La question clé de la scalabilité de la blockchain : mises à niveau de la couche 1 ou solutions de couche 2 ?

Pourquoi les réseaux blockchain rencontrent-ils des problèmes de scalabilité ?

La technologie blockchain garantit la sécurité, la transparence et la décentralisation, mais elle se heurte à un paradoxe : son succès crée ses propres problèmes. Plus le réseau devient populaire, plus la vitesse des transactions ralentit, et plus les frais augmentent. Alors que les réseaux de couche 1 principaux comme Bitcoin et Ethereum ne peuvent traiter que 15-30 transactions par seconde, des systèmes centralisés comme Visa peuvent atteindre jusqu’à 24 000 transactions par seconde.

Le « dilemme tripartite de la blockchain » défini par Vitalik Buterin explique cette situation : décentralisation, sécurité et scalabilité ne peuvent pas être entièrement assurées simultanément. Les projets cryptographiques doivent trouver un équilibre entre ces trois aspects. Deux solutions principales émergent alors : renforcer le réseau lui-même ou construire de nouveaux systèmes en couche supérieure.

Quelles sont les différences dans la vie réelle ? Comparaison entre couche 1 et couche 2

Réseau de base (Layer 1) : Bitcoin, Ethereum et des réseaux similaires valident et exécutent toutes les transactions selon leurs propres protocoles. La sécurité est élevée, mais la vitesse est limitée. Pour améliorer le réseau, il faut modifier les règles du protocole — ce qui nécessite un vote et un consensus des membres du réseau. La transition vers la preuve d’enjeu d’Ethereum 2.0 en est un exemple.

Couche 2 (Layer 2) : Lightning Network, les technologies de Rollup et les sidechains (sidechains) fonctionnent au-dessus du réseau de couche 1. La majorité des transactions y sont traitées, tout en restant liées à la sécurité du réseau principal. La vitesse augmente considérablement, les frais diminuent, mais certains cas d’usage peuvent être limités.

Qu’est-ce que les sidechains ? En quoi diffèrent-elles de la couche 2 ?

Les sidechains sont des blockchains indépendantes reliées à la blockchain principale. Elles disposent de leur propre mécanisme de consensus et de leurs règles. La relation entre Ethereum et Polygon en est un exemple : Polygon possède son propre protocole et ne repose pas entièrement sur la sécurité d’Ethereum. L’avantage est une plus grande flexibilité, le inconvénient une sécurité légèrement moindre.

Différence entre sidechain et Layer 2 : Les solutions de couche 2 prennent en charge la validation des transactions sur la couche 1 et en assurent la sécurité. Les sidechains sont partiellement indépendantes — plus rapides et moins coûteuses, mais avec une responsabilité de sécurité accrue.

En juin 2023, la valeur totale des actifs bloqués dans le domaine de la finance décentralisée sur le réseau Polygon s’élevait à environ 1,3 milliard de dollars. Cela montre que les sidechains sont réellement efficaces à grande échelle.

Solutions de couche 1 : comment le réseau se renforce-t-il lui-même ?

Partitionnement (Sharding) : Diviser les données de la blockchain en plus petites parties, traitées en parallèle. Zilliqa utilise cette technologie. Résultat : la vitesse des transactions peut être multipliée.

Changement de mécanisme de consensus : La transition d’Ethereum de la preuve de travail (PoW) à la preuve d’enjeu (PoS) en fait partie. La preuve d’enjeu consomme moins d’énergie et accélère le traitement. Cardano (Ouroboros PoS) et Algorand (safe PoS) ont suivi des voies similaires.

SegWit (Segregated Witness) : La mise à jour de Bitcoin en 2017 a séparé les signatures numériques des données de transaction, augmentant ainsi efficacement la taille des blocs. Résultat : plus de transactions dans un même bloc.

( Les solutions de couche 1 sont-elles bonnes ou mauvaises ?

Avantages :

• Solution durable : le réseau renforce sa propre architecture
• La décentralisation est préservée : pas d’intermédiaires
• Frais de transaction plus faibles, car la capacité du réseau augmente réellement

Inconvénients :

• Les mineurs / validateurs peuvent perdre des revenus )Le passage de PoW à PoS a connu ce problème###
• La nécessité de stocker davantage de données sur chaque nœud, ce qui peut conduire à une centralisation
• Les changements sont lents, car ils nécessitent un consensus du réseau

Solutions de couche 2 : rapides mais complexes

Rollups : Regroupent, compressent et envoient une preuve de validité à la blockchain principale. Arbitrum et Optimism en sont des exemples. Tout en assurant la sécurité d’Ethereum, ils peuvent augmenter la vitesse par 100 et réduire considérablement les frais.

Canaux de paiement : Deux parties peuvent effectuer des transactions en continu, seul le début et la fin étant enregistrés sur la couche 1. Lightning Network, pour Bitcoin, en est un exemple — les micropaiements peuvent y être effectués presque instantanément.

Sidechains : Comme Polygon et d’autres projets mentionnés ci-dessus. Plus flexibles, mais avec une responsabilité de sécurité plus grande.

( Les solutions de couche 2 sont-elles bonnes ou mauvaises ?

Avantages :

• Augmentation de vitesse énorme )100x-1000x plus rapide###
• Réduction significative des frais
• Pas besoin de modifier la couche 1, application immédiate
• Diverses options technologiques (chacun apprend en expérimentant rollups, canaux de paiement, sidechains)

Inconvénients :

• Risque de fragmentation : chaque système de couche 2 a son propre réseau, le transfert d’actifs entre eux est complexe
• Distribution de la liquidité : lorsque l’argent est verrouillé dans différentes couches 2, il devient difficile d’avoir un marché unifié
• Participation utilisateur compliquée : l’utilisateur doit savoir quelle couche 2 choisir pour envoyer ses fonds

Comment Ethereum 2.0 va-t-il changer l’avenir ?

Ethereum 2.0 vise à atteindre une capacité de traitement allant jusqu’à 100 000 transactions par seconde, bien plus que les 30 transactions actuelles. La technologie de partitionnement sera intégrée à la couche principale.

Mais un point important : Ethereum 2.0 ne rendra pas les solutions de couche 2 inutiles. Au contraire, elles resteront nécessaires pour des applications décentralisées plus complexes. La frontière entre sidechains et couche 2 pourrait s’estomper — des systèmes hybrides pourraient émerger.

Qui utilise quelle solution ?

Secteur du jeu vidéo : Polygon soutient spécifiquement les développeurs de jeux depuis 2021. Pourquoi ? La négociation de NFT et les transactions en jeu sont coûteuses sur la couche 1, mais abordables sur Polygon.

Micro-paiements : Strike et THNDR Games proposent des paiements mobiles et des expériences de jeu via Lightning Network. Il est possible de dépenser quelques centimes par transaction, presque instantanément.

Finance décentralisée : Des projets comme Compound et Aave fonctionnent sur Polygon. Les pools de liquidités y sont plus efficaces.

Stablecoins : DAI (niveau de 1 dollar) fonctionne sur les contrats intelligents Ethereum, mais les transferts plus rapides sont possibles en couche 2.

L’avenir : hybride ou solution unique ?

L’avenir de la scalabilité blockchain combinera probablement à la fois des améliorations de couche 1 et des solutions de couche 2. Ethereum 2.0 renforcera la couche 1, tandis que des projets comme Arbitrum, Optimism et Polygon continueront à évoluer en couche 2.

La tâche à long terme consiste à améliorer la (composabilité) entre solutions de couche 2. La discussion entre sidechains et layer 2 montre que chaque option a ses forces. Peut-être que des protocoles hybrides combinant le meilleur des deux deviendront la solution dominante à l’avenir.

Il n’existe pas encore de solution unique pour résoudre complètement le problème de scalabilité de la blockchain. Mais la combinaison de partitionnement, de preuve d’enjeu, de Rollups et de sidechains ouvre la voie à une adoption plus large des cryptomonnaies.

En fin de compte, les solutions de couche 1 et couche 2 ne sont pas en compétition, mais évoluent en complément. Les deux sont essentielles pour rendre la technologie blockchain pratique et accessible. C’est pourquoi, dans les années à venir, les projets qui investiront dans les deux seront à la tête de l’écosystème crypto.