La bataille pour l'extension de la blockchain : Layer 1 ou Layer 2 ?

Cela fait longtemps que la blockchain est à la mode, mais le plus grand problème reste le même : lenteur, coût élevé, congestion. Que ce soit Bitcoin ou Ethereum, le nombre de transactions traitées en une seconde laisse perplexe. C’est pourquoi le débat Layer 1 vs Layer 2 n’a jamais cessé — l’un veut transformer fondamentalement la chaîne principale, l’autre souhaite construire une “autoroute” au-dessus de la chaîne principale.

La triple contrainte de la blockchain

Ce concept a été proposé pour la première fois par le fondateur d’Ethereum : la décentralisation, la sécurité et la scalabilité, vous ne pouvez en satisfaire que deux à la fois. C’est comme le dilemme du poisson et de la perle, choisir une solution implique des compromis. C’est pourquoi tous les projets cherchent à innover pour sortir du lot.

Deux voies, chacune avec ses avantages

Les solutions Layer 1 comprennent :

• La sharding : diviser la base de données en petits morceaux, traités séparément
• Modifier le mécanisme de consensus : passer de PoW à PoS
• SegWit : une mise à jour de Bitcoin, allégeant les données de transaction

Les solutions Layer 2 comprennent :

• Les canaux d’état (State Channels) : effectuer des transactions hors chaîne
• Les sidechains : chaînes parallèles indépendantes
• Les rollups : regrouper un grand nombre de transactions avant de les inscrire sur la chaîne

Layer 1 : intervenir directement sur la chaîne principale

Layer 1 consiste à modifier la chaîne principale elle-même. Bitcoin et Ethereum en sont des exemples typiques, utilisant un réseau décentralisé de nœuds pour garantir la sécurité, mais cela entraîne une vitesse limitée.

Principaux usages de Layer 1

La sharding repose sur un principe simple : plutôt que de faire traiter toutes les données par tous les nœuds, on divise le travail en plusieurs parties, que différents nœuds traitent séparément. Le traitement parallèle permet d’augmenter considérablement la capacité. Zilliqa a adopté cette approche.

Passer de PoW à PoS est une autre voie. Le PoW repose sur la puissance de calcul et la consommation électrique, le PoS sur la mise en jeu de tokens pour obtenir le droit de valider. Ethereum 2.0 en est une évolution, utilisant moins d’énergie et offrant une validation plus rapide.

SegWit est une mise à jour ingénieuse de Bitcoin. Elle sépare la signature numérique des données de transaction, ce qui “permet de maigrir” la transaction, permettant à un même bloc de contenir plus de transactions. La limite de taille de bloc de 1 Mo de Bitcoin était un frein au débit, SegWit a résolu ce problème.

Avantages et limites de Layer 1

Les avantages :

• Pas besoin d’infrastructures supplémentaires, il suffit de modifier le protocole
• Résolution durable du problème
• Maintien d’une véritable décentralisation

Les limites :

• Les mineurs et validateurs peuvent s’y opposer (leurs revenus diminuent)
• La capacité de stockage et la bande passante des nœuds reste limitée
• Les transactions inter-shards restent complexes

Layer 2 : construire une couche intermédiaire au-dessus de la chaîne principale

Layer 2, c’est comme construire un étage supplémentaire au-dessus de Layer 1. Les transactions y sont traitées en premier, puis réglées sur la chaîne principale, garantissant sécurité et rapidité.

Trois principales solutions Layer 2

Rollups : compresser et regrouper un grand nombre de transactions avant de les soumettre à la chaîne principale. Ce procédé nécessite moins d’espace de stockage sur la chaîne principale, ce qui réduit les coûts. Arbitrum et Optimism utilisent cette approche.

State Channels : comme ouvrir un canal privé hors chaîne, où les participants peuvent effectuer plusieurs transactions, puis faire un règlement final. Le Lightning Network de Bitcoin est un exemple, rendant les transactions Bitcoin aussi rapides que des transferts via Alipay.

Sidechains : chaînes indépendantes reliées à la chaîne principale par une ancre bidirectionnelle. Polygon est la sidechain la plus réussie dans l’écosystème Ethereum. Elle possède son propre mécanisme de consensus et système de validation, tout en étant interopérable avec Ethereum.

Cas concrets et données

• Arbitrum : utilise la rollup optimiste, coût de transaction inférieur de plus de 90 % à celui d’Ethereum, débit bien supérieur
• Lightning Network : réduit le temps de transaction Bitcoin de plusieurs minutes à quelques secondes, les frais passent de quelques euros à quelques centimes
• Polygon : la valeur totale verrouillée en DeFi a dépassé 1 milliard de dollars, supporte des protocoles comme Compound, Aave
• Optimism : intégré à 97 protocoles, avec une valeur totale verrouillée de plus de 50 millions de dollars

Coûts de Layer 2

• L’interopérabilité entre applications est limitée, risque de fragmentation de l’écosystème
• La liquidité est dispersée sur plusieurs chaînes, ce qui peut réduire la profondeur du marché
• Les utilisateurs doivent basculer entre plusieurs systèmes, complexifiant l’expérience

Layer 1 et Layer 2 : coexistence possible ?

Certains demandent : après la mise à jour Ethereum 2.0, Layer 2 sera-t-il encore utile ? La réponse est oui, indéniablement.

Ethereum 2.0 peut atteindre théoriquement 100 000 TPS (contre 30 actuellement), ce qui est impressionnant. Mais cela ne rend pas Layer 2 obsolète, bien au contraire : ils se complètent :

• Layer 1 assure la sécurité fondamentale : Ethereum 2.0 fournit une base solide, sur laquelle repose tout Layer 2
• Layer 2 favorise l’innovation applicative : composabilité DeFi, interopérabilité cross-chain, etc.

Par exemple, Polygon travaille à permettre une collaboration fluide entre différents Layer 2.

Imagination pour l’avenir

Paiements : Lightning Network rend possible les micropaiements. Des applications décentralisées comme Nostr permettent aux utilisateurs de s’envoyer de l’argent via Lightning. Strike permet déjà des transferts transfrontaliers instantanés.

Jeux et NFT : Polygon Studios soutient spécifiquement les jeux blockchain, avec un débit élevé et des coûts faibles, transformant l’expérience utilisateur dans GameFi.

DeFi : MakerDAO avec son stablecoin DAI, ou Compound avec ses protocoles de prêt, utilisent Layer 2 pour rendre leurs services plus rapides et moins coûteux.

Dernière réflexion

Ces deux voies ne sont pas mutuellement exclusives, elles se complètent dans un écosystème.

À court terme, Layer 1 et Layer 2 coexisteront, chacun avec ses usages. Certaines applications privilégieront la sécurité maximale via Layer 1, d’autres l’expérience utilisateur via Layer 2.

À long terme, les solutions hybrides deviendront la norme. Plus de projets ressembleront à Polygon, en optimisant à la fois Layer 1 et Layer 2, tout en assurant une intégration transparente.

Les innovations dans les solutions d’extension de la blockchain profiteront finalement à l’utilisateur : transactions plus rapides, coûts plus faibles, meilleure expérience. C’est aussi pour cela que la blockchain, qui était un gadget pour geeks, devient progressivement une technologie grand public.