Qu'est-ce qu'une couche 1 (L1) ?

La couche 1 (L1) fait référence à un réseau blockchain de base simple, par exemple Bitcoin, Ethereum ou Solana. On les appelle couches 1 car ce sont les réseaux de base de leur écosystème. Les protocoles et les applications peuvent être construits sur la couche 1.

Les L1 traitent et stockent les transactions. Ils disposent de leurs propres jetons natifs, généralement utilisés pour payer les frais de transaction. Ils sont validés ou sécurisés par des mécanismes de consensus tels que la preuve de travail (PoW), la preuve d'enjeu (PoS) et la preuve d'historique (PoH). (Pour en savoir plus sur ces derniers, consultez le module 4). 

Bitcoin

Bitcoin est une blockchain de couche 1 extrêmement difficile (à la limite impossible) à manipuler. (Cela est dû à la nécessité d'une attaque à 51 % et au coût élevé du BTC). Les transactions qui ont déjà eu lieu ne peuvent pas être modifiées. Il s'agit d'une réserve de valeur alternative, décentralisée et en dehors du système financier traditionnel.

Le Bitcoin n'a pas été conçu pour être évolutif. Cela signifie qu'à mesure que de plus en plus de personnes utilisaient le réseau, il est devenu plus lent, plus cher et inadapté aux petits achats du quotidien. 

Les couches 1 et les contrats intelligents

Grâce aux contrats intelligents, les développeurs peuvent créer des applications décentralisées (dApps) et des protocoles au-dessus des couches 1. Une L1 est comme Internet et les DApps, les sites Web.

Les couches L1 constituent la couche de base, et la couche d'application est construite au-dessus. Pensez à Synthetix (une application) construite sur Ethereum (L1).

Ethereum a été le premier niveau 1 à implémenter des contrats intelligents. De nombreux autres niveaux 1 ont suivi l'exemple. 

Ethereum

Ethereum est une plateforme blockchain open source décentralisée de niveau 1. Elle facilite les transactions, les contrats intelligents et les applications décentralisées (dApps). L'innovation et la polyvalence d'Ethereum ont ouvert la voie à la finance décentralisée (DeFi) telle que nous la connaissons aujourd'hui. 

D'innombrables applications décentralisées fonctionnent sur Ethereum. Les cas d'utilisation vont de la finance et des jeux à l'art et aux objets de collection. Les DApps sont au cœur de la DeFi, et les possibilités d'innovation et de cas d'utilisation sont infinies.

L'Ether (ETH) est le jeton natif d'Ethereum. L'ETH est le carburant qui alimente l'ensemble du réseau Ethereum. Il est utilisé pour payer les transactions. (Pour en savoir plus sur Ethereum, consultez le module 7). 

Solana

Solana est une blockchain de couche 1 basée sur des contrats intelligents. Elle est conçue pour héberger des applications décentralisées. Solana vise à résoudre les problèmes de vitesse, de coût et d'évolutivité auxquels sont confrontées d'autres blockchains (comme Ethereum).

Que sont les couches 2 ?

Une couche 2 (L2) est une couche supplémentaire qui se place au-dessus de la couche 1 (L1). Elle améliore l'évolutivité tout en bénéficiant de la sécurité de la couche 1. 

La plupart des L2 sont des « solutions de mise à l'échelle » créées pour résoudre les problèmes d'évolutivité. Améliorer l'évolutivité des L1 s'est avéré difficile. À mesure que de plus en plus d'utilisateurs ont rejoint Ethereum, par exemple, son efficacité a diminué. (Les délais de transaction et les frais ont augmenté à mesure que le réseau est devenu congestionné). Les solutions de mise à l'échelle L2 visent à améliorer l'évolutivité de la blockchain principale (L1) sans modifier sa structure. 

L’amélioration de l’évolutivité des L1 doit être réalisée sans réduire la décentralisation et la sécurité de la blockchain. 

Le framework L2 supplémentaire traite les transactions indépendamment de la blockchain principale. La preuve que ces transactions ont eu lieu est ensuite envoyée périodiquement à la blockchain L1 et y est stockée de manière permanente.

La première couche (L1) assure la sécurité, tandis que la deuxième couche (L2) augmente l'évolutivité. La couche L2 réduit la charge de la blockchain principale tout en maintenant à peu près la même sécurité. 

Le réseau Lightning

Pour améliorer l'évolutivité, les développeurs ont créé The Lightning Network, une deuxième couche pour Bitcoin qui complète le réseau blockchain principal. Le Lightning Network a apporté ce que l'on appelle les contrats intelligents à Bitcoin. (Les contrats intelligents sont des accords écrits en code informatique. Ils sont stockés sur la blockchain afin de pouvoir être suivis et authentifiés.)

Le réseau Lightning gère les transactions en dehors de la chaîne principale Bitcoin. Cela améliore la capacité de Bitcoin à traiter davantage de transactions plus rapidement et à moindre coût. Seuls le dépôt initial et le retrait final du réseau Lightning sont enregistrés dans le registre Bitcoin.

Optimism et Arbitrum

Arbitrum et Optimism sont des solutions de mise à l'échelle qui rendent Ethereum plus rapide et moins cher (plus évolutif). En proposant des frais peu élevés pour interagir avec les protocoles basés sur Ethereum (c'est-à-dire Uniswap), ils améliorent l'expérience globale des utilisateurs de la DeFi (finance décentralisée).

En bref, avec Optimism, les transactions sont envoyées à une autre couche pour être traitées. Les données traitées sont renvoyées à Ethereum pour être stockées. Optimism hérite de la sécurité d'Ethereum tout en permettant de traiter plus rapidement davantage de transactions.

Arbitrum agit comme un pont pour l'écosystème Ethereum. Les utilisateurs peuvent déposer et retirer des actifs avec des transactions plus rapides et des frais moins élevés. 

Preuves à connaissance nulle (preuves ZK)

Les preuves à divulgation nulle de connaissance (ZK) sont un type de cryptographie qui permet de prouver quelque chose sans révéler réellement les informations qui le prouvent. Elles contribuent à ajouter à la fois confidentialité et évolutivité aux blockchains comme Ethereum. 

Une preuve à connaissance nulle permet à une partie de prouver à une autre partie qu’une déclaration est vraie sans fournir d’informations supplémentaires autres que le fait que la déclaration est vraie. 

Exigences en matière de connaissance nulle :

• Si l’affirmation est vraie, un « prouveur » honnête convaincra le « vérificateur » honnête que l’affirmation est vraie.

• Si l’affirmation est fausse, un démonstrateur malhonnête serait incapable de convaincre le vérificateur honnête que l’affirmation est vraie. 

• Si l’affirmation est vraie, le vérificateur ne devrait rien savoir d’autre que le fait que l’affirmation est vraie. 

Prenons un exemple simple. Un jeu de cartes contient 52 cartes (26 rouges et 26 noires). Dans cet exemple de connaissance nulle, Alice et Bob joueront à un jeu dans lequel Tom sera le croupier.

Tom mélange le jeu de cartes et demande à Alice de choisir une carte. Alice choisit une carte au hasard, sans regarder, dans le jeu que tient Tom et reçoit une carte rouge. 

Alice doit convaincre Bob qu'elle a reçu une carte rouge sans lui montrer la carte qu'elle a reçue. Pour ce faire, elle demande à Tom de ne montrer à Bob que les 26 cartes noires qu'il a encore dans le jeu. En voyant les 26 cartes, Bob reconnaît qu'Alice a une carte rouge et est convaincu. Alice vient de donner à Bob la preuve à connaissance nulle qu'elle a pris une carte rouge sans lui montrer qu'elle en a reçu une.

Qu'est-ce qu'une couche 0 (L0) ?

Une couche 0 est une couche de fondation sur laquelle d'autres blockchains de couche 1 peuvent être construites. Considérez une couche 0 comme les fondations d'une ville - le sol sur lequel des choses peuvent être construites.

Notez que les couches 1 peuvent être construites sans les couches 0. Par exemple, Ethereum et Solana sont des couches 1 sans couche 0. 

Polkadot 

Créer une blockchain à partir de zéro et garantir sa sécurité est l’une des tâches les plus difficiles de la cryptographie. 

Polkadot a la réponse à ce problème : créez votre propre couche 1 (L1) et bénéficiez d'un système de sécurité partagé.

Et à l’heure actuelle, la communication entre les différentes blockchains est difficile. Polkadot vise également à résoudre ce problème.

Polkadot est un réseau de blockchains interopérables (compatibles) et personnalisables. Aucune blockchain ne possède la conception parfaite pour s'adapter à tous les cas d'utilisation possibles. Il n'existe pas de solution universelle. Les applications construites sur des blockchains conventionnelles, telles qu'Ethereum, sont conçues selon les règles et les contraintes de cette blockchain. 

Polkadot tente de créer une communauté de blockchains qui partagent toutes le même réseau tout en atteignant des objectifs différents. Tout projet peut créer une blockchain spécialisée qui répond à ses besoins tout en ayant un lien transparent avec d'autres blockchains du réseau Polkadot et d'autres écosystèmes externes comme Ethereum. 

Les nouvelles blockchains construites sur Polkadot (couche 0) bénéficient de sa sécurité et de sa rapidité tout en étant entièrement personnalisables pour atteindre différents objectifs. 

Ces blockchains fonctionnent en parallèle et utilisent la sécurité de Polkadot comme base. C'est pourquoi Polkadot est connu comme « l'Internet des blockchains ». Chaque nouvelle chaîne L1 construite sur la L0 de Polkadot a un argument de vente et un objectif uniques, comme les sites Web construits sur Internet.

Cosmos

Cosmos se décrit comme un réseau de blockchains décentralisées, indépendantes, évolutives et interopérables. Chaque blockchain créée à l’aide de l’infrastructure Cosmos est entièrement personnalisable pour des cas d’utilisation spécifiques. Chaque blockchain est également connectée à toutes les autres chaînes du réseau. En ce sens, Cosmos est, comme Polkadot, un « Internet des blockchains ».

Cosmos et Polkadot ont été parmi les premiers projets à envisager sérieusement des solutions au manque de communication entre les différentes blockchains. Nous abordons en détail la communication inter-chaînes dans le module 11.

En explorant les couches de la technologie blockchain, nous avons découvert leurs rôles et fonctionnalités importants, ainsi que leur importance dans l'évolutivité, la sécurité et l'efficacité de l'écosystème blockchain.