Qu’est-ce qu’un layer 1 dans le monde de la Blockchain ?

La blockchain représente une révolution technologique majeure, modifiant profondément notre manière d'envisager la transmission sécurisée des données. Au cœur de cette innovation se trouve la couche 1, pierre angulaire sur laquelle repose toute l'architecture. Cette première strate s’avère indispensable, car elle constitue le socle initial du réseau sur lequel s'échafaudent toutes les autres applications et services.

Blockchain de couche 1 : de quoi s’agit-il ?

Une blockchain de couche 1, également appelée "blockchain de première couche" ou "protocole de base", se réfère à la couche fondamentale d'une infrastructure blockchain. Elle constitue le niveau de base où les transactions s'enregistrent  et les consensus s’atteignent.

La plupart des Layer 1 sont conçues pour être décentralisées et sécurisées. C'est sur cette couche que reposent les protocoles de consensus, tels que le Proof of Work (PoW) ou le Proof of Stake (POS).

Il faut savoir que la nature d'une blockchain de couche 1 reste intrinsèquement liée à sa capacité à fonctionner indépendamment sans nécessiter d'autres systèmes pour valider ou faciliter ses opérations.

Des exemples emblématiques tels que Bitcoin ou Ethereum illustrent parfaitement cette autonomie. Ces réseaux sont conçus pour être autosuffisants avec leurs propres règles et protocoles.

Par ailleurs, la fonction principale d'une telle blockchain est d'enregistrer les transactions dans un registre distribué tout en assurant leur immuabilité. L'autonomie se garantit grâce aux mécanismes de consensus qui permettent aux différents acteurs du réseau d'arriver à un accord commun sans intermédiaire centralisé.

Principales caractéristiques d'une blockchain de couche 1

Le Layer 1 de la blockchain constitue un élément important de l'écosystème des cryptomonnaies. Voici ses principales caractéristiques.

Décentralisation

Une blockchain de couche 1 est conçue pour être décentralisée, ce qui signifie qu'aucun acteur unique n'a le contrôle absolu du réseau. Cet état contribue à la résilience ainsi qu’à la résistance à la censure.

Consensus

La blockchain de première couche utilise un mécanisme de consensus pour atteindre un accord sur l'état du réseau. La preuve de travail (PoW) et la preuve d'enjeu (POS) sont deux exemples courants de mécanismes de consensus utilisés.

Sécurité

La sécurité demeure une priorité assurée par des algorithmes cryptographiques robustes et par le consensus entre les participants. Les transactions enregistrées sur la blockchain sont immuables. Elles ne peuvent donc pas se modifier une fois ajoutées.

Transparence

Toutes les transactions restent visibles par tous les participants du réseau. En effet, la transparence reste indispensable pour renforcer la confiance entre les parties et assurer l'intégrité des données.

Incentives

Les participants sont souvent incités à maintenir et à sécuriser le réseau. Cela peut se faire par le biais de récompenses en crypto monnaie, telles que les récompenses de bloc ou les frais de transaction.

Token natif

La plupart des Layer 1 ont leur propre token natif qui est utilisé comme moyen d'échange sur le réseau. Par exemple, Bitcoin (BTC) pour Bitcoin et Ether (ETH) pour Ethereum.

Ces caractéristiques sont générales et peuvent varier en fonction de la conception spécifique de chaque blockchain de couche 1.

Pourquoi utiliser une blockchain de couche 1 ?

Les Layer 1 offrent une sécurité et une décentralisation exceptionnelles, faisant d'elles des choix privilégiés pour diverses applications. En effet, la conception décentralisée élimine le besoin d'une autorité centrale, renforçant ainsi la confiance et évitant les risques de manipulation.

Par ailleurs, les mécanismes de consensus robustes, tels que la preuve de travail ou la preuve d'enjeu assurent la sécurité des transactions, rendant la blockchain résistante aux attaques externes. De plus, l'adoption généralisée de ces systèmes garantit la résilience et la fiabilité, créant un environnement stable pour le développement d'applications décentralisées.

Ces avantages font des Layer 1 des solutions attractives pour des secteurs variés. Des secteurs  allant des transactions financières à la gouvernance décentralisée et à la traçabilité des chaînes d'approvisionnement.

Quelques cas d’utilisation pour une blockchain de première couche

Les Layer 1 sont utilisées dans divers cas d'application en raison de leurs caractéristiques. En voici quelques-uns : 

Cryptomonnaies

Les cryptomonnaies de couche 1 comme Bitcoin ou le Solana, exploitent les blockchains pour permettre des transactions sécurisées et décentralisées. Ces plateformes éliminent le besoin d'intermédiaires financiers, offrant une alternative transparente et résistante à la censure pour les échanges de valeur peer-to-peer.

Contrats intelligents 

Ethereum, une blockchain de couche 1, permet l'exécution de contrats intelligents, des programmes autonomes qui facilitent et automatisent l'exécution de contrats  éliminant le besoin de tiers de confiance. Cette fonctionnalité renforce l'efficacité et la transparence dans les transactions contractuelles.

Gouvernance décentralisée

Les Layer 1 permettent la mise en place de systèmes de gouvernance décentralisée. Les détenteurs de tokens participent activement aux décisions relatives au développement et à l'amélioration du réseau. Cela favorise une approche démocratique et inclusive dans la gestion des protocoles blockchain.

Services financiers décentralisés (DeFi)

Les Layer 1 facilitent l'émergence de services financiers décentralisés (DeFi), englobant les prêts, l'échange de cryptomonnaies et les pools de liquidités. Ces solutions offrent des alternatives novatrices aux systèmes financiers conventionnels, promouvant une accessibilité et une inclusion accrues.

Traçabilité des chaînes d’approvisionnement

Les blockchains de première couche garantissent la transparence et la traçabilité des chaînes d'approvisionnement, facilitant le suivi de l'origine et des déplacements des produits. Cette technologie renforce la confiance en offrant une visibilité complète sur les étapes de la chaîne logistique.

Vote électronique 

Les Layer 1 sont adaptées à la mise en place de systèmes de vote électronique décentralisés. Elles fournissent une solution électorale plus transparente et sécurisée, renforçant l'intégrité des processus démocratiques.

Identification numérique

Les Layer 1 sont aptes à constituer des fondements pour des systèmes d'identification numérique sécurisés. Elles proposent une approche décentralisée pour la gestion de l'identité, renforçant la sécurité et la confidentialité des informations personnelles.

Quels sont les principales blockchains de première couche

Il existe de nombreuses Layer 1, chacune avec ses propres caractéristiques et objectifs. Voici quelques-unes des principales Layer 1.

• Bitcoin (BTC) : La première et la plus connue des cryptomonnaies, conçue principalement comme une réserve de valeur de même qu’un moyen de transfert de fonds.
• Ethereum (ETH) : Une blockchain de couche 1 qui prend en charge les contrats intelligents. Elle permet l'exécution automatique de transactions basées sur des conditions prédéfinies.
• Binance Smart Chain (BSC) : Une blockchain de couche 1 créée par la plateforme d'échange Binance. Elle offre une alternative à Ethereum avec une latence réduite et des frais de transaction moins élevés, surtout depuis la mise à jour.
• Cardano (ADA) : axée sur la scalabilité, l'interopérabilité et la durabilité, Cardano vise à créer une plateforme de contrats intelligents plus sécurisée et évolutive.
• Polkadot (DOT) : conçue pour faciliter l'interopérabilité entre blockchains, Polkadot permet aux différentes chaînes de travailler ensemble de manière sécurisée.
• Solana (SOL) : Une blockchain rapide et évolutive qui se concentre sur la rapidité des transactions grâce à son approche unique du consensus Proof of History.
• Avalanche (AVAX) : axée sur la scalabilité et la personnalisation des blockchains, Avalanche permet la création de réseaux de blocs indépendants avec des caractéristiques spécifiques.
• Tezos (XTZ) : conçue pour faciliter la gouvernance décentralisée et l'évolution du protocole sans division de la communauté.
• Chainlink (LINK) : bien qu'elle soit souvent associée à des oracles décentralisés, Chainlink sert également de couche 1 dans certains cas. Elle favorise la création de contrats intelligents alimentés par des données du monde réel.
• EOS (EOS) : Se basant sur la scalabilité et la facilité d'utilisation, EOS vise à fournir une plateforme pour le développement d'applications décentralisées à grande échelle.

Ces Layer 1 illustrent la diversité des approches et des fonctionnalités disponibles dans l'écosystème blockchain. Chacune d'entre elles cherche à résoudre des problèmes spécifiques et à offrir des solutions adaptées à différents cas d'utilisation.

Comparaison des différentes Layer 1

Les différences entre ces systèmes se manifestent principalement au niveau des mécanismes de consensus, chacun ayant un impact distinct sur la sécurité du réseau.  La question de la scalabilité, c'est-à-dire la capacité à gérer un volume croissant de transactions sans compromettre la vitesse ou la sécurité, est également un point clé.  L'adoption réelle et l'utilisation pratique viennent compléter cette analyse comparative, offrant une vue d'ensemble sur le positionnement actuel de chaque technologie.

Défis et limites des Layer 1

Bien que les Layer 1 présentent de nombreux avantages, elles font également face à plusieurs défis et limites, notamment : 

Évolutivité (scalabilité)

Les Layer 1 peuvent être confrontées à des défis d'évolutivité, ce qui signifie qu'elles peuvent avoir du mal à gérer un grand nombre de transactions simultanées. Cela peut entraîner des retards dans la confirmation des transactions et des coûts de transaction élevés.

Coûts de transaction

Les frais de transaction sur les Layer 1 peuvent être variables et parfois élevés, en particulier lorsque le réseau est congestionné. Ceci peut rendre les microtransactions moins pratiques et limitatives pour certains cas d'utilisation.

Consommation énergétique

Certaines Layer 1, en particulier celles basées sur la preuve de travail (comme Bitcoin), ont été critiquées pour leur consommation énergétique élevée. Ainsi, cela soulève des préoccupations environnementales et peut limiter la viabilité à long terme de ces systèmes.

Temps de confirmation

Le temps nécessaire pour confirmer une transaction peut varier en fonction du réseau et de la congestion. Dans certaines circonstances, les Layer 1  peuvent avoir des temps de confirmation plus longs, ce qui peut ne pas convenir à des cas d'utilisation nécessitant une confirmation rapide.

Programmabilité limitée

Les blockchains de couche 1 ont souvent une programmabilité limitée par rapport à d'autres solutions de couche 2 ou à des blockchains de couche 1 plus récentes. Cela peut restreindre la complexité des contrats intelligents et des applications décentralisées qui peuvent être développées

Interopérabilité

L'interopérabilité entre différentes blockchains de couche 1 et d'autres systèmes est souvent un défi. Des efforts sont en cours pour créer des normes et des protocoles facilitant l'interopérabilité, mais cela reste un domaine en développement.

Sécurité et gouvernance

La sécurité reste un enjeu majeur pour les blockchains de couche 1, qui doivent se prémunir contre les attaques malveillantes tout en préservant leur intégrité. La gouvernance de ces réseaux est également critique, car elle définit les règles et les mécanismes de prise de décision au sein de la communauté

Les limites et les défis mentionnés ci-dessus ne signifient pas que les blockchains de couche 1 ne sont pas importantes ou efficaces. Bien au contraire, de nombreuses équipes travaillent sur des solutions pour résoudre ces problèmes, et des améliorations constantes sont apportées aux protocoles existants.

Solutions pour améliorer les performances des blockchains de couche 1

Pour améliorer les performances des blockchains de couche 1, plusieurs solutions ont été proposées et développées

Améliorer les algorithmes de consensus

Certains projets travaillent sur des algorithmes de consensus plus rapides et efficaces que la preuve de travail (utilisée par Bitcoin) ou la preuve d'enjeu (utilisée par Ethereum 2.0). Des alternatives, telles que la preuve de participation déléguée (DPoS) ou la preuve d'espace (PoSpace), cherchent à réduire la consommation d'énergie et à accélérer le processus de validation des transactions.

Solutions de mises à l’échelle off-chain 

Les solutions de mise à l'échelle off-chain comme les canaux d'état et les réseaux de deuxième couche tels que la Foudre pour Bitcoin ou les rollups pour Ethereum, délocalisent un grand volume de transactions en dehors de la chaîne principale. Cela permet de soulager la congestion et d'améliorer la vitesse des transactions. En déplaçant l'exécution de ces transactions vers des canaux alternatifs ou des couches supplémentaires, ces solutions offrent une efficacité accrue sans surcharger directement la blockchain de couche 1.

Optimiser les processus de consensus existants

Des améliorations au niveau du protocole de la blockchain peuvent être apportées pour optimiser la validation des transactions et la synchronisation du réseau. Des mises à jour telles que les bifurcations (hard forks) peuvent être utilisées pour intégrer de nouvelles fonctionnalités et améliorations.

Faire une compression de données 

L'optimisation de la manière dont les transactions sont stockées et transmises peut contribuer à réduire la taille des blocs, améliorant ainsi l'efficacité de la chaîne. Des algorithmes de compression peuvent s’utiliser pour minimiser l'espace nécessaire au stockage des données transactionnelles.

Implémenter la sharding

La sharding implique la division de la blockchain en fragments plus petits appelés "shards". Chaque shard peut traiter un sous-ensemble de transactions, ce qui permet d'augmenter considérablement la capacité de traitement globale de la blockchain. Ethereum 2.0, par exemple, prévoit d'introduire la sharding pour améliorer l'évolutivité.

Il est important de noter que ces solutions ne sont pas mutuellement exclusives et peuvent parfois se combiner pour obtenir des améliorations significatives.

Que conclure ? 

Les blockchains de couche 1 constituent le fondement sur lequel repose l'ensemble de l'écosystème des cryptomonnaies. Elles jouent un rôle essentiel dans la sécurisation des transactions et la préservation de la décentralisation. L'avenir des blockchains de couche 1 semble prometteur, avec des évolutions constantes visant à améliorer leur performance et leur adaptabilité aux demandes croissantes du marché.