Qu’est ce qu’un Layer 2 et à quoi ça servent ces blockchains ?

Qu’est-ce qu’un Layer 2 ?

Les Layer 2 sont en pleine expansion dans le monde des blockchains. En effet, ils apportent une solution pour améliorer les performances des blockchains layer 1, originales. 

Nous allons d’abord revenir sur ce que sont les blockchains layer 1 pour ensuite vous expliquer ce que sont les layers 2 et leur utilité.

D’abord, qu’est-ce qu’un Layer 1 ?

Un layer 1, ou mainnet (réseau principal), est tout simplement l’infrastructure de base d’une blockchain. Comme Bitcoin, Ethereum, Solana ou Avalanche, elles régissent les règles de l’écosystème, mais s’occupent également d’effectuer et valider des transactions.

Les layers 1 comme Bitcoin et Ethereum ont été bâtis sur de fortes bases de sécurité et décentralisation, au détriment de la scalabilité. En effet, pour que les transactions soient minées et validées par un large réseau de mineurs de façon très sécurisée, cela prend du temps. Par exemple, Ethereum 1.0 a été conçu pour effectuer uniquement entre 10 et 15 TPS (transactions par secondes). 

Pour surmonter ces limitations, de nombreuses solutions de mise à l’échelle ont donc été développées. Sans pour autant altérer les caractéristiques originales du réseau auquel elles viennent se greffer.

Layer 2 : définition

Ces solutions sont appelées layer 2, ou surcouches, et sont construites par-dessus le réseau principal. Il en existe différentes sortes, mais elles ont pour objectif commun de désengorger leur blockchain mère afin d’augmenter le débit et réduire les frais de transactions.

Parmi les plus utilisés, on retrouve le Lightning Network sur Bitcoin ou Arbitrum sur Ethereum. En apportant cette scalabilité qui manquait aux blockchains, ces surcouches leur permettent de répondre au fameux trilemme.

Le cas des Layer 3

Bien que le développement de ces troisièmes couches n’en soit qu’à ses débuts, quelques réseaux s’y penchent déjà sérieusement. Pour eux, les layers 2 seront bientôt victimes de leurs succès et rencontreront les mêmes problèmes qu’ils visaient à résoudre. Des layer 3 sont donc bâtis pour les soulager à leur tour, mais cette fois-ci de façon spécifique: chacun d’eux a une utilisation bien définie.

À quoi servent les layers 2 ? 

Avec plus d’un million de transactions qui s’étaient stabilisées quotidiennement, un réseau comme Ethereum avait largement atteint ses capacités. En période de forte activité, le réseau était donc rapidement congestionné, ce qui entraînait un ralentissement de ses performances et une augmentation considérable des gaz (frais de transactions).

Les layers 2 sont là pour y remédier. Ils viennent se greffer à un layer 1 et offrent à leurs utilisateurs des transactions rapides et à moindres frais.

Il faut comprendre que pour assurer une sécurité élevée, les transactions passent par une série d’étapes chronophages telles que l’acceptation, la vérification et la distribution. Un réseau comme Bitcoin ou Ethereum profite donc de ces couches supplémentaires pour se rendre bien plus rapide et utilisable.

Comment fonctionne un layer 2 ?

Concrètement, une grosse partie du travail est effectué off-chain: les layers 2 déportent des lots de transactions du réseau principal vers leur propre réseau secondaire. Ces transactions sont traitées hors chaîne et la pression sur le réseau principal est ainsi réduite. 

Seuls les états de transaction d’initialisation et de clôture sont imprimés dans le registre (l’historique) du layer 1, le reste se fait sur le layer 2.

À noter que certaines secondes couches peuvent être utilisées pour différentes applications, tandis que d’autres sont faites pour répondre aux besoins d’un projet spécifique (ex. Le layer 2 de Sorare).

Quels sont les layers 2 qui existent pour le moment ?

Il existe de nombreuses solutions de scalabilités qui permettent des transactions nettement plus rapides et à moindre frais. Voici donc leurs principaux groupes d’appartenances.

Les Rollups (ZK & Optimistic)

Un rollup est un type layer 2 qui exécute des centaines de transactions hors chaîne, les regroupe en un seul élément compressé, puis l’envoie à la chaîne principale. Cette dernière jugera finalement si l’élément est correct ou bien suspect.

Les rollups bénéficient donc de la sécurité d’une blockchain telle que la blockchain Ethereum, tout en réduisant jusqu’à 100 fois les frais de gaz. 

Il en existe deux sortes qui se différencient par la façon dont ils renvoient et stockent les données sur le layer 1: les Optimistic rollups et les ZK rollups.

• Optimistic rollups: Ce genre de solution exécute les transactions en utilisant les données d’états disponibles. Le temps pour déplacer des fonds sur le layer 1 sera donc plus long que pour les ZK. Par contre, ces solutions sont EVM (Ethereum Virtual Machine) et solidity compatibles, ce qui signifie que tout ce qui est possible sur le réseau mère est aussi possible sur la seconde couche. Arbitrum et Optimism sont les Optimistic rollups les plus utilisés.

• ZK rollups: Comme ces solutions n’ont pas besoin de l’ensemble des données de transaction, il est plus facile de transférer des fonds sur le layer 1. Les ZK sont les solutions les plus efficaces des deux, mais ne sont pas EVM compatibles et peuvent se réveler plus gourmandes en termes de consommation. Deux des exemples les plus connus sont dYdX et ZKSync.

Les Channels 

Comme le Lightning Network de la blockchain Bitcoin, les Channels (ou canaux) permettent à leurs utilisateurs d’effectuer plusieurs transactions hors chaîne en soumettant uniquement deux transactions au réseau principal. 

Les Channels se composent en deux parties : 

1. les canaux d’état s’occupant de l’authentification des paiements
2. les canaux de paiement s’occupant d’inscrire sur le mainnet les transactions effectuées.

Néanmoins, les participants doivent être connus à l’avance et doivent déposer leurs fonds dans un contrat multisig (de multi-signatures) pour en profiter. 

Les Validium 

Les validiums utilisent des validity proofs (preuves de validité) comme les ZK rollups peuvent le faire, mais ne stockent pas leurs données sur la couche 1. Avec ce type de solution, plusieurs “chaines de validité” peuvent fonctionner en simultané et sont chacune capable de traiter l’équivalent de 10,000 TPS. 

Néanmoins, elles se révèlent beaucoup moins compatibles avec leur blockchain mère: des langages plus spécifiques sont nécessaires pour développer sur ces solutions. Immutable X et Rhino.fi les utilisent.

Les Sidechains

Comme Liquid Network pour Bitcoin ou Polygon pour Ethereum, les sidechains sont des blockchains indépendantes. Elles fonctionnent en parallèle de leur layer 1 et interagissent via des bridges (des contracts de ponts entre les blockchains). 

Les sidechains et les validiums pourraient ne pas être considérés comme de réels layer 2 (tel que les rollups) puisqu’elles ne sont pas sécurisées par leur mainnet. En effet, les utilisateurs confient leurs fonds aux sidechains et non aux réseaux principaux comme Ethereum par exemple.

Il faut cependant noter qu’une sidechain comme Polygon reste EVM compatible et fonctionne donc comme Ethereum sur le papier. C’est, sans compter sur ses performances, ce qui la rend particulièrement attractive aux yeux de nombreux projets de l’écosystème. 

Quelles sont les perspectives d’avenir des Layer 2 ?

Les secondes couches se sont révélées comme étant de superbes solutions aux problèmes de scalabilités des plus grosses blockchains telles que Bitcoin et Ethereum. Cependant, elles restent jeunes et pas totalement matures, il faut ainsi veiller à ne pas sous-estimer leurs limites.

Nombreuses sont les solutions qui ont dû faire des concessions sur la sécurité. Comme expliqué plus tôt, chaque blockchain se confronte au trilemme et il est compliqué de trouver un bon compris sans laisser la sécurité, la décentralisation ou la scalabilité de côté.

Finalement, avec l’arrivée de la deuxième version d’Ethereum, il est tout à fait légitime de se demander quel avenir est réservé à ces layer 2. 

Bien qu’ETH 2.0 se doit d’apporter une solution de mise à l’échelle, beaucoup pensent qu’aucune ne sera à la hauteur de sa démocratisation et de sa vision toujours plus ambitieuse. 

Au contraire, les layers 2 devront évoluer à ses côtés pour continuer à développer les performances du mainnet et la vitesse des transactions futures. Sans compter que ces secondes couches comprennent aujourd’hui différents mécanismes qui sont utilisés par des projets bien spécifiques.