain sous-jacente, ce qui la rend idéale pour une mise à l’échelle à court terme.

En combinant les améliorations de la couche 1 avec les solutions de la couche 2, les écosystèmes blockchain peuvent équilibrer l’évolutivité, la décentralisation et la sécurité, en surmontant les goulets d’étranglement qui entravent actuellement l’adoption massive.

Pour mieux comprendre les solutions de mise à l’échelle des blockchains de couche 1 et de couche 2, lisez ce qui suit.

Solutions de mise à l’échelle de la couche 1

1. Augmentation de la taille des blocs

L’une des premières et des plus simples solutions pour la mise à l’échelle de la couche 1 consiste à augmenter la taille des blocs de transaction. Chaque bloc contient un lot de transactions, et des blocs plus grands peuvent accueillir plus de transactions.

Par exemple, le Bitcoin Cash a mis en œuvre cette stratégie en augmentant la taille de ses blocs de 1 Mo à 8 Mo, puis à 32 Mo. Cela a permis à Bitcoin Cash de traiter plus de 100 transactions par seconde, alors que le rythme de Bitcoin est beaucoup plus lent, avec environ 7 transactions par seconde.

Bien qu’efficace pour augmenter la capacité, cette approche présente des inconvénients, tels que des exigences plus élevées en matière de stockage des nœuds et des risques potentiels de centralisation.

2. La mise en commun

Le sharding est une technique sophistiquée inspirée des systèmes de base de données traditionnels. Elle consiste à diviser la blockchain en segments plus petits et plus faciles à gérer, ou « shards », qui fonctionnent de manière indépendante.

Chaque bloc traite ses propres transactions et stocke une partie des données de la blockchain, ce qui permet à plusieurs blocs de traiter des transactions simultanément et d’augmenter le débit global.

Par exemple, la blockchain Ethereum a intégré le sharding dans sa feuille de route pour compléter sa transition vers la preuve d’enjeu, ce qui permet au réseau de traiter des milliers de transactions par seconde.

3. Mécanismes de consensus actualisés

Les mécanismes de consensus constituent l’épine dorsale de la sécurité et de la fonctionnalité de la blockchain, mais ils ne sont pas tous aussi efficaces les uns que les autres.

La méthode traditionnelle de la preuve de travail (PoW), utilisée par Bitcoin, exige que les mineurs résolvent des énigmes mathématiques complexes pour valider les transactions. Bien que sûre, cette méthode est très gourmande en ressources informatiques et lente.

Pour remédier à ce problème, Ethereum est passé à la preuve d’acquisition (PoS), qui exige des validateurs qu’ils bloquent des crypto-monnaies comme garantie au lieu de résoudre des énigmes. Le PoS réduit considérablement la consommation d’énergie et la charge de calcul tout en maintenant la sécurité et la décentralisation.

D’autres blockchains de niveau 1, comme Cardano et Solana, ont adopté le PoS ou des mécanismes similaires dès le départ, en donnant la priorité à l’évolutivité.

Solutions de mise à l’échelle de la couche 2

Ces méthodes ne nécessitent pas de modifier le cœur de la blockchain, mais interagissent avec lui pour améliorer les performances. Les principales stratégies sont les suivantes :

1. Roulements

Les rollups font partie des solutions de mise à l’échelle de la couche 2 les plus populaires. Ils regroupent plusieurs transactions en un lot, les traitent en dehors de la chaîne, puis soumettent les données compressées de la transaction à la blockchain principale.

Cela réduit la charge de travail du réseau de couche 1, lui permettant de se concentrer sur la finalisation des blocs plutôt que sur le traitement de chaque transaction.

Les rollups se présentent sous deux formes principales :

• Les rollups optimistes, comme ceux utilisés par Optimism, supposent que les transactions sont valides par défaut et n’effectuent des contrôles qu’en cas de suspicion de fraude.
• Les rollups à connaissance nulle (ZK), observés dans des réseaux tels que StarkNet, utilisent des preuves cryptographiques pour valider les transactions en dehors de la chaîne avant de les soumettre à la chaîne principale.

2. Chaînes d’État

Les canaux d’état permettent à deux parties d’effectuer des transactions directement en dehors de la chaîne. Une fois l’interaction terminée, le canal d’état reste ouvert à de multiples transactions, et seul l’état final est enregistré publiquement sur la blockchain de couche 1.

Le réseau Lightning de Bitcoin en est un exemple bien connu. Il permet aux utilisateurs d’envoyer des microtransactions rapidement et à peu de frais tout en maintenant la sécurité de la blockchain principale de Bitcoin.

3. Chaînes latérales

Les chaînes latérales sont des réseaux de blockchain indépendants connectés à la chaîne principale. Contrairement aux rollups ou aux state channels, les side chains conservent leurs mécanismes de consensus et leurs validateurs, ce qui leur permet de fonctionner en parallèle avec la blockchain principale.

Ils peuvent traiter de grands volumes de transactions de manière indépendante et se synchroniser ensuite avec le réseau principal.

Par exemple, Polygon fonctionne comme une solution de mise à l’échelle de la couche 2 pour le réseau Ethereum, fournissant des transactions plus rapides et moins chères sur la chaîne latérale tout en réglant périodiquement les données sur la chaîne principale d’Ethereum.

Couche 1 vs. Couche 2 : Blockchains populaires

Vous vous demandez probablement quels sont les réseaux de couche 1 et de couche 2 les plus connus, n’est-ce pas ? Voici quelques-uns des réseaux de blockchain les plus populaires qui sont classés dans la couche 1 :

• Bitcoin (BTC) ;
• Ethereum (ETH) ;
• Chaîne BNB (BNB) ;
• Cardano (ADA) ;
• Solana (SOL) ;
• Polkadot (DOT) ;
• Avalanche (AVAX) ;
• Algorand (ALGO) ;
• Tezos (XTZ) ;
• Cosmos (ATOM), et d’autres.

Les blockchains de niveau 2 les plus populaires sont les suivantes :

• Polygon (POL, ex-MATIC) ;
• Arbitrum (ARB) ;
• Optimisme (OP) ;
• zkSync (ZK) ;
• StarkNet (STRK) ;
• Loopring (LRC) ;
• Immutable (IMX) ;
• Base (BASE), et autres.

FAQ

Que sont les blockchains de couche 1 et de couche 2 ?

La couche 1 de la blockchain fait référence à l’infrastructure principale d’une blockchain, comme Bitcoin ou Ethereum, qui traite toutes les transactions sur son réseau. Les solutions de couche 2, quant à elles, fonctionnent hors chaîne pour améliorer l’évolutivité et la vitesse des transactions. Bien que les blockchains comportent plusieurs couches (matériel, données, réseau, consensus et application), les couches 1 et 2 se réfèrent spécifiquement aux méthodes de mise à l’échelle au sein de l’écosystème de la blockchain.

Une blockchain peut-elle fonctionner uniquement sur la couche 1 ?

De nombreuses blockchains, dont Bitcoin, ont d’abord fonctionné exclusivement comme des réseaux de couche 1. Cependant, à mesure que la demande des utilisateurs augmentait, des problèmes d’évolutivité sont apparus, ce qui a conduit au développement de solutions de couche 2 pour améliorer les performances.

Quelle est la meilleure solution ? Couche 1 ou Couche 2 ?

Le choix dépend du cas d’utilisation spécifique. La couche 1 est essentielle pour assurer une sécurité et une décentralisation solides. En revanche, la couche 2 est idéale pour améliorer la vitesse et l’efficacité des transactions, ce qui en fait une solution complémentaire plutôt qu’une comparaison directe.

La couche 2 peut-elle exister sans la couche 1 ?

Les solutions de niveau 2 dépendent des réseaux de niveau 1 pour la sécurité et la validation finale des transactions. Elles améliorent les fonctionnalités, mais s’appuient sur la blockchain fondamentale pour l’intégrité et la confiance.

Les solutions de niveau 2 compromettent-elles la sécurité ?

Les solutions de niveau 2 sont conçues pour maintenir la sécurité en s’appuyant sur la blockchain sous-jacente de niveau 1 pour la validation. Bien qu’elles fonctionnent différemment, leur connexion à la couche 1 garantit le respect des normes de sécurité globales.

Réflexions finales

Nous espérons donc qu’à la fin de cet article, vous aurez compris les principales considérations du dilemme entre la couche 1 et la couche 2. En effet, ils sont apparus parce que la blockchain a été victime de son succès. Ainsi, la couche 1 fournit une base de sécurité réseau, tandis que la couche 2 est une mise à niveau qui rend les blockchains plus rapides et plus faciles à utiliser.

Ensemble, ils résolvent les problèmes liés à la popularité croissante de la blockchain et la préparent pour l’avenir. En outre, bien que les solutions des couches 1 et 2 améliorent considérablement l’évolutivité, la technologie blockchain reste confrontée à des défis permanents qui nécessitent une innovation et un développement continus.