TL;DR
La couche 1 fait référence à un réseau de base, tel que Bitcoin, BNB Chain ou Ethereum, et à son infrastructure sous-jacente. Les blockchains de couche 1 peuvent valider et finaliser les transactions sans avoir besoin d'un autre réseau. Il est difficile d’améliorer l’évolutivité des réseaux de couche 1, comme nous l’avons vu avec Bitcoin. En guise de solution, les développeurs créent des protocoles de couche 2 qui s'appuient sur le réseau de couche 1 pour la sécurité et le consensus. Le Lightning Network de Bitcoin est un exemple de protocole de couche 2. Il permet aux utilisateurs d'effectuer des transactions librement avant de les enregistrer dans la chaîne principale.
Introduction
Couche 1 et couche 2 sont des termes qui nous aident à comprendre l'architecture des différentes blockchains, projets et outils de développement. Si vous vous êtes déjà interrogé sur la relation entre Polygon et Ethereum ou Polkadot et ses parachains, découvrir les différentes couches de la blockchain vous aidera.
Qu'est-ce que la couche 1 ?
Un réseau de couche 1 est un autre nom pour une blockchain de base. BNB Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC) et Solana sont tous des protocoles de couche 1. Nous les appelons couche 1 car ce sont les principaux réseaux au sein de leur écosystème. Contrairement à la couche 1, nous avons des solutions hors chaînes et d'autres solutions de couche 2 qui sont construites au-dessus des chaînes principales.
En d’autres termes, un protocole est la couche 1 lorsqu’il traite et finalise les transactions sur sa propre blockchain. Ils disposent également de leur propre token natif, utilisé pour payer les frais de transaction.
Mise à l'échelle de la couche 1
Un problème courant avec les réseaux de couche 1 est leur incapacité à évoluer. Bitcoin et d’autres grandes blockchains ont du mal à traiter les transactions en période de demande accrue. Bitcoin utilise le mécanisme de consensus Proof of Work (PoW), qui nécessite beaucoup de ressources informatiques.
Si PoW garantit la décentralisation et la sécurité, les réseaux PoW ont également tendance à ralentir lorsque le volume de transactions est trop élevé. Cela augmente les délais de confirmation des transactions et rend les frais plus élevés.
Les développeurs de blockchain travaillent sur des solutions d’évolutivité depuis de nombreuses années, mais de nombreuses discussions sont encore en cours concernant les meilleures alternatives. Pour la mise à l'échelle de couche 1, certaines options incluent :
1. Augmentation de la taille des blocs, permettant de traiter davantage de transactions dans chaque bloc.
2. Modification du mécanisme de consensus utilisé, comme avec la prochaine mise à jour Ethereum 2.0.
3. Mise en œuvre du partitionnement. Une forme de partitionnement de base de données.
Les améliorations de la couche 1 nécessitent un travail important à mettre en œuvre. Dans de nombreux cas, tous les utilisateurs du réseau n’accepteront pas le changement. Cela peut conduire à des divisions communautaires, voire à un hard fork, comme cela s’est produit avec Bitcoin et Bitcoin Cash en 2017.
SegWit
Un exemple de solution de couche 1 pour la mise à l'échelle est le SegWit (témoin séparé) de Bitcoin. Cela a augmenté le débit de Bitcoin en modifiant la façon dont les données de bloc sont organisées (les signatures numériques ne font plus partie de l'entrée de la transaction). Le changement a libéré plus d'espace pour les transactions par bloc sans affecter la sécurité du réseau. SegWit a été implémenté via un soft fork rétrocompatible. Cela signifie que même les nœuds Bitcoin qui ne sont pas encore mis à jour pour inclure SegWit sont toujours capables de traiter les transactions.
Qu’est-ce que le partitionnement de couche 1 ?
Sharding est une solution de mise à l'échelle de couche 1 populaire utilisée pour augmenter le débit des transactions. La technique est une forme de partitionnement de base de données qui peut être appliquée aux registres distribués blockchain. Un réseau et ses nœuds sont divisés en différents fragments pour répartir la charge de travail et améliorer la vitesse des transactions. Chaque fragment gère un sous-ensemble de l'activité de l'ensemble du réseau, ce qui signifie qu'il possède ses propres transactions, nœuds et blocs séparés.
Avec le partitionnement, il n'est pas nécessaire que chaque nœud conserve une copie complète de l'intégralité de la blockchain. Au lieu de cela, chaque nœud rend compte du travail effectué à la chaîne principale pour partager l'état de ses données locales, y compris le solde des adresses et d'autres mesures clés.
Couche 1 vs couche 2
En ce qui concerne les améliorations, tout ne peut pas être résolu sur la couche 1. En raison de contraintes technologiques, certains changements sont difficiles, voire presque impossibles, à réaliser sur le réseau blockchain principal. Ethereum, par exemple, passe à Proof of Stake (PoS), mais ce processus a mis des années à se développer.
Certains cas d'utilisation ne peuvent tout simplement pas fonctionner avec la couche 1 en raison de problèmes d'évolutivité. Un jeu blockchain ne pourrait pas utiliser de manière réaliste le réseau Bitcoin en raison des longs délais de transaction. Cependant, le jeu souhaitera peut-être toujours utiliser la sécurité et la décentralisation de la couche 1. La meilleure option consiste à s’appuyer sur le réseau avec une solution de couche 2.
Réseau Lightning
Les solutions de couche 2 s'appuient sur la couche 1 et s'appuient sur elle pour finaliser ses transactions. Un exemple célèbre est le Lightning Network. Le réseau Bitcoin, soumis à un trafic intense, peut prendre des heures pour traiter les transactions. Le réseau Lightning permet aux utilisateurs d'effectuer des paiements rapides avec leur Bitcoin hors de la chaîne principale, et le solde final est communiqué ultérieurement à la chaîne principale. Cela regroupe essentiellement les transactions de chacun dans un seul enregistrement final, économisant ainsi du temps et des ressources.
Exemples de blockchain de couche 1
Maintenant que nous savons ce qu'est la couche 1, regardons quelques exemples. Il existe une grande variété de blockchains de couche 1, et nombre d'entre elles prennent en charge des cas d'utilisation uniques. Il ne s'agit pas uniquement de Bitcoin et d'Ethereum, et chaque réseau propose des solutions différentes au trilemme technologique de la blockchain que sont la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité.
Elrond
Elrond est un réseau de couche 1 fondé en 2018 qui utilise le partitionnement pour améliorer ses performances et son évolutivité. La blockchain Elrond peut traiter plus de 100 000 transactions par seconde (TPS). Ses deux caractéristiques principales uniques sont son protocole de consensus Secure Proof of Stake (SPoS) et Adaptive State Sharding.
Le partage d'état adaptatif se produit via des divisions de fragments et des fusions à mesure que le réseau perd ou gagne des utilisateurs. L'ensemble de l'architecture du réseau est fragmentée, y compris son état et ses transactions. Les validateurs se déplacent également entre les fragments, réduisant ainsi le risque de prise de contrôle malveillante d'un fragment.
Le jeton natif EGLD d'Elrond est utilisé pour les frais de transaction, le déploiement de DApp et la récompense des utilisateurs qui participent au mécanisme de validation du réseau. En outre, le réseau Elrond est certifié carbone négatif, car il compense plus de CO2 que ce dont son mécanisme PoS est responsable.
Harmonie
Harmony est un réseau de couche 1 avec preuve d'enjeu efficace (EPoS) avec prise en charge du partitionnement. Le réseau principal de la blockchain comporte quatre fragments, chacun créant et vérifiant de nouveaux blocs en parallèle. Un fragment peut le faire à sa propre vitesse, ce qui signifie qu'ils peuvent tous avoir des hauteurs de bloc différentes.
Harmony utilise actuellement une stratégie de « Cross-Chain Finance » pour attirer les développeurs et les utilisateurs. Les ponts sans confiance vers Ethereum (ETH) et Bitcoin jouent un rôle clé, permettant aux utilisateurs d'échanger leurs jetons sans les risques de garde habituels associés aux ponts. La vision principale d'Harmony pour faire évoluer le Web3 repose sur des organisations autonomes décentralisées (DAO) et des preuves sans connaissance.
L'avenir de DeFi (finance décentralisée) semble reposer sur des opportunités multi-chaînes et inter-chaînes, ce qui rend les services de transition d'Harmony attrayants pour les utilisateurs. L'infrastructure NFT, les outils DAO et les ponts inter-protocoles sont les principaux domaines d'intérêt.
Son token natif, ONE, est utilisé pour payer les frais de transaction réseau. Il peut également être mis en jeu pour participer au mécanisme de consensus et à la gouvernance d'Harmony. Cela fournit aux validateurs performants des récompenses globales et des frais de transaction.
Front
Celo est un réseau de couche 1 dérivé de Go Ethereum (Geth) en 2017. Il a cependant apporté des changements importants, notamment la mise en œuvre d'un PoS et d'un système d'adresse unique. L'écosystème Celo Web3 comprend DeFi, NFT et solutions de paiement, avec plus de 100 millions de transactions confirmées. Sur Celo, n'importe qui peut utiliser un numéro de téléphone ou une adresse e-mail comme clé publique. La blockchain s'exécute facilement avec des ordinateurs standards et ne nécessite pas de matériel spécial.
Le jeton principal de Celo est CELO, un jeton utilitaire standard pour les transactions, la sécurité et les récompenses. Le réseau Celo propose également cUSD, cEUR et cREAL comme pièces stables. Ceux-ci sont générés par les utilisateurs et leurs chevilles sont maintenues par un mécanisme similaire au DAI de MakerDAO. De plus, les transactions effectuées avec les stablecoins Celo peuvent être payées avec n'importe quel autre actif Celo.
Le système d’adresses et le stablecoin de CELO visent à rendre la cryptographie plus accessible et à améliorer son adoption. La volatilité du marché de la cryptographie et les difficultés rencontrées par les nouveaux arrivants peuvent être décourageantes pour beaucoup.
Chaîne THOR
THORChain est un échange décentralisé sans autorisation (DEX) inter-chaînes. Il s’agit d’un réseau de couche 1 construit à l’aide du SDK Cosmos. Il utilise également le mécanisme de consensus Tendermint pour valider les transactions. L'objectif principal de THORChain est de permettre une liquidité inter-chaînes décentralisée sans avoir besoin de fixer ou d'envelopper des actifs. Pour les investisseurs multi-chaînes, le rattachement et le regroupement ajoutent un risque supplémentaire au processus.
En effet, THORChain agit comme un gestionnaire de coffre-fort qui surveille les dépôts et les retraits. Cela contribue à créer une liquidité décentralisée et supprime les intermédiaires centralisés. RUNE est le jeton natif de THORChain, utilisé pour payer les frais de transaction ainsi que pour la gouvernance, la sécurité et la validation.
Le modèle Automated Market Maker (AMM) de THORChain utilise RUNE comme paire de base, ce qui signifie que vous pouvez échanger RUNE contre tout autre actif pris en charge. D'une certaine manière, le projet fonctionne comme un Uniswap inter-chaînes, RUNE étant un actif de règlement et de sécurité pour les pools de liquidité.
Kava
Kava est une blockchain de couche 1 qui combine la vitesse et l'interopérabilité de Cosmos avec le support des développeurs d'Ethereum. Utilisant une architecture « co-chaîne », le réseau Kava propose une blockchain distincte pour les environnements de développement EVM et Cosmos SDK. Couplé à la prise en charge d'IBC sur la co-chaîne Cosmos, cela permet aux développeurs de déployer des applications décentralisées qui interagissent de manière transparente entre les écosystèmes Cosmos et Ethereum.
Kava utilise le mécanisme de consensus Tendermint PoS, offrant une puissante évolutivité aux applications sur la co-chaîne EVM. Financé par KavaDAO, le réseau Kava propose également des incitations ouvertes aux développeurs en chaîne, conçues pour récompenser les 100 meilleurs projets de chaque co-chaîne en fonction de leur utilisation.
Kava possède un jeton d'utilité et de gouvernance natif, KAVA, et un stablecoin indexé sur le dollar américain, USDX. KAVA est utilisé pour payer les frais de transaction et est jalonné par les validateurs pour générer un consensus du réseau. Les utilisateurs peuvent déléguer leur KAVA mis en jeu à des validateurs pour gagner une part des émissions de KAVA. Les acteurs et les validateurs peuvent également voter sur les propositions de gouvernance qui dictent les paramètres du réseau.
IoTeX
IoTeX est un réseau de couche 1 fondé en 2017 qui vise à combiner la blockchain avec l'Internet des objets. Cela donne aux utilisateurs le contrôle des données générées par leurs appareils, permettant ainsi « des DApps, des actifs et des services sauvegardés par machine ». Vos informations personnelles ont de la valeur et leur gestion via la blockchain garantit une propriété sécurisée.
La combinaison de matériel et de logiciels d'IoTeX offre une nouvelle solution permettant aux utilisateurs de contrôler leur confidentialité et leurs données sans sacrifier l'expérience utilisateur. Le système qui permet aux utilisateurs de gagner des actifs numériques à partir de leurs données réelles s'appelle MachineFi.
IoTeX a lancé deux produits matériels notables connus sous le nom d'Ucam et Pebble Tracker. Ucam est une caméra de sécurité domestique avancée qui permet aux utilisateurs de surveiller leur maison de n'importe où et en toute confidentialité. Pebble Tracker est un GPS intelligent avec prise en charge 4G et capacités de suivi et de traçabilité. Il suit non seulement les données GPS, mais également les données environnementales en temps réel, notamment la température, l'humidité et la qualité de l'air.
En termes d’architecture blockchain, IoTeX repose sur un certain nombre de protocoles de couche 2. La blockchain fournit des outils pour créer des réseaux personnalisés qui utilisent IoTeX pour la finalisation. Ces chaînes peuvent également interagir entre elles et partager des informations via IoTeX. Les développeurs peuvent ensuite facilement créer une nouvelle sous-chaîne pour répondre aux besoins spécifiques de leur appareil IoT. La pièce d'IoTeX, IOTX, est utilisée pour les frais de transaction, le jalonnement, la gouvernance et la validation du réseau.
Pensées finales
L’écosystème blockchain actuel comporte plusieurs réseaux de couche 1 et protocoles de couche 2. Il est facile de se perdre, mais dès que vous comprenez les concepts de base, il devient plus facile de comprendre la structure et l’architecture globales. Ces connaissances peuvent être utiles lors de l’étude de nouveaux projets blockchain, en particulier lorsqu’ils se concentrent sur l’interopérabilité des réseaux et les solutions inter-chaînes.
