Les solutions “off-chain” ou de Layer 2 se concentrent sur le traitement des transactions en dehors de la blockchain principale, avant de les enregistrer finalement sur celle-ci. Ces méthodes représentent une sorte de “voie rapide” pour les transactions, où celles-ci sont traitées rapidement et à moindre coût.
Contrairement aux modifications “on-chain” (plus d’information ici), les solutions “off-chain” sont généralement plus flexibles et peuvent être mises en œuvre sans affecter la blockchain de base. Cela signifie que différentes solutions peuvent coexister et être adaptées en fonction des besoins.
- Les Layer 1 représentent la couche d’infrastructure et subissent le trilemme de la blockchain selon lequel une blockchain ne peut pas être parfaitement scalable, décentralisée et sécurisée.
- Les Layer 2 viennent se fixer au L1 afin d’améliorer la scalabilité et faire baisser les coûts d’utilisation.
- Les Layer 2 s’appuient sur des technologies de sidechains, de canaux de paiements, et de Roll-Up (ZK Roll-up ou d’Optimistic Roll-Up) pour désengorger les réseaux.
C’est quoi les Layer 2 ?
Par où on commence ?
Les canaux de paiement : la première solution de Layer 2
Fonctionnement et logique
Au cœur du concept des canaux de paiement, il y a l’idée de réaliser des transactions en dehors de la blockchain principale. Deux parties ouvrent un canal et y déposent une certaine somme. Une fois le canal ouvert, ces parties peuvent effectuer un nombre illimité de transactions entre elles, qui ne sont pas immédiatement enregistrées sur la blockchain. Ce n’est qu’une fois le canal fermé que le solde final est inscrit sur la blockchain principale.
Fonctionnement
- Ouverture : pour commencer, un canal est créé en effectuant une transaction “on-chain” qui bloque un certain montant de cryptomonnaie.
- Transactions : les transactions au sein du canal sont réalisées “off-chain”, c’est-à-dire hors de la blockchain principale. Ces transactions sont validées instantanément entre les deux parties sans frais supplémentaires.
- Fermeture : lorsque les deux parties décident de fermer le canal, une dernière transaction “on-chain” est effectuée, enregistrant le solde final sur la blockchain.
Logique
La magie des canaux de paiement réside dans le fait qu’ils permettent de réaliser une multitude de transactions avec seulement deux transactions “on-chain”. C’est comme si vous étiez au restaurant : plutôt que de payer chaque repas individuellement, vous réglez l’addition à la fin de la soirée, simplifiant ainsi le processus et réduisant les coûts.
Avantages et inconvénients
Avantages
- Rapidité : les transactions sont quasi-instantanées car elles ne dépendent pas de la validation de la blockchain principale.
- Réduction des frais : moins de transactions “on-chain” signifie moins de frais.
- Confidentialité : seules les transactions d’ouverture et de fermeture sont visibles sur la blockchain, les autres restent privées entre les deux parties.
Inconvénients
- Liquidité bloquée : les fonds dans un canal sont immobilisés jusqu’à la clôture de celui-ci.
- Complexité : la mise en place et la gestion des canaux peuvent être complexes pour les utilisateurs novices.
- Limité aux participants du canal : les transactions ne peuvent se faire qu’entre les deux parties du canal.
Exemples concrets
Lightning Network
Développé pour Bitcoin, le Lightning Network est l’un des exemples les plus emblématiques des canaux de paiement. Il permet des transactions rapides et peu coûteuses et a pour ambition de rendre Bitcoin évolutif pour traiter des millions de transactions par seconde.
Raiden Network
Pour Ethereum, la solution équivalente est le Raiden Network. Semblable au Lightning Network, Raiden vise à offrir des transferts rapides, évolutifs et à faible coût pour les tokens ERC-20.
Les canaux de paiement, en tant que solution de Layer 2, présentent une voie prometteuse vers une blockchain plus évolutive et efficiente. En combinant la sécurité de la blockchain principale avec la rapidité et l’efficacité des transactions “off-chain”, ils pourraient bien être la clé de l’adoption massive de la blockchain.
Plasma et les «Child Chains»
La croissance exponentielle des applications décentralisées et la demande incessante de transactions ont stimulé l’innovation dans le domaine de la scalabilité de la blockchain. Plasma, avec son architecture de “child chains” (chaînes enfants), est l’une de ces innovations clés qui ont vu le jour.
Plasma et son rôle dans les solutions de Layer 2
Plasma est un cadre de scalabilité pour les blockchains, proposé initialement par Joseph Poon et Vitalik Buterin. Son objectif premier est de permettre un grand nombre de transactions par seconde en réduisant la charge sur la blockchain principale. Pour cela, il utilise une série de blockchains secondaires, appelées “child chains”, qui s’appuient sur la robustesse du réseau principal.
En simplifiant, vous pouvez imaginer Plasma comme une arborescence de blockchains. Au sommet, vous avez la blockchain “root” (racine), comme Ethereum. Descendant de cette racine, vous avez plusieurs child chains, qui peuvent elles-mêmes avoir leurs propres child chains, créant ainsi une hiérarchie.
Comment les child chains fonctionnent et garantissent la sécurité
Le fonctionnement des child chains est étroitement lié à la blockchain racine. Chaque child chain est en réalité un smart contract sur la blockchain principale. Bien qu’elles soient capables de traiter leurs propres transactions, elles dépendent de la blockchain racine pour la sécurité ultime et le règlement final.
Traitement des transactions
Les transactions au sein d’une child chain sont traitées indépendamment, allégeant ainsi la charge sur la blockchain principale. Seulement après un certain nombre de blocs, un “commitment” ou engagement est soumis à la blockchain racine, résumant les activités de la child chain.
Garantie de sécurité
Si une fraude est détectée dans une child chain, le système Plasma permet de signaler cette fraude sur la blockchain principale. Les utilisateurs peuvent alors “exit” (sortir) de la child chain frauduleuse en soumettant une preuve à la blockchain racine. Cette architecture garantit que les fonds des utilisateurs restent en sécurité, même si une child chain est compromise.
Les Rollups : l’innovation majeure des solutions de Layer 2
Le monde des cryptomonnaies et des blockchains a vu naître une myriade de solutions pour répondre aux défis de scalabilité. Dans cette quête, les Rollups sont apparus comme l’une des innovations les plus prometteuses du Layer 2. Avec leur capacité à traiter un grand nombre de transactions hors chaîne tout en garantissant la sécurité et la transparence, ils ont considérablement modifié la donne en matière de performance de la blockchain.
Introduction et importance des rollups dans le paysage actuel
Un Rollup est une solution qui permet d’agréger plusieurs transactions en un seul lot et de soumettre une preuve à la blockchain principale. Au lieu de traiter chaque transaction individuellement sur la blockchain, les Rollups traitent ces transactions hors chaîne et ne soumettent à la chaîne principale qu’une représentation condensée, optimisant ainsi les ressources et améliorant les délais.
Dans le contexte actuel où la demande pour des transactions rapides et à faible coût n’a jamais été aussi forte, les Rollups jouent un rôle crucial en offrant une évolutivité sans sacrifier la sécurité ou la décentralisation.
Optimistic Rollups
Principe de fonctionnement
Les Optimistic Rollups fonctionnent sur un principe simple : ils assument par défaut que les transactions hors chaîne sont honnêtes. Seule une preuve condensée est soumise à la blockchain principale. Si une transaction malhonnête est détectée, un mécanisme de contestation est mis en place pour la résoudre. C’est cet optimisme par défaut qui leur donne leur nom.
Leur simplicité et la décentralisation qu’ils favorisent
Du fait de leur nature “optimiste”, ces Rollups sont simples à mettre en œuvre et nécessitent moins de calcul, ce qui les rend économiques. De plus, ils favorisent la décentralisation car ils permettent à davantage d’utilisateurs de participer à la sécurisation du réseau sans avoir besoin d’une puissance de calcul massive.
ZK-Rollups
Leur approche basée sur la vérification de chaque transaction
Contrairement aux Optimistic Rollups, les ZK-Rollups (Zero-Knowledge Rollups) utilisent une approche basée sur le protocole de cryptographie Zero-Knowledge Proof (la preuve à divulgation nulle de connaissance, en français) pour vérifier chaque transaction hors chaîne. Cela signifie que chaque transaction est mathématiquement prouvée comme étant valide avant d’être agrégée et soumise à la blockchain principale.
Avantages et défis de cette technologie
Le principal avantage des ZK-Rollups est leur sécurité renforcée. Comme chaque transaction est vérifiée avant soumission, le risque de transactions frauduleuses est minimisé. De plus, ils peuvent traiter un grand nombre de transactions rapidement.
Cependant, ils ne sont pas sans défis. Le protocole de cryptographie Zero-Knowledge Proof est complexe et nécessite des compétences spécialisées pour être mis en œuvre correctement. De plus, la création des preuves est gourmande en ressources, bien que cette charge ne soit pas reportée sur la chaîne principale.
La montée des Layer 3
Au fur et à mesure de l’évolution du secteur de la blockchain, les défis liés à l’évolutivité sont devenus de plus en plus pressants, menant à l’émergence des solutions de Layer 2. Cependant, aussi impressionnantes que soient ces avancées, elles ont elles-mêmes ouvert la voie à de nouveaux défis, ce qui a mené à une nouvelle vague d’innovations : les Layer 3.
De nouveaux défis
Tandis que les solutions de Layer 2 ont permis de réduire la congestion et d’améliorer la capacité de traitement des transactions sur des blockchains comme Ethereum, elles ont, paradoxalement, introduit de nouvelles complexités. Voici quelques-uns des principaux défis auxquels les solutions de Layer 2 doivent faire face :
- Inter-opérabilité : chaque solution de Layer 2 peut nécessiter des approches et des normes différentes, rendant difficile leur interconnexion ou celle avec d’autres blockchains.
- Complexité accrue : bien que conçues pour alléger le réseau principal, ces solutions ajoutent souvent une couche supplémentaire de complexité pour les développeurs et les utilisateurs.
- Fragmentation : plusieurs solutions Layer 2 peuvent coexister sur une même blockchain, ce qui peut conduire à une fragmentation des liquidités et des activités.
L’émergence des Layer 3
Face à ces défis, la vision du Layer 3 commence à émerger. Plutôt que de se focaliser uniquement sur la scalabilité, le Layer 3 vise à créer une couche d’abstraction supérieure qui permet une plus grande inter-opérabilité, une meilleure cohésion et une simplification des interactions pour les utilisateurs.
Les principales promesses du Layer 3 incluent :
- Inter-opérabilité : le Layer 3 vise à unifier les diverses solutions de Layer 2, permettant aux différents protocoles et chaînes de communiquer de manière transparente entre eux.
- Expérience utilisateur améliorée : en éliminant certaines des complexités associées au Layer 2, le Layer 3 espère offrir une expérience plus fluide et intuitive aux utilisateurs, qu’ils soient débutants ou experts.
- Cadre de développement simplifié : pour les développeurs, le Layer 3 peut fournir des outils et des cadres qui rendent le développement sur des chaînes multi-couches plus accessible et moins complexe.