La croissance de la DeFi, des NFT et du gaming a congestionné le réseau Ethereum (ETH), qui développe désormais des solutions de mise à l'échelle pour répondre à la demande sans compromettre la sécurité. Dans cet article, nous explorons les avantages des solutions de couche 2 comme les Sidechains, Plasma, State Channels, Validium, etc..

Mais avant cela, comprenons ce que sont les solutions de couche 1 et couche 2.

Quelles sont les solutions de mise à l'échelle de couche 2?

Alors que la couche 1 est l'infrastructure réseau de base de chaque blockchain, la couche 2 est construite sur le réseau de base pour aider à mettre à l'échelle les transactions et les données.

Alors que le réseau principal valide et finalise toutes les transactions on-chain sans dépendre d'autres réseaux, la couche 2 est une extension ou un cadre secondaire des réseaux principaux.

Chaque réseau de base a son propre mécanisme de nœud, soit preuve de travail (PoW), soit preuve d'enjeu (PoS). De plus, les protocoles de la couche 1 ont leurs jetons natifs, souvent utilisés pour les frais de gaz ou de transaction.

Maintenant qu'Ethereum est passé au PoS, il allège la pression sur la couche 1 alors que de nouvelles chaînes partagent la charge et réduisent la congestion. Cependant, il faudrait des années pour le déployer complètement, et entre-temps, les solutions de la couche 2 montent en puissance sur la blockchain.

Les solutions de la couche 2 comme les sidechains, les rollups optimistes, etc. offrent certains avantages pour la mise à l'échelle d'Ethereum, que nous discuterons ici. Mais avant cela, apprenons comment la couche 2 fonctionne, c'est-à-dire en traitant les transactions en gros lots avant de soumettre une preuve des transactions à la couche de base dans un processus appelé "appel hors chaîne", déchargeant le réseau de base.

Ainsi, alors que la L1 prend soin de la disponibilité des données, de la sécurité et de la décentralisation, la L2 se concentre sur la scalabilité.

Sidechains

En ce qui concerne les sidechains de couche 2, elles sont des blockchains indépendantes de la machine virtuelle Ethereum (EVM) qui fonctionnent parallèlement à la chaîne principale. Elles ont des nœuds validateurs qui confirment et traitent les transactions, ajoutent des blocs et maintiennent leurs propres règles de consensus comme la preuve d'enjeu ou la preuve d'autorité pour des transactions plus efficaces.

Bien que les sidechains prennent en charge des transactions plus complexes avec leur compatibilité EVM, elles ne sont pas si décentralisées et ont leur propre mécanisme de consensus, ce qui les rend non dépendantes des solutions de couche 1 ou de couche 2.

Des projets cryptographiques comme la chaîne xDai et le réseau POA offrent des sidechains.

Channels d'état et de paiement

C'est peut-être la solution de couche 2 la plus importante pour la mise à l'échelle d'Ethereum car ce sont des contrats multi-signatures qui permettent aux participants de faire des transactions rapidement et fréquemment hors chaîne, se réglant en couche 1 pour la finalité si nécessaire.

Cela rend les channels d'état capables de gérer des interactions plus complexes comme les jeux, tandis que les channels de paiement gèrent les paiements effectués par deux participants. Le premier permet des transactions à haut débit à bas coût, ce qui est idéal pour les micropaiements.

Des projets comme Raiden, Perun et Celer utilisent des channels d'état sur Ethereum.

Plasma

Les chaînes Plasma, ou chaînes filles, sont des chaînes plus petites qui sont ancrées à la blockchain Ethereum pour fonctionner comme de plus petites copies du Mainnet ETH. Elles utilisent la vérification cryptographique combinée à des contrats intelligents pour décharger les transactions dans le réseau principal.

Bien qu'elles aient leur propre mécanisme de validation de bloc, elles rapportent périodiquement à la chaîne principale Ethereum pour régler les litiges en utilisant sa sécurité. Elles rendent possibles des transactions à haut débit faible coût comme les transferts et les snapshots de jetons.

Plusieurs projets comme LeapDAO, OMG Network, etc. fournissent des implémentations de Plasma pour l'intégration d'applications décentralisées.

Rollups optimistes

Ces solutions de couche 2 se trouvent parallèlement à la chaîne principale Ethereum car elles permettent aux transactions de se produire en lots évolutifs bon marché en dehors de la couche 1 tout en utilisant la sécurité de la couche de base pour la soumission des transactions.

Les rollups optimistes offrent une évolutivité 100x car ils ne font aucun calcul, ce qui est un élément très coûteux de la blockchain Ethereum. Lorsque le sharding d'Ethereum est introduit, ce chiffre d'évolutivité augmentera encore plus.

Les rollups optimistes exécutent des calculs si les transactions sont contestées via une preuve de fraude; sinon, ils supposent qu'elles sont valides. Ils utilisent un système de cautionnement et lorsque des transactions frauduleuses sont prouvées, le compte derrière elle perd la caution. Alors que certaines cautions sont réduites, d'autres sont incitées pour la partie correcte.

Comme cela prend en charge à la fois les contrats intelligents et les paiements simples, il est adapté aux applications DeFi. Ainsi, des projets comme Cartesi, Arbitrum, et Optimism utilisent cette solution de couche 2.

ZK-Rollups

Les rollups Zero Knowledge sont connus pour regrouper les transactions hors chaîne pour générer une preuve cryptographique appelée SNARK. Ce roll-up exécute des calculs hors chaîne, et les preuves de validité sont soumises à la chaîne de la couche 1.

Les contrats intelligents des rollups Zero Knowledge maintiennent toutes les transactions sur la couche 2, qui est mise à jour avec des preuves de validité. Cependant, valider un bloc est moins cher et plus rapide car il ne nécessite qu'une preuve de validité, pas de données de transaction. Par conséquent, il utilise moins de gaz et de données.

Comme les contrats intelligents des rollups Zero Knowledge vérifient les transactions, le transfert de la couche 2 à la couche 1 n'est pas retardé. Cela permet d'offrir des temps de finalité plus rapides avec sécurité et décentralisation. Mais certains d'entre eux n'ont pas de support EVM et peuvent être inadaptés pour les dApps à cause de la demande informatique intensive.

Ceci est implémenté par plusieurs projets comme ZKSwap et zkSync. Alors que le premier est un DEX couche 2 avec un débit de transaction élevé et zéro frais de gaz, zkSync est un protocole sans confiance pour les paiements évolutifs à faible coût sur Ethereum, ce qui permet aux portefeuilles DeFi de s'évoluer comme PayPal.

Ces deux rollups semblent idéaux pour la mise à l'échelle de couche 2 sur Ethereum, mais Harmony est préférable car il offre un accès DeFi plus large avec sa fonctionnalité de pont Horizen qui connecte Ethereum à la Binance Smart Chain.

Validium

Cette chaîne d'utilisateurs de preuve de validité ne stocke pas de données sur Ethereum Layer 1, laissant place à 10 000 transactions par seconde par chaîne Validium, fonctionnant en parallèle avec la chaîne principale dans plusieurs.

Contrairement aux dApps de grande valeur, elle ne fait face à aucune attaque économique car elle n'améliore que l'efficacité du capital et n'a pas de délais de retrait. Mais ces chaînes ont une capacité de contrat intelligent limitée.

Des projets comme StarkWare et Loopring utilisent la chaîne Validium pour la mise à l'échelle Ethereum de la couche 2. Un exemple est la première solution de scaling couche 2 pour les NFT, Immutable X, qui dispose à la fois de Validium et de ZK-rollup pour une vitesse de transaction de 9 000 par seconde sans frais de gaz.