Blockchain : quels sont les différents types de layer 2 ?

Booster la scalabilité des blockchains. Bitcoin et Ethereum sont les deux blockchains qui font le plus parler en crypto. Rien d’étonnant puisqu’il s’agit des deux plus grands projets cryptos en termes de capitalisation. Pour autant, le secteur de la blockchain est bien plus vaste que ces deux réseaux. Par exemple, il faut savoir que les blockchains se déclinent en « layers » aussi appelés « couches » ou « niveaux ». En l’occurrence, Bitcoin et Ethereum sont des blockchains de « niveau 1 » (layer 1). Or, il existe aussi un niveau 2 en blockchain. D’ailleurs, les layers 2 suscitent un fort engouement en 2023. Découvrez ce qu’est un layer 2, ainsi que les différentes technologies utilisées sur le marché.

À quoi sert un layer 2 en blockchain ?

Découvrez ci-dessous le principe d’un layer 2.

Le trilemme de la blockchain

Si vous suivez un peu la crypto, vous avez peut-être entendu parler du « trilemme » de la blockchain. Celui-ci est issu du théorème CAP (ou Brewer) dont la théorie remonte à 1998. Pour faire simple, la conception d’une blockchain s’articule autour des trois paramètres suivants :

Scalabilité ;
Sécurité ;
Décentralisation.

Or, ces trois critères ne peuvent pas tous être satisfaits pleinement ; un arbitrage doit être fait pour en prioriser deux au détriment du troisième.

Beaucoup de blockchains ont fait le pari de privilégier la sécurité et la décentralisation. En conséquence, elles rencontrent des soucis au niveau de leur scalabilité. Concrètement, elles ne sont pas capables de gérer un grand nombre de transactions, ce qui se traduit par des congestions au niveau du réseau. C’est le cas de Bitcoin et Ethereum par exemple.

Layer 2 : un « booster » de blockchain

La scalabilité est devenue un véritable enjeu à l’heure actuelle. En effet, une mauvaise scalabilité est un frein pour viser une adoption massive de la blockchain. C’est là qu’entrent en jeu les niveaux 2. Ces solutions permettent de booster les performances d’une blockchain et apparaissent comme incontournables pour l’avenir crypto. Mais un layer 2, c’est quoi ?

Un niveau 2 est une couche qui se greffe sur un niveau 1 (Ethereum par exemple) pour en augmenter la scalabilité. S’il fallait prendre une comparaison, on pourrait dire qu’un niveau 2 est similaire à une voie d’autoroute supplémentaire qui permet de fluidifier le trafic.

Les différents types de layers 2

Vous trouverez ci-dessous une vue d’ensemble des principaux layers 2 sur le marché à l’heure actuelle.

Sidechains

Le principe de sidechain a été décrit pour la première fois dans un livre blanc paru en 2014. Une sidechain désigne une (block)chain qui se greffe à une blockchain principale (layer 1). Elle permet d’améliorer la scalabilité de cette blockchain principale tout en assurant une interopérabilité. Bien que connectée à une blockchain principale, la sidechain reste responsable de la sécurité de ses transactions. Autrement dit, une sidechain doit mettre en jeu un consensus de validation, le plus souvent POW (Proof-Of-Work) ou POS (Proof-Of-Stake).

À l’heure actuelle, les deux sidechains les plus connues sont :

Polygon (MATIC) sur Ethereum ;
Liquid Network sur le Bitcoin.

Rollups Optimistic

Les rollups du type Optimistic sont conçus pour exécuter le contrat intelligent en dehors de la blockchain layer 1 (off-chain). Ce faisant, le réseau principal se trouve moins encombré et les frais de transaction ne s’envolent pas. Contrairement aux sidechains, la sécurité de ces rollups est assurée par le réseau principal puisque la transaction est in fine inscrite sur celui-ci.

À l’heure actuelle, la plupart des rollups Optimistic fonctionnent sur Ethereum, comme Optimism (OP) et Arbitrum (ARB).

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Rollups zero-knowledge

Le principe d’un rollup zero-knowledge (ou rollup zk) est de regrouper le traitement d’un grand nombre de transactions, puis de publier un minimum d’informations sur la blockchain principale.

De plus, ces rollups assurent une protection optimale des données. En effet, ils fonctionnent sur la technologie appelée « zero knowledge » (zk), ou « zéro connaissance » en français. Le principe du zk est d’assurer une validation sans pour autant transmettre d’informations de première importance.

Prenons un exemple simple. Joshua et Miriam ont effectué la même tâche et ont reçu leur paie. Ils veulent vérifier s’ils ont reçu le même montant. Sur un modèle de POW ou de POS, c’est simple, Joshua et Miriam diraient ouvertement combien ils ont gagné.

Le modèle zk, quant à lui, permet d’arriver à la même conclusion, mais sans divulguer les salaires. Reprenons notre exemple. Pour simplifier, disons que Joshua et Miriam savent qu’ils ont gagné soit 80 €, 100 € ou 150 €. Joshua utilise trois boîtes. Chaque boîte est fermée avec une clé spécifique et étiquetée avec l’un de ces trois montants. Il garde la clé de la boîte qui porte l’étiquette de sa paie. Miriam, de son côté, possède trois étiquettes, deux portant le signe « ≠ » et une « = ». Si elle a gagné 100 €, elle mettra l’étiquette « = » dans la boîte correspondante et « ≠ » dans les deux autres boîtes. Joshua arrive, ouvre la boîte dont il possède la clé et présente l’étiquette à Miriam. S’il s’agit de l’étiquette « ≠ », les deux sauront qu’ils n’ont pas reçu la même paie, sans pour autant connaître le montant exact que l’autre a touché. La confidentialité est donc assurée !

Cette technologie équipe notamment les cryptos en pointe sur l’anonymat et la protection des données, comme Zcash (ZEC). Le principe a été décliné en plusieurs types, par exemple :

ZK-SNARK ;
ZK-STARK ;
ZKSync ;
ZK EVM.

Channels

Les channels (canaux) sont des protocoles pair-à-pair gérés par des contrats intelligents multisignatures (« multisig »). Concrètement, cela permet de réaliser plusieurs transactions en dehors de la blockchain principale. Il en résulte un gain en scalabilité sur la blockchain principale puisque seulement deux transactions y seront inscrites : la première qui a ouvert le « canal » et la dernière qui l’a fermé.

Sans entrer dans les détails, il existe deux types de channels layers 2 :

Paiement (payment) ;
Canal d’état (state channel).

Par contre, ces canaux doivent être surveillés de près par les utilisateurs impliqués dans les transactions pour éviter que les fonds soient volés par une personne malveillante. À l’heure actuelle, le channel layer 2 le plus connu est le Lightning Network qui fonctionne sur Bitcoin.

Plasma

Le layer 2 de type Plasma a été présenté pour la première fois dans un livre blanc sorti en 2017. Chose intéressante, ce livre blanc est cosigné par :

Vitalik Buterin, co-fondateur d’Ethereum et supporter du rollup zk EVM ;
Joseph Poon, une des personnes à l’origine du Lightning Network, un layer 2 de Bitcoin.

La technologie Plasma est complexe. Pour faire simple, on peut dire qu’elle est similaire à celle des sidechains, à quelques différences près. Contrairement à une sidechain, Plasma enregistre la racine (hash) de chacun de ses blocs sur la blockchain principale. Cela permet aux utilisateurs d’avoir une « preuve » disponible sur le réseau principal que leur transaction a été réalisée sur la chaîne Plasma.

De plus, le niveau de sécurité d’une chaîne Plasma est équivalent à celui de la blockchain principale. Sur une sidechain, en revanche, la sécurité est assurée par le protocole de consensus mis en place « localement ». Par contre, le transfert d’actifs d’une chaîne Plasma vers la blockchain principale est plus compliquée qu’avec une sidechain. En particulier, il se heurte à un risque bien connu des développeurs, appelé « mass exit ». Celui-ci se produit lorsque trop d’utilisateurs veulent retirer leur fonds sur la blockchain principale en même temps.

Les layers 2 jouent un rôle important en blockchain. Il n’est donc pas étonnant de les voir se multiplier en 2023. L’un des derniers layers 2 en date nous vient (encore) d’Ethereum avec Blast.

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