Comprendre les solutions Layer 2 pour améliorer la scalabilité des blockchains comme Bitcoin et Ethereum

Le monde fascinant des cryptomonnaies repose sur une infrastructure technologique robuste connue sous le nom de blockchain. Cependant, à mesure que cette technologie gagne en popularité, elle se heurte à des défis majeurs liés à sa capacité à traiter un volume croissant de transactions. C’est ici qu’intervient le concept révolutionnaire du Layer 2, une innovation essentielle pour propulser l’industrie vers un avenir prometteur.

Qu’est-ce que le Layer 2 des blockchains ?

Le Layer 2 fait référence à une série de protocoles conçus pour résoudre les problèmes de performance rencontrés par les blockchains. Ces protocoles fonctionnent comme une couche additionnelle qui traite les transactions à part de la chaîne principale (main chain), permettant ainsi un traitement plus rapide et à moindre coût.

En effet, les solutions de Layer 2 sont conçues pour résoudre certains des défis auxquels se confrontent les blockchains de Layer 1 tels que la lenteur des transactions et les frais élevés.

Quelles sont les principales caractéristiques du Layer 2 ? 

Les solutions de Layer 2 présentent plusieurs caractéristiques distinctives qui les différencient de la blockchain de Layer 1 et qui leur permettent d’améliorer la scalabilité et l’efficacité des transactions.

Hors chaîne (Off-chain) ou sur chaîne secondaire (Sidechain)

Les solutions de Layer 2 peuvent fonctionner soit en déplaçant une partie des transactions en dehors de la blockchain principale (hors chaîne), soit en utilisant des chaînes secondaires connectées à la blockchain principale (sidechains). Ces approches permettent de soulager la charge de la chaîne principale.

Transactions rapides et à faible coût

En déchargeant une partie des transactions de la blockchain principale, le Layer 2 permet d’atteindre des temps de confirmation plus rapides et des frais de transaction réduits. Les utilisateurs peuvent ainsi profiter de ces atouts lorsqu’ils effectuent des transactions sur les couches secondaires.

Interopérabilité

Certains projets de Layer 2 sont conçus pour être compatibles et interopérables avec différentes blockchains. Cela permet le transfert d’actifs ou de données entre différentes chaînes. Ainsi, ils offrent une plus grande flexibilité et un écosystème plus connecté.

Réversibilité sur la blockchain principale

Bien que les transactions puissent s’effectuer plus rapidement et à moindre coût sur le Layer 2, elles sont généralement réversibles sur la blockchain principale. Cela signifie que l’utilisateur peut, à tout moment, revenir sur la blockchain principale pour assurer la sécurité et l’immutabilité des transactions.

Smart contracts et fonctionnalités avancées

Certains projets de Layer 2 prennent en charge l’exécution de smart contracts. De cette façon, ils peuvent héberger des applications décentralisées (dApps) avec des fonctionnalités avancées tout en profitant des avantages de la mise à l’échelle. Et ceci élargit considérablement les possibilités d’utilisation.

Mise à niveau progressive

Les solutions de Layer 2 permettent souvent une mise à niveau progressive. Autrement dit, les changements et améliorations peuvent être apportés plus facilement sans nécessiter une modification directe de la blockchain principale. Caractéristique qui permet de réduire les risques de fork et de désaccords au sein de la communauté.

Réduction de la congestion

En déplaçant une partie des transactions hors de la blockchain principale, le Layer 2 contribue à réduire la congestion. Également, elle participe à la diminution des retards qui pourraient survenir lorsque la chaîne principale est surchargée.

Quels sont les avantages du Layer 2 ?

Les solutions de Layer 2 apportent plusieurs avantages aux blockchains en améliorant leurs performances et en résolvant certains des défis associés à la scalabilité et aux frais de transaction. Voici quelques avantages clés du Layer 2 :

Scalabilité

L’un des principaux avantages du Layer 2 reste sa capacité à améliorer la scalabilité des blockchains. En déplaçant une partie des transactions hors de la blockchain principale, ces solutions permettent à la chaîne de traiter un plus grand nombre de transactions, réduisant ainsi la congestion et les délais d’attente.

Réduction des frais de transaction

En déchargeant certaines transactions de la blockchain principale, le Layer 2 contribue à réduire les frais de transaction. Les utilisateurs peuvent effectuer des transactions moins coûteuses et plus rapides sur les couches secondaires, tout en bénéficiant toujours de la sécurité de la blockchain principale.

Rapidité des transactions

Les solutions de Layer 2 permettent généralement des transactions plus rapides en traitant certaines opérations en dehors de la blockchain principale. Cela améliore l’expérience utilisateur en réduisant les temps d’attente. Et ceci est particulièrement important dans des cas d’utilisation tels que les paiements en temps réel.

Flexibilité

Le Layer 2 offre une plus grande flexibilité dans la conception des solutions. En effet, différents projets peuvent choisir des approches adaptées à leurs besoins spécifiques, que ce soit à travers :

• l’utilisation de sidechains ;
• des canaux de paiement ou
• d’autres mécanismes de mise à l’échelle hors chaîne.

Cette diversité permet aux développeurs de choisir la solution qui correspond le mieux à leurs exigences.

Meilleure expérience utilisateur

En offrant des transactions plus rapides et moins coûteuses, le Layer 2 contribue à améliorer l’expérience utilisateur globale. Cela peut être particulièrement crucial pour les applications décentralisées (dApps) qui cherchent à attirer un large public. Car les utilisateurs sont généralement plus enclins à utiliser des plateformes qui offrent une expérience fluide et économique.

Qu’en est-il des défis et des limites du Layer 2 ?

Bien que les solutions de Layer 2 offrent des avantages significatifs en termes de scalabilité et de réduction des coûts, elles présentent également des limites et des défis. Voici quelques-uns des principaux :

Complexité de la conception

La mise en œuvre de solutions de Layer 2 peut s’avérer complexe et exiger une compréhension approfondie des protocoles sous-jacents. Le développement, la maintenance et la sécurité de ces solutions peuvent représenter des défis pour les équipes de développement.

Sécurité

Malgré que de nombreuses solutions de Layer 2 aient des mécanismes de sécurité intégrés, il existe toujours des risques potentiels liés aux :

• bugs de programmation ;
• attaques spécifiques à la solution ;
• problèmes liés à la nature des transactions hors chaîne.

Compatibilité entre les solutions

L’interopérabilité entre différentes solutions de Layer 2 et avec les blockchains de Layer 1 peut paraître complexe. Les standards et protocoles d’interopérabilité sont en cours de développement, mais il subsiste des défis pour assurer une communication fluide entre les différentes couches.

Adoption et éducation

L’adoption généralisée des solutions de Layer 2 nécessite une éducation approfondie des utilisateurs et des développeurs. La transition des applications de Layer 1 vers des solutions de Layer 2 peut être un processus graduel.

Gestion des mises à jour

La mise à jour des protocoles et des mécanismes de Layer 2 peut être délicate. Délicate, surtout lorsque cela implique des changements qui peuvent affecter la compatibilité descendante avec les applications existantes.

Quoi qu’il en soit, les solutions de Layer 2 restent une avenue importante pour améliorer les performances des blockchains existantes.

À propos des différentes solutions de Layer 2 pour les blockchains

Il existe plusieurs solutions de Layer 2, chacune adoptant des approches différentes pour améliorer la scalabilité et réduire les frais de transaction sur les blockchains de Layer 1. Voici quelques-unes des principales solutions de Layer 2 :

State Channels (Canaux d’état)

Les state channels sont des solutions hors chaîne qui permettent aux participants d’effectuer des transactions en dehors de la blockchain principale. Les détails de ces transactions sont enregistrés hors chaîne et ne sont soumis à la blockchain principale que lorsque les participants décident de fermer le canal. Cela permet des transactions instantanées et à faible coût.

Plasma

Solution de sidechain, Plasma fonctionne en créant des chaînes secondaires (sidechains) connectées à la blockchain principale. Ces chaînes secondaires peuvent effectuer des transactions de manière indépendante, mais leurs états sont régulièrement soumis à la blockchain principale. Plasma peut s’utiliser pour une variété de cas d’utilisation, y compris les paiements rapides et les jeux décentralisés.

Rollups

Les rollups constituent une catégorie de solutions qui permettent de traiter des transactions hors chaîne tout en conservant la sécurité de la blockchain principale. Il existe deux types de rollups : les rollups dits « ZK-Rollups » (Zero-Knowledge Rollups) et les rollups « Optimistic Rollups ».

Les ZK-Rollups utilisent des preuves à divulgation nulle de connaissance pour garantir la validité des transactions. Quant  aux Optimistic Rollups, ils  s’appuient sur des mécanismes d’optimisme, puis vérifient la validité des transactions si une contestation survient.

Sidechains

Les sidechains forment des chaînes de blocs indépendantes qui peuvent se lier à la blockchain principale. Les utilisateurs ont la possibilité de transférer des actifs de la blockchain principale vers une sidechain pour effectuer des transactions à moindre coût et plus rapidement. Lorsqu’ils ont terminé, ils peuvent transférer à nouveau les actifs sur la blockchain principale.

Channels de paiement (Payment Channels)

Les canaux de paiement représentent une solution hors chaîne qui permet à deux parties d’effectuer des transactions hors chaîne entre elles. Ces transactions sont enregistrées hors chaîne et seules les transactions finales restent soumises à la blockchain principale. Le Lightning Network de Bitcoin constitue un exemple de mise en œuvre de canaux de paiement.

Il faut savoir que chacune de ces solutions a ses avantages et ses inconvénients. Le choix dépend souvent des besoins spécifiques d’une blockchain ou d’une application décentralisée (dApp).

Quels sont les protocoles de Layer 2 les plus prometteurs ?

En dehors de Rollups  et de plasma, on peut également citer, ceux qui suivent :

Lightning Network (Bitcoin)

Le Lightning Network est une couche de mise à l’échelle de Bitcoin qui utilise des canaux de paiement en dehors de la blockchain principale. Cette solution permet des transactions quasi instantanées avec des frais très bas, en rendant le réseau Bitcoin plus adapté aux petits paiements fréquents.

En évitant la surcharge de la blockchain principale, le Lightning Network représente une avancée significative pour Bitcoin. Elle  améliore d’ailleurs sa capacité à gérer un volume élevé de transactions tout en réduisant les coûts et les délais d’attente associés.

Arbitrum (Etherum) 

Ce protocole reste une solution de Layer 2 basée sur la technologie Optimistic Rollup, spécifiquement développée pour Ethereum. Elle améliore la scalabilité en permettant des transactions hors chaîne et en ne soumettant à la blockchain principale que si des litiges surviennent. Polygon Matic, est aujourd’hui un des layers 2 les plus actifs, particulièrement depuis la mise en place de la phase 2 de Polygon zkEVM.

En gagnant en popularité, Arbitrum offre une alternative efficace pour les applications décentralisées (dApps) sur Ethereum.Ainsi, elle réduit les frais et les temps de confirmation des transactions tout en maintenant la compatibilité avec l’écosystème Ethereum existant.

Quelle comparaison entre les différentes solutions de Layer 2 ?

La comparaison entre les différentes solutions de Layer 2 dépend des critères spécifiques que vous considérez comme les plus importants pour vos besoins. 

Mesure de la scalabilité

La scalabilité est un indicateur clé pour évaluer l’efficacité d’une solution Layer 2. Elle se mesure généralement par le nombre maximal de transactions que le système peut traiter dans un intervalle donné.

Débit transactionnel

Le débit transactionnel varie considérablement entre les différentes solutions. Par exemple, le Lightning Network peut traiter un volume élevé de transactions petites et fréquentes. Par contre, les Rollups sont mieux adaptés pour gérer un volume moins élevé, mais avec une plus grande complexité.

Sécurité

La sécurité demeure importante lorsqu’il s’agit d’évaluer les solutions Layer 2. En effet, il faut nécessairement que ces systèmes maintiennent ou améliorent le niveau de sécurité offert par la blockchain sous-jacente.

Décentralisation

La décentralisation constitue un autre critère essentiel. Certaines solutions peuvent compromettre cet aspect au profit d’une meilleure performance. Il semble donc nécessaire d’équilibrer ces deux aspects pour garantir l’intégrité globale du système.

Layer 2 : que retenir ? 

Le Layer 2 représente une avancée significative dans le domaine des blockchains. Il offre une multitude d’avantages, mais présente également certains inconvénients qu’il convient d’évaluer attentivement. L’avenir du Layer 2 semble radieux. Son développement continu pourrait bien être le catalyseur nécessaire à une adoption massive des technologies blockchain, transformant ainsi notre manière d’interagir avec le monde numérique.