Points clés
Le trilemme de la blockchain met en évidence la difficulté à laquelle les réseaux blockchain sont confrontés lorsqu'ils essaient d'équilibrer sécurité, décentralisation et évolutivité.
Il existe plusieurs solutions de mise à l'échelle en cours d'exploration pour répondre à de telles limitations. Certaines se concentrent sur la chaîne principale (Couche 1) tandis que d'autres se concentrent sur une chaîne séparée (Couche 2).
Les solutions de mise à l'échelle de la Couche 1 font référence à des changements de l'architecture et des règles de la blockchain principale pour améliorer ses performances (par exemple, changer la façon dont le consensus fonctionne ou utiliser le sharding).
Les solutions Layer 2 sont constituées de cadres secondaires construits sur une Layer 1 pour aider à alléger sa charge de travail (par exemple, en gérant le traitement des transactions hors de la chaîne principale).
L'avenir de la blockchain reposera probablement sur un mélange des deux systèmes, utilisant la Layer 1 pour la sécurité et le règlement tout en s'appuyant sur la Layer 2 pour des vitesses plus élevées et des coûts plus bas.
Introduction
La popularité de la cryptomonnaie continue de croître, entraînant un afflux de nouveaux utilisateurs et de transactions. Bien que la nature révolutionnaire de la blockchain soit claire, la scalabilité (la capacité d'un système à gérer une demande croissante) reste un défi majeur. Les blockchains publiques qui priorisent la décentralisation et la sécurité ont souvent du mal à atteindre un haut débit.
Ce défi est connu sous le nom de trilemme de la blockchain, qui stipule qu'il est difficile pour un système décentralisé d'atteindre simultanément de hauts niveaux de décentralisation, de sécurité et de scalabilité. En général, les réseaux privilégient deux au détriment du troisième.
Pour résoudre ce problème, les développeurs ont créé différentes approches de mise à l'échelle. Certaines solutions modifient l'architecture de la blockchain principale (Layer 1), tandis que d'autres fonctionnent sur des protocoles secondaires qui s'exécutent sur le réseau sous-jacent (Layer 2).
Layer 1 vs. Layer 2
Le terme Layer 1 fait référence au niveau fondamental d'une architecture blockchain. C'est le réseau principal où les transactions sont finalisées. Des exemples incluent Bitcoin, Ethereum, BNB Chain et Solana.
Layer 2 fait référence aux réseaux ou protocoles construits au-dessus de ces blockchains Layer 1. Par exemple, le réseau Lightning est une solution Layer 2 pour Bitcoin, et Arbitrum est une Layer 2 pour Ethereum.
Les améliorations de scalabilité sont classées en fonction de l'endroit où elles se produisent :
Une solution Layer 1 modifie directement les règles ou mécanismes de la blockchain de base (par exemple, en changeant le mécanisme de consensus).
Une solution Layer 2 utilise un réseau externe et parallèle pour faciliter les transactions loin de la chaîne principale afin de réduire la congestion.
Solutions de mise à l'échelle Layer 1 courantes
1. Mécanisme de consensus
Certaines blockchains passent de systèmes lents et énergivores comme la preuve de travail (PoW) à des systèmes plus efficaces comme la preuve de participation (PoS). Par exemple, Ethereum est passé à PoS pour améliorer sa capacité à traiter des données et être plus respectueux de l'environnement. Cette méthode utilise le staking (verrouillage de pièces) au lieu du minage pour vérifier les transactions.
2. Sharding
Le sharding est comme la division d'une grande base de données en morceaux plus petits et plus faciles à gérer appelés "shards". Ainsi, au lieu d'avoir chaque ordinateur sur le réseau effectuant tout le travail, le travail est réparti. Cela permet à la blockchain de traiter plusieurs transactions en même temps, augmentant ainsi l'efficacité globale.
3. Augmentation de la taille des blocs
Certaines blockchains augmentent simplement la taille des blocs. Cela permet de faire entrer plus de transactions dans un seul bloc. Cependant, cela peut rendre plus difficile pour les ordinateurs ordinaires de fonctionner en tant que nœuds de validation dans le réseau, ce qui pourrait nuire à la décentralisation.
Solutions de mise à l'échelle Layer 2 courantes
1. Rollups
Les rollups sont actuellement la solution de mise à l'échelle la plus populaire pour Ethereum. Ils "roulent" (regroupent) des centaines de transactions hors chaîne en un seul lot avant de les soumettre à la chaîne principale.
Rollups optimistes : Utilisés par des réseaux comme Optimism et Arbitrum, ceux-ci supposent que les transactions sont valides par défaut. Ils offrent une période "de preuve de fraude" pendant laquelle les transactions invalides peuvent être contestées.
Rollups à connaissance zéro (ZK) : Utilisés par des réseaux comme zkSync et Scroll, les rollups ZK utilisent des preuves cryptographiques pour vérifier instantanément la validité des transactions. Ils offrent une haute sécurité et une confidentialité sans avoir besoin d'une période de litige.
2. Sidechains
Les sidechains sont des blockchains indépendantes avec leurs propres ensembles de validateurs. Un exemple clé est le réseau Polygon PoS. Contrairement aux rollups, les sidechains sont responsables de leur propre sécurité. Bien qu'elles soient souvent plus rapides et moins chères, elles n'héritent pas directement de la sécurité de la chaîne principale Layer 1 de la même manière que le font les rollups.
3. Canaux d'état
Un canal d'état est un environnement de communication bidirectionnel entre les participants. Les utilisateurs effectuent des transactions hors chaîne autant de fois qu'ils le souhaitent, et seules les soldes d'ouverture et de clôture sont enregistrées sur la blockchain. Le réseau Lightning de Bitcoin fonctionne sur ce modèle, permettant des paiements Bitcoin instantanés et à faible coût.
4. Blockchains imbriquées
Dans cette configuration, la blockchain principale confie du travail à des chaînes "enfants". Les chaînes enfants effectuent le travail et renvoient les résultats à la chaîne "parent". Le cadre Plasma sur Ethereum en est un exemple.
Layer 1 vs. Layer 2 : Différences clés
Les deux couches veulent rendre le réseau plus rapide, mais elles le font différemment.
Limitations des solutions de mise à l'échelle
Layer 1 : La mise à niveau de la chaîne principale est difficile. Des changements majeurs, tels que l'augmentation de la taille des blocs ou le changement de consensus, nécessitent souvent un fork dur, ce qui peut diviser la communauté.
Layer 2 : Bien que rapides, les L2 peuvent ajouter de la complexité. Les utilisateurs doivent transférer des fonds entre les réseaux, et la liquidité peut devenir fragmentée entre différents L2. De plus, certains L2 dépendent de séquenceurs centralisés, ce qui introduit un point de défaillance potentiel par rapport à la chaîne principale décentralisée.
Pensées finales
Le monde de la blockchain croît rapidement. Pour gérer l'adoption massive, nous avons besoin de réseaux à la fois sécurisés et rapides. Les mises à niveau de Layer 1 comme le sharding sont importantes à long terme. Cependant, les solutions Layer 2 offrent la vitesse et les faibles coûts dont nous avons besoin en ce moment. À l'avenir, il sera probablement plus courant de voir un mélange des deux : une Layer 1 solide pour la sécurité et des réseaux Layer 2 flexibles pour les transactions quotidiennes.
Lectures complémentaires
Qu'est-ce que le trilemme de la blockchain ?
Qu'est-ce que les Zk-Rollups ? La technique de scalabilité Layer-2
Qu'est-ce que les réseaux Bitcoin Layer 2 ?
Qu'est-ce que le sharding et comment cela fonctionne-t-il ?
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