Layer 1 et Layer 2 : pourquoi la blockchain a besoin de couches supplémentaires

Bitcoin et Ethereum ont montré qu'il est possible de transférer de la valeur numérique et de faire fonctionner des applications financières sans autorité centrale unique. Mais avec l'augmentation du nombre d'utilisateurs, une autre question s'est posée : comment la blockchain peut-elle servir des millions de personnes sans ralentir, sans devenir nettement plus chère et sans perdre en sécurité ni en décentralisation ?

La capacité d'une blockchain n'est en effet pas illimitée. Si trop d'utilisateurs veulent se servir du réseau en même temps, les transactions individuelles se mettent à concurrencer l'espace limité des blocs et les frais peuvent augmenter.

C'est justement ce problème que permet de résoudre la répartition de l'infrastructure blockchain en Layer 1 et Layer 2.

Qu'est-ce que le Layer 1

Le Layer 1 désigne la blockchain de base elle-même, sur laquelle repose l'ensemble du système. Bitcoin, Ethereum ou encore Solana sont des réseaux Layer 1 distincts, car chacun possède ses propres règles, sa propre méthode de vérification des transactions et son propre mécanisme de consensus.

Le rôle du Layer 1 est de garantir que le réseau se mette d'accord sur les transactions valides, sur leur ordre chronologique et sur l'état actuel de la blockchain. Bitcoin utilise pour cela le Proof of Work, tandis qu'Ethereum fonctionne avec le Proof of Stake.

Le Layer 1 constitue donc avant tout le socle de sécurité et de règlement de l'ensemble du réseau.

Pourquoi ne pas simplement accélérer le Layer 1

À première vue, on pourrait penser qu'il suffit d'augmenter la puissance du réseau ou d'agrandir les blocs.

Mais une blockchain n'est pas une base de données classique gérée par une seule entreprise. Son objectif est de pouvoir être vérifiée de manière indépendante par un grand nombre de participants.

Si l'on augmente trop les exigences matérielles ou de données, le réseau peut certes accélérer, mais il risque aussi de devenir plus centralisé.

La blockchain cherche donc un équilibre entre trois propriétés : la sécurité, la décentralisation et la scalabilité. Ce problème est souvent désigné sous le nom de trilemme de la blockchain.

Les solutions Layer 2 sont justement l'un des moyens de scaler sans affaiblir fondamentalement la couche de base.

Qu'est-ce que le Layer 2

Le Layer 2 est une technologie construite au-dessus de la blockchain principale, qui prend en charge une partie de son activité.

Plutôt que de laisser le Layer 1 traiter chaque opération individuelle, le Layer 2 peut exécuter un plus grand nombre de transactions de manière plus efficace, puis s'appuyer sur la blockchain principale pour leur règlement final ou leur vérification.

En résumé :

le Layer 1 fournit une base sécurisée, le Layer 2 permet d'utiliser cette base plus rapidement et à moindre coût.

Bitcoin et le Lightning Network

Bitcoin illustre bien pourquoi des couches supplémentaires ont du sens. Son réseau de base est conçu de manière très conservatrice, et un nouveau bloc est produit en moyenne environ toutes les dix minutes. Cela favorise la sécurité et la décentralisation, mais ne convient pas idéalement à un très grand nombre de petits paiements quotidiens.

L'une des solutions est le Lightning Network.

Son principe repose sur le fait que chaque paiement individuel en bitcoin n'a pas besoin d'être inscrit immédiatement sur la blockchain principale.

Les utilisateurs peuvent ouvrir ce que l'on appelle un canal de paiement, dans lequel ils s'échangent de la valeur de manière répétée. Seul l'état final est ensuite réglé sur Bitcoin.

On peut comparer ce principe à une ardoise ouverte dans un restaurant. Pendant la soirée, vous n'avez pas besoin de payer chaque commande séparément. Les différents éléments sont enregistrés au fur et à mesure, et le montant final est réglé à la fin.

Les différents canaux Lightning sont en outre interconnectés au sein d'un réseau entier. L'utilisateur n'a donc pas besoin d'avoir un canal direct avec chaque personne à qui il souhaite payer.

Le résultat peut être des paiements en bitcoin rapides et à frais réduits, sans que chacun d'eux ne pèse immédiatement sur la blockchain Bitcoin principale.

Ethereum et les rollups

Ethereum résout un problème similaire, mais son réseau est utilisé de façon bien plus large.

Sur le Mainnet d'Ethereum, il n'y a pas que des transferts d'ETH. On y trouve des bourses décentralisées, des stablecoins, des protocoles de prêt, des NFT ou encore des applications entières basées sur des smart contracts.

Lorsque le réseau est plus chargé, le prix de l'espace transactionnel augmente, tout comme les frais, appelés gas.

C'est pourquoi Ethereum s'appuie de plus en plus sur des solutions Layer 2 appelées rollups.

Un rollup traite un grand nombre de transactions en dehors du réseau Ethereum principal, les regroupe en un lot, puis n'envoie sur le Mainnet que les données nécessaires, le résultat ou une preuve cryptographique.

Cela permet de traiter un grand volume de transactions plus rapidement et à moindre coût, tandis qu'Ethereum reste le socle de sécurité et de règlement. Parmi les Layer 2 d'Ethereum les plus connus figurent par exemple Arbitrum, Optimism ou Base.

Optimistic rollups et ZK-rollups

Les rollups se divisent principalement en deux grandes approches. Les Optimistic rollups partent du principe que le résultat des transactions est correct, à moins que quelqu'un ne prouve le contraire. Les ZK-rollups, à l'inverse, produisent en même temps que le résultat une preuve cryptographique qui confirme l'exactitude du calcul.

En simplifiant : un optimistic rollup dit « considérons le résultat comme correct, sauf preuve du contraire », tandis qu'un ZK-rollup dit « voici le résultat, ainsi que la preuve de son exactitude ». Aucune des deux approches n'est automatiquement meilleure que l'autre, chacune ayant ses propres avantages et ses propres compromis techniques.

Le Layer 2 n'est pas automatiquement aussi sûr que le Layer 1

Il est également important de savoir que le simple fait d'être qualifié de Layer 2 ne garantit pas le même niveau de sécurité que celui de la blockchain principale.

Une solution donnée peut par exemple comporter des éléments plus centralisés, une faille dans un smart contract, ou des risques lors du transfert de fonds entre réseaux.

De même, tout réseau rapide connecté à Ethereum n'est pas automatiquement un Layer 2. Une sidechain, par exemple, est une blockchain indépendante dotée de ses propres validateurs et de son propre modèle de sécurité.

Il est donc utile de se poser une question simple :

D'où ce réseau tire-t-il concrètement sa sécurité ?

Ce que cela signifie pour l'utilisateur ordinaire

La différence entre les différentes couches n'est pas forcément très visible lors de l'utilisation d'un portefeuille.

Il reste néanmoins important de savoir sur quel réseau se trouvent réellement les fonds.

Par exemple, de l'ETH sur le Mainnet Ethereum et de l'ETH sur un Layer 2 peuvent avoir la même valeur économique, mais se trouvent techniquement sur des réseaux différents. De même, toutes les bourses ne prennent pas forcément en charge tous les Layer 2.

Lors d'un transfert de cryptomonnaies, il ne suffit donc pas de vérifier uniquement l'adresse du destinataire. Il faut aussi vérifier le bon réseau, la compatibilité de la bourse ou du portefeuille, les frais en vigueur et, le cas échéant, la méthode de transfert via un bridge. Il reste également vrai qu'un Layer 2 n'offre pas automatiquement le même niveau de sécurité qu'un Layer 1.

Conclusion

Le Layer 1 constitue le socle sécurisé de la blockchain. Il assure le consensus, l'historique des transactions et le règlement final. Mais sa capacité n'est pas illimitée, et il n'est pas toujours efficace de lui faire traiter chaque petite opération.

Le Layer 2 permet donc de déplacer une partie de l'activité au-dessus de la blockchain de base. Bitcoin utilise par exemple le Lightning Network pour des paiements rapides, tandis qu'Ethereum utilise des rollups pour les transactions, les smart contracts et des applications décentralisées entières.

L'avenir de la blockchain ne reposera donc probablement pas sur un seul réseau censé tout gérer à lui seul. Il s'agira plutôt d'une infrastructure à plusieurs couches, où le Layer 1 assure une base sécurisée tandis que les couches supplémentaires apportent une rapidité accrue, des coûts réduits et l'espace nécessaire à un usage quotidien.

Ce texte est fourni uniquement à des fins d'information et d'éducation et ne constitue pas un conseil en investissement. Les cryptoactifs sont volatils et vous pourriez perdre la totalité du montant investi.