Que sont les couches 2 en cryptographie ? Pourquoi sont-ils importants ?

Que sont les couches 2 ?

Une couche 2 (communément abrégée en L2) est une solution d’évolutivité de la blockchain qui permet d’augmenter le débit et d’effectuer des transactions moins chères sur sa couche 1 associée (L1) tout en maintenant les garanties de sécurité de la blockchain de base. Les L2 peuvent théoriquement être associées à n’importe quelle L1, mais étant donné que seules les L2 d’Ethereum ont gagné une traction significative, nous nous concentrerons uniquement sur elles dans le cadre de cet article.

Pourquoi avons-nous besoin de L2 ?

Avec la popularité croissante des crypto-monnaies, la demande d’espace de blocs a augmenté de façon exponentielle, poussant ainsi les blockchains de niveau 1 à leur limite. Avec l’apparition d’une pléthore d’applications DeFi, NFT et de jeux, les utilisateurs ont désormais le choix entre de nombreuses activités sur la chaîne. Cet afflux d’activité sur le réseau a entraîné une congestion – des frais de transaction plus élevés et des temps d’exécution plus lents rendent l’expérience des utilisateurs moins agréable et étouffent l’activité économique. Lors des pics de demande, le prix du gaz est parfois devenu si prohibitif qu’il prive effectivement les utilisateurs de détail d’Ethereum.

Lien vers Dune

Il n’est tout simplement pas économiquement viable pour les utilisateurs d’effectuer des transactions lorsque le coût des frais de gaz pour échanger des actifs approche la valeur totale des actifs eux-mêmes. Ethereum doit s’adapter afin d’accueillir la prochaine génération d’utilisateurs de crypto-monnaies. Cependant, l’augmentation du débit sur le réseau principal Ethereum nécessiterait des compromis sur la décentralisation et la sécurité du réseau. Pour reprendre rapidement le trilemme de la blockchain : une augmentation de la taille des blocs permettrait d’augmenter le débit des transactions, mais nécessiterait un matériel plus sophistiqué pour faire fonctionner un nœud de sécurisation du réseau. Cela augmente la barrière de la participation des validateurs, ce qui nuit à la décentralisation du réseau. Bien que diverses initiatives au niveau du protocole aient été proposées pour résoudre le trilemme, elles restent aujourd’hui au stade de la recherche et du développement dans la feuille de route d’Ethereum.

Les couches 2 cherchent à atténuer la congestion du réseau en contournant complètement le trilemme. Les L2 fonctionnent en transférant les responsabilités d’exécution des transactions à ce qu’on appelle un Rollup. Un Rollup « enroule » des paquets de transactions qui seraient autrement traités sur une L1, puis communique périodiquement le règlement de ces paquets de transactions à la blockchain de base. Lors du règlement, les centaines de transactions de la liasse sont toutes finalisées sur L1 avec une seule transaction. De cette façon, le Rollup est en mesure de tirer parti du modèle de sécurité du réseau principal Ethereum tout en réduisant les frais de gaz d’un ordre de grandeur. Les développeurs peuvent déployer des applications sur L2 de la même manière que sur L1 pour une fraction du coût, tant pour eux que pour leurs utilisateurs. Il est important de noter, cependant, qu’une transaction finalisée sur L2 ne garantit pas nécessairement la finalité sur L1. Bien que les rollups soient efficaces pour absorber la demande excédentaire d’espace de bloc, ils présentent également leur propre ensemble unique de compromis. Les équipes de Rollup ont adopté diverses approches de ces compromis, et il existe actuellement 7 solutions L2 différentes en ligne et compatibles avec le réseau principal, avec une TVL combinée de ~3,4 milliards de dollars, selon DefiLlama.

Types de L2

Roulements optimistes

Au cours de l’année écoulée, les L2 sont devenus une destination populaire pour les applications Ethereum qui nécessitent de gros volumes de transactions bon marché. Les leaders du marché Arbitrum et Optimism ont été mis en service et ont absorbé environ 7 % (3 milliards de dollars) de la valeur totale bloquée (TVL) d’Ethereum. Arbitrum et Optimism sont tous deux classés dans la catégorie des rollups optimistes, qui sont une branche des rollups qui font l’hypothèse « optimiste » que les transactions contenues dans les liasses L2 sont valides lorsqu’elles sont réenregistrées dans L1. « Valide » dans ce cas signifie que les transactions reçues de L2 sont authentiques et ne contiennent pas de transferts malveillants ou illégitimes. Si un validateur du réseau a des doutes quant à la validité d’une ou de plusieurs des transactions de la liasse à régler, il a la possibilité d’exécuter une épreuve de fraude pour mettre en doute la légitimité de ces transactions. L’architecture Rollup optimiste est efficace pour agréger les transactions et les soumettre à la couche de base, mais elle s’appuie sur les validateurs pour effectuer une double vérification. Cela signifie également qu’en sortant du rollup, les utilisateurs sont soumis à un délai avant que leurs fonds ne soient finalisés et puissent être retirés sur L1 Ethereum. Ce délai dure environ sept jours, ce qui est très long pour les utilisateurs de crypto-monnaies. Bien que les utilisateurs puissent utiliser un fournisseur de liquidités pour éviter la période de retard, ce compromis rend l’expérience de l’utilisateur sous-optimale. Malgré cela, Arbitrum et Optimism conservent aujourd’hui près de 80 % de la part de marché totale de L2, en partie à cause de la forte demande d’espace de blocs et de l’absence d’alternatives viables pour le moment.

Part de marché actuelle de L2

Roulements à connaissances nulles

Bien que les Rollups optimistes dominent aujourd’hui, le marché attend avec impatience le lancement d’une myriade de Rollups à connaissance nulle (ZKR) qui promettent de réaliser des percées en matière de performances techniques en utilisant des techniques cryptographiques avancées. Contrairement aux rollups optimistes, les ZKR sont une autre branche de la technologie L2 qui améliore la validité et les problèmes d’interface utilisateur des rollups optimistes en utilisant des preuves de connaissance zéro. Contrairement aux blocs opératoires, les ZKR ne nécessitent pas de période d’attente à la sortie du rollup vers L1, et peuvent donc faciliter une utilisation beaucoup plus fluide. En effet, les ZKR utilisent des preuves de validité, qui sont calculées hors chaîne et communiquées au Mainnet d’Ethereum lors du règlement. La cryptographie à connaissance zéro est considérée comme une technologie de pointe, ce qui explique pourquoi ces rollups ont été beaucoup plus lents à arriver sur le marché que leurs homologues optimistes. L’engouement pour les ZKR est néanmoins réel : Compte tenu du nombre de projets très performants et bien capitalisés qui seront bientôt mis sur le marché, il est clair que les particuliers et les institutions s’attendent à ce que les ZKR changent la donne. Parmi les ZKR, les offres des équipes de Matter Labs et de Starkware sont les plus attendues. zkSync L2 de Matter Labs devrait être opérationnel cet automne, tandis que Starknet est actuellement en phase alpha limitée. Starkware a également mis au point des solutions Rollup spécifiques à des applications populaires telles que dYdX et Immutable X.

Alors que l’écosystème des crypto-monnaies continue de se développer, il ne fait aucun doute que la demande de solutions de mise à l’échelle augmentera en parallèle. L’espace L2 d’aujourd’hui est toujours en développement, les équipes explorant différents compromis dans un espace de conception en constante évolution. Les utilisateurs sont susceptibles d’affluer vers la Rollup offrant la solution la plus optimisée du point de vue de l’UX. Les développements dans la mise à l’échelle au niveau du protocole et la recherche sur les ZK vont probablement continuer à modifier la dynamique de l’espace L2. Les équipes de L2 s’affronteront sur des incitations et la conception de produits tout en essayant de rester à la pointe du développement technologique.