La technologie blockchain de couche 2 a pris de l'ampleur et continuera à trouver des solutions viables aux problèmes du réseau blockchain. La couche 2 est un protocole secondaire ou un cadre construit sur un système de blockchain existant. Comme dans les réseaux Ethereum, vous le trouverez dans d'autres réseaux de blockchain. Il s'agit d'un réseau "hors chaîne", dont l'objectif principal est de fournir un soutien à la couche primaire. L'objectif principal de la couche 2 est d'augmenter la capacité de transaction de la blockchain sans compromettre les avantages du protocole de la blockchain en matière de décentralisation.

La demande d'espace de blocs Ethereum ayant explosé ces dernières années, nous pouvons discuter de la façon dont la traction a conduit à des frais de gaz élevés et à des transactions lentes. La mise à l'échelle des réseaux de blockchain est nécessaire car les réseaux racine ne peuvent traiter qu'environ 15 à 20 transactions par seconde, et d'autres problèmes tels que la confidentialité douteuse et certaines limitations natives existent également. Les réseaux blockchain racine peuvent théoriquement résoudre ces problèmes, mais cela a un coût, appelé le trilemme de l'évolutivité.

Le trilemme de l'évolutivité

Le trilemme de la scalabilité est une expression inventée par Vitalik Buterin, le fondateur d'Ethereum. Il a utilisé cette expression pour décrire l'impossibilité de maximiser de manière égale les trois caractéristiques souhaitables (décentralisation, évolutivité et sécurité) d'un réseau blockchain. Le trilemme explique que les systèmes de blockchain peuvent maximiser deux des attributs au détriment du troisième. Cela conduit donc à des compromis en fonction des applications et de leur utilisation spécifique. L'attribut qui s'avérera le plus utile diffère du cas d'utilisation et aura la priorité absolue. 

Attributs souhaitables de la blockchain

Décentralisation: Il s'agit de distribuer et de disperser l'énergie à partir d'un canal central. Cela permet de partager le contrôle et le stockage des données entre plusieurs nœuds du réseau. Cela rend le réseau efficace, résilient et démocratique. Tout le monde peut participer à l'écosystème, car il permet à chaque utilisateur de devenir l'un des nombreux processeurs de paiement du réseau.

Évolutivité : Cet attribut est la capacité d'un réseau blockchain à faire face à l'afflux de transactions. Un réseau est considéré comme évolutif s'il peut traiter des milliers de transactions par seconde. Cependant, le problème de l'évolutivité est qu'elle s'exclut mutuellement de la décentralisation. Cela explique pourquoi l'évolutivité est un défi pour les réseaux hautement décentralisés comme la blockchain et Ethereum. 

La sécurité : Cet attribut fait référence à la capacité du système de réseau à protéger les données contre les fuites, les pertes ou les modifications. Le réseau utilise le chiffrement pour stocker et transmettre les données relatives aux crypto-monnaies entre les portefeuilles et les grands livres publics. 

Les compromis de type "trilemme" se produisent lorsqu'un réseau de blockchain n'est pas en mesure de maximiser ces trois attributs.

Décentralisé et sécurisé sont des réseaux tels que les réseaux bitcoin et Ethereum qui ne sont pas extensibles. Ils ne conviennent pas à un système de paiement commercial car une transaction peut prendre environ 5 minutes, voire jusqu'à 1 heure dans certains cas. Au fur et à mesure que le nombre de nœuds d'un réseau augmente, son évolutivité est compromise car il est plus rapide de télécharger dix grands livres distribués plutôt que cent.

SQL, SAP et Oracle sont classés comme évolutif et sécurisé les réseaux. Ils sont centralisés ; par conséquent, les données de ces réseaux sont gérées par des administrateurs de bases de données et sont stockées à plusieurs endroits et dans des sauvegardes plutôt que dans des nœuds, comme c'est le cas dans les systèmes décentralisés.

Les nouvelles blockchains comme EOS, NEO et Tomochain sont décentralisées et évolutives car elles sacrifient une partie de la décentralisation pour l'évolutivité. 

Comprendre la couche 2 d'Ethereum

L'objectif premier de la couche 2 étant d'améliorer l'évolutivité des réseaux de blockchain, ces solutions contribueront de manière significative à l'adoption de la blockchain par le grand public. Dans la construction de l'écosystème blockchain souhaité, le système blockchain de la couche 2 est nécessaire pour équilibrer les besoins de décentralisation, d'évolutivité et de sécurité. 

La couche 1 est la couche de consensus de base du réseau Ethereum. On pense qu'Ethereum finira par adopter des solutions de mise à l'échelle de la couche 1 via le sharding, qui répartira l'activité du réseau sur 64 chaînes principales au lieu d'une. 

Mais avant que cela ne soit mis en œuvre, les outils L2 fonctionnent très bien pour fournir des solutions de mise à l'échelle. Les outils L2 traitent les données pour réduire la charge de travail du réseau racine (couche de base). Par conséquent, le réseau Ethereum peut gérer un nombre beaucoup plus élevé de transactions en déchargeant les transactions de la chaîne principale vers les plateformes de la couche deux. 

La couche 2 est liée à la couche de base et utilise ses éléments existants, tels que les contrats intelligents, qui s'appuient sur la couche 1 pour la finalité et la sécurité. 

Lorsqu'une transaction est effectuée sur un réseau blockchain décentralisé, il y a un consensus universel entre tous les réseaux. La copie de la transaction sera stockée sur tous les nœuds web pour validation de la transaction. Pour réduire considérablement le traitement des données, la deuxième couche permet d'effectuer des calculs en dehors de la chaîne. La deuxième couche effectue ces calculs tout en restant attachée à la couche de base, ce qui présente des avantages en termes de décentralisation et de sécurité et permet de libérer des ressources de traitement pour d'autres tâches.

Au fil des ans, les techniques de mise à l'échelle de la couche deux qui se sont avérées utiles pour le réseau Ethereum comprennent les State Channels, les Side Chains, le Plasma et les ZK Rollups. 

Chaînes d'État

Les State Channels aident à créer suffisamment de ressources de traitement pour le réseau Ethereum en déchargeant les transactions. Les transactions sont traitées hors chaîne et seul l'état final des nœuds est enregistré sur la blockchain.

Cet outil part du principe que, puisque seuls les participants impliqués dans la transaction en connaissent les détails, il n'est pas nécessaire d'enregistrer chaque transaction dans la blockchain. Les transactions peuvent se poursuivre et ce n'est que lorsque le canal est fermé que l'état final des nœuds est diffusé et enregistré en tant que transaction unique sur la chaîne.

Les canaux constituent un outil efficace pour la mise à l'échelle et peuvent traiter des milliers de transactions en une seconde. Elles présentent toutefois quelques inconvénients : elles n'offrent pas de participation ouverte. Les utilisateurs doivent être connus à l'avance et ils sont tenus de déposer leurs fonds dans un contrat à signatures multiples (de la même manière que les utilisateurs du Lightning Network sont tenus de déposer des bitcoins dans le canal de paiement du système). En outre, les canaux d'état sont spécifiques à une application et ne peuvent pas être utilisés pour mettre à l'échelle des contrats intelligents à usage général.

Chaînes latérales

Les sidechains sont des blockchains indépendantes, compatibles avec Ethereum, avec leurs propres paramètres de bloc et leur propre modèle de consensus. Les transactions sont transférées dans les sidechains de manière conservatoire, car les sidechains peuvent gérer des vitesses de transaction plus élevées et des contrats intelligents personnalisés plus puissants. Le réseau crée un lien bidirectionnel entre la chaîne principale et la chaîne secondaire afin de faciliter le travail, divisant ainsi la charge de travail. 

Cependant, les sidechains posent des problèmes de sécurité car elles disposent de moins de puissance de calcul pour maintenir le consensus que la blockchain principale. Cela ouvre la possibilité d'une attaque de la sidechain par des mineurs sur les blockchains.

Rouleaux

Les rollups sont similaires aux sidechains avancées, non conservatrices, et peuvent étendre les capacités de débit du principal réseau Ethereum. Ils permettent une mise à l'échelle en intégrant les transactions de la sidechain dans une preuve cryptographique, appelée SNARK (succinct non-interactive argument of knowledge). Cette preuve est soumise à la couche de base. T

Toutes les transactions des rollups sont exécutées dans la sidechain, tandis que la chaîne principale stocke les données de la transaction en tant que preuve ZK. Les rollups sont de deux types :

• ZK Rollups : Avec les rollups ZK, la preuve ZK (Zero-Knowledge Proof) est une méthode par laquelle une entité peut prouver à une autre entité qu'elle connaît une information spécifique sans la révéler. 
•  Rollups optimistes : Les rollups optimistes utilisent une machine virtuelle compatible avec l'EVM, appelée Optimistic Virtual Machine (OVM), pour exécuter des contrats intelligents qui peuvent être réalisés sur Ethereum. 

Bien qu'ils soient plus efficaces et plus rapides, les Rollups ZK ne facilitent pas la migration des contrats intelligents existants vers L2. Le rollup optimiste est essentiel pour garantir que les contrats intelligents existants conservent leur composabilité.

Il existe également d'autres solutions de mise à l'échelle de la deuxième couche, telles que Plasma. Plasma est comparable aux autres réponses de la couche deux, mais il présente des différences subtiles dans son mode de fonctionnement.

Que signifie la mise à l'échelle de la couche 2 pour la blockchain ?

La solution de mise à l'échelle L2 s'est avérée très efficace pour la blockchain, ce qui signifie que la technologie blockchain peut être utilisée dans d'autres secteurs qui ont besoin d'un traitement de données important. Elle permet de faire évoluer les réseaux décentralisés jusqu'à ce qu'ils puissent rivaliser avec des systèmes centralisés et bien établis comme Visa. 

Des technologies telles que la solution de mise à l'échelle en deux couches ouvrent la porte aux entreprises émergentes qui souhaitent tirer parti du réseau blockchain pour créer de la valeur. Cela contribue à l'acceptation générale de la blockchain, car les secteurs d'activité contemporains tels que le commerce électronique et la fintech peuvent intégrer la technologie de la blockchain dans leurs modèles d'entreprise et miser sur les attributs de décentralisation, d'évolutivité et de sécurité qu'elle promet.

En conclusion, on peut dire que le développement de la blockchain en est encore à son stade initial. La solution de mise à l'échelle de la couche 2 est l'une des approches permettant d'amener la technologie à son niveau optimal. Il est donc pertinent pour les industries d'adopter cette nouvelle technologie car elle promet un nouveau niveau de perturbation numérique. Le désir toujours croissant de décentralisation, de sécurité, de facilité et de confidentialité trouve des réponses dans la blockchain.