La technologie des crypto-monnaies n’est pas près de disparaître, même si certains le souhaitent. Toutefois, les crypto-monnaies et la technologie de la chaîne de blocs présentent des problèmes critiques qui freinent l’adoption généralisée des crypto-monnaies.
L’un de ces problèmes est l’évolutivité, parfois appelée « trilemme de l’évolutivité ». En bref, les blockchains ne peuvent pas s’adapter à l’augmentation de la demande sans compromettre d’autres valeurs fondamentales.
Les solutions de blockchain de couche 2, une nouvelle blockchain construite au-dessus de la blockchain de couche 1 originale, constituent un moyen de contourner les problèmes d’évolutivité de la blockchain.
Les blockchains de couche 2 sont déjà utilisées et contribueront à l’adoption généralisée de la crypto-monnaie, mais comment fonctionnent-elles ?
Quel est le problème d’évolutivité de la blockchain ?
Dans le monde de la blockchain et de la cryptographie, l’évolutivité fait référence à la capacité d’une blockchain à augmenter le nombre de transactions qu’elle peut traiter en une seule fois, en s’adaptant à la demande des utilisateurs. Lorsque l’on parle de l’évolutivité d’une blockchain, on parle essentiellement de la vitesse des transactions. Le problème de l’évolutivité résulte de plusieurs difficultés rencontrées dans la réalisation de la blockchain idéale, qui devrait être décentralisée, sécurisée et évolutive.
Ces défis ont été conceptualisés sous la forme du « trilemme de la blockchain » par le cofondateur d’Ethereum, Vitalik Buterin. Le trilemme de la blockchain postule que si la blockchain idéale doit être décentralisée, sécurisée et évolutive, elle ne peut posséder que deux de ces trois caractéristiques.
Décomposons le trilemme de la blockchain pour faciliter la compréhension de ses concepts.
Le trilemme de la blockchain expliqué
La façon la plus simple d’illustrer le trilemme de la blockchain est de le comparer à une ville :
- Sécurité dans une ville est comparable aux défenses de la blockchain contre la fraude. Les algorithmes cryptographiques et les mécanismes de consensus de la blockchain (pensez, police, caméras, etc.) protègent la blockchain (la ville) des criminels.
- Décentralisation s’apparente à la répartition du pouvoir et du contrôle entre les habitants, comme un conseil qui prendrait les décisions à la place d’un maire. Dans la technologie blockchain, plusieurs nœuds valident les transactions, ce qui permet d’éviter la corruption, de sécuriser le réseau et de se prémunir contre un point de défaillance unique.
- Évolutivité est la capacité de la ville à gérer davantage de résidents et de trafic, comme la capacité d’une blockchain à traiter rapidement les transactions sans arriérés et sans l’effet secondaire de frais de transaction élevés.
Le trilemme de l’évolutivité de la blockchain de Buterin suggère que nous ne pouvons pas faire évoluer les trois simultanément. Si vous donnez la priorité à la sécurité et à la décentralisation, l’évolutivité risque d’en pâtir. Se concentrer sur la décentralisation et l’évolutivité pourrait compromettre la sécurité. Et si vous mettez l’accent sur la sécurité et l’évolutivité, vous risquez la centralisation.
Le trilemme de la blockchain représente l’un des principaux obstacles à l’adoption généralisée de la technologie de la blockchain. Il ne faut cependant pas le considérer comme une évidence, car aucune loi n’empêche la technologie d’être améliorée et d’atteindre le niveau d’évolutivité souhaité sans avoir à sacrifier la décentralisation ou la sécurité. Toutefois, selon le trilemme, l’évolutivité est un défi fondamental découlant de la conception architecturale et des principes de la technologie blockchain. Il ne s’agit pas seulement d’améliorer la technologie, mais de trouver un équilibre entre ces trois caractéristiques cruciales.
De nombreux développeurs de blockchain s’efforcent de résoudre le trilemme de la blockchain. Des techniques et des idées pour résoudre le problème de l’évolutivité sont déjà mises en œuvre. Le concept de solutions de couche 1 et de couche 2 est essentiel pour résoudre les problèmes d’évolutivité de la blockchain et surmonter le trilemme de la blockchain.
Que sont les couches de la blockchain ?
Lorsque l’on parle de solutions d’évolutivité dans le domaine de la cryptographie, les couches de blockchain sont souvent la première solution envisagée par la plupart des gens. Les couches de blockchain sont comme leur nom l’indique : une blockchain superposée à une autre blockchain. Compte tenu de la taille de certaines blockchains, comme Bitcoin et Ethereum, l’ajout d’une autre blockchain peut sembler contre-intuitif. Cependant, la deuxième blockchain est conçue pour fournir une capacité et des capacités de traitement supplémentaires sans compromettre la sécurité.
Qu’est-ce que la couche 1 de la blockchain ?
La couche 1 de la blockchain fait référence à la base de données distribuée elle-même, au réseau pair-à-pair sous-jacent qui combine tous les nœuds de la blockchain en un seul système, et à ses mécanismes de consensus sous-jacents. Par exemple, la couche 1 de Bitcoin est le réseau Bitcoin, celle d’Ethereum est le réseau Ethereum et celle de Ripple est le grand livre XRP.
Comment fonctionnent les solutions de mise à l’échelle de la couche 1 de la blockchain ?
Bien que la mise à l’échelle de la blockchain se concentre souvent sur l’introduction d’une capacité supplémentaire en dehors de la blockchain d’origine, des solutions de mise à l’échelle sont également disponibles sur la blockchain de couche 1. Le succès de ces solutions ou la possibilité de les mettre en œuvre dépendent de la blockchain en question. Dans certains cas, des solutions de mise à l’échelle de la couche 1 ont été déployées mais n’ont pas amélioré la capacité.
Les solutions de mise à l’échelle de la couche 1 de la blockchain sont les suivantes :
- Augmenter la vitesse de création des blocs : Si les blocs peuvent être créés et ajoutés à la chaîne plus rapidement, davantage de transactions peuvent être traitées au cours d’une période donnée.
- Augmenter la taille des blocs : En permettant à chaque bloc de contenir plus de données (c’est-à-dire plus de transactions), le réseau peut traiter plus de transactions à chaque ajout de bloc.
- Modification du protocole de consensus : Modifier le protocole de consensus d’une blockchain est une entreprise énorme, mais c’est ainsi qu’Ethereum est passé de la preuve de travail (PoW) à la preuve d’enjeu (PoS) lors de la fusion Ethereum 2.0. Le changement d’algorithme de consensus permettra à Ethereum de traiter les transactions plus rapidement et à moindre coût, tout en ajoutant d’autres fonctionnalités telles que la mise en jeu de crypto-monnaies.
- Sharding : Le sharding consiste à diviser les données de la blockchain en parties plus petites ou « shards », chacune capable de traiter des transactions indépendamment et simultanément, ce qui permet à la blockchain de traiter plusieurs transactions à la fois, augmentant ainsi considérablement sa capacité. Les développeurs d’Ethereum 2.0 prévoient de mettre en œuvre le sharding lors d’une future mise à jour de la blockchain, ce qui permettra d’augmenter encore la capacité et la vitesse de traitement, tandis que certaines blockchains comme Zilliqa ont déjà mis en œuvre le sharding.
Cependant, si toutes ces solutions de blockchain de niveau 1 semblent idéales, elles ne sont pas sans poser de problèmes. Par exemple, l’augmentation de la vitesse de création des blocs peut nécessiter une plus grande puissance de calcul, ce qui pourrait entraîner une centralisation de la blockchain (c’est-à-dire plus de pouvoir dans moins de mains). De même, l’augmentation de la taille des blocs se heurte à des problèmes similaires, et les mineurs ne sont pas toujours assurés d’accepter des changements qui les obligent à utiliser plus d’énergie ou à réduire les niveaux de revenus miniers existants.
Qu’est-ce que la couche 2 de la blockchain ?
La couche 2 de la blockchain fait référence à des solutions de mise à l’échelle telles que des protocoles ou des réseaux qui opèrent au-dessus de la blockchain d’origine, fonctionnant essentiellement comme des couches différentes de la blockchain. Par exemple, le Lightning Network de Bitcoin (qui permet des transactions hors chaîne) ou le Polygon ou l’Arbitrum d’Ethereum (qui ont tous deux des jetons spécifiques à la blockchain et leurs propres écosystèmes de blockchain en plein essor).
Comment fonctionnent les solutions de mise à l’échelle de la blockchain de couche 2 ?
Les solutions de la couche 2 de la blockchain sont l’endroit où l’évolutivité devient encore plus intéressante. Comme une solution de couche 2 fonctionne indépendamment ou en parallèle de la solution de couche 1, elle permet une plus grande innovation et créativité que ce que l’on peut voir avec le protocole établi de la blockchain principale.
Voici quelques solutions de mise à l’échelle de la blockchain de couche 2 :
- Canaux d’État : Les canaux d’état de la couche 2 permettent d’effectuer plusieurs transactions hors chaîne tout en garantissant que l’état de ces transactions peut être réglé sur la chaîne. Le principal exemple est le Bitcoin Lightning Network, qui permet à deux participants ou plus d’ouvrir un canal et d’y effectuer des transactions. L’ouverture du canal et l’état final sont tous deux enregistrés dans la blockchain Bitcoin, ce qui augmente la capacité et permet des transactions plus rapides.
- Sidechains : Une sidechain de niveau 2 fonctionne en parallèle de la mainchain. Les deux blockchains sont interopérables, ce qui permet à la crypto-monnaie et à d’autres actifs de circuler dans les deux sens, réduisant ainsi le temps de traitement et les frais de transaction. Par exemple, la chaîne latérale Bitcoin Liquid permet des transactions plus rapides, réduisant ainsi le nombre de transactions sur la chaîne principale Bitcoin. À l’instar des canaux d’État, les sidechains peuvent également introduire de nouvelles fonctionnalités ou renforcer la sécurité et la confidentialité d’une transaction.
- Rollups : Les rollups de couche 2 sont l’une des solutions de mise à l’échelle les plus populaires, car ils permettent de regrouper plusieurs transactions hors chaîne en une seule transaction sur chaîne. Il existe deux types principaux de rollups : Les rollups optimistes et les rollups ZK. Ces deux solutions fonctionnent différemment dans l’exécution, mais toutes deux valident effectivement les transactions regroupées hors chaîne avant de soumettre les transactions terminées à la blockchain Ethereum principale. Loopring est un bon exemple de solution de couche 2 basée sur les ZK-Rollups, tandis que vous pouvez en savoir plus sur Optimism dans notre comparaison Arbitrium et Optimism.
- Réseaux imbriqués : Les réseaux imbriqués sont une autre solution populaire de la couche 2. Vous avez peut-être même déjà utilisé l’un des réseaux imbriqués les plus populaires : Polygon (MATIC). Les réseaux imbriqués adhèrent à une hiérarchie de blockchains, ce qui est logique si l’on considère les couches et la numérotation. Par exemple, Ethereum est la chaîne mère de la couche 1, tandis que Polygon est la chaîne enfant de la couche 2.
Tout comme les solutions de mise à l’échelle de la couche 1, les solutions de mise à l’échelle de la couche 2 ne sont pas sans poser de problèmes. Par exemple, l’interaction entre la couche 1 et la couche 2 pose souvent des problèmes de sécurité. En termes simples, la création d’une surface d’attaque plus large avec plus d’utilisateurs, plus de code et plus de vulnérabilités potentielles entraîne des problèmes de sécurité.
La complexité que certaines solutions de la couche 2 ajoutent à l’expérience de la blockchain est également une préoccupation. Alors que l’évolutivité est importante pour accroître la portée de la crypto-monnaie, l’ajout de multiples couches qui peuvent toutes interagir peut être déroutant et accablant, même pour ceux qui ont déjà utilisé la crypto-monnaie, sans parler des nouveaux venus.
Enfin, il existe un risque qu’une solution de couche 2 devienne partie intégrante du problème même qu’elle est censée résoudre : la centralisation de la blockchain. Si une solution de couche 2 n’est pas suffisamment décentralisée ou si un petit nombre de nœuds contrôle le réseau, cela crée un tout autre problème.
Couche 1 contre couche 2 : résoudre le problème de l’évolutivité de la blockchain
Même si le trilemme de la blockchain est une épine dans le pied de la technologie de la blockchain et des crypto-monnaies, l’industrie des crypto-monnaies n’est pas à court de solutions.
Si le trilemme de la blockchain limite une solution de niveau 1, les développeurs ont prouvé que les solutions hors chaîne, de niveau 2, offrent une alternative efficace.
