Comme la blockchain est un système de réseau ouvert, n'importe qui a le droit d'agir comme un nœud pour participer à la comptabilité. La formulation d'un ensemble de règles du jeu que tous les nœuds doivent respecter est une question très importante, afin que la blockchain puisse fonctionner sans heurts.

La couche 1, également appelée couche inférieure, est une règle à laquelle tous les mineurs doivent se conformer. Sa conception est de permettre à la blockchain de maintenir la cohérence du grand livre "" et la finalité des transactions "" de l'État, de sorte que les nœuds puissent effectuer des transactions de données de manière non falsifiable, et atteindre un consensus de manière cryptée sans examen central. Pour faire simple, la couche 1 est le protocole de la blockchain. Le mécanisme de consensus, les blocs, les clés privées ou les adresses dont nous entendons souvent parler sont tous des catégories de la couche 1. Dans cet article, nous allons illustrer et explorer davantage la couche 1.

Définition de la couche 1

La couche 1, également connue sous le nom d'évolutivité on-chain, met principalement en œuvre la technologie sous-jacente du protocole blockchain. Actuellement, la plupart des chaînes publiques fonctionnent sous la couche 1.

Le protocole de couche 1 peut traiter et effectuer des transactions sur sa propre blockchain, et apporter son propre jeton natif pour payer les frais de transaction. Par conséquent, la blockchain de couche 1 peut généralement obtenir d'énormes sommes d'argent grâce aux ventes de jetons, afin de concurrencer l'Ethereum. La blockchain de couche 1 peut attirer les utilisateurs grâce à des incitations sous forme de jetons, mais à mesure que les Rollups améliorent l'évolutivité d'Ethereum, la différence entre la couche 2 et la couche 1 devient de plus en plus petite.

Historique du développement de la couche 1

Il y a dix ans, le bitcoin est apparu comme la première crypto-monnaie. Satoshi Nakamoto a publié un livre blanc intitulé "Bitcoin : A Peer-to-Peer Electronic Cash System", qui présente les puissantes fonctions du réseau blockchain Bitcoin. Ce jour est un moment important dans l'histoire du développement du bitcoin, et ouvre également la voie à l'essor ultérieur de la blockchain. Quatre mois plus tard, Satoshi Nakamoto (dont l'identité réelle reste un mystère) a miné le premier bloc du réseau Bitcoin, également appelé bloc Genesis.

Le 30 juillet 2015, le réseau Ethereum a été officiellement lancé. En tant que deuxième plus grand actif cryptographique en valeur de marché, Ethereum a apporté les contrats intelligents et la finance décentralisée (DeFi) au monde des crypto-monnaies. Ces réalisations permettent à Ethereum de faire fonctionner l'ensemble de l'écosystème sur sa blockchain et d'héberger également sa propre monnaie native : Ether (ETH). 

En janvier 2018, le prix du bitcoin a atteint un record, et de nombreux actifs cryptographiques émergents ont émergé depuis, notamment EOS (juillet 2017), Tron (septembre 2017) et Cardano (octobre 2017).

2021 est l'année de l'explosion de la chaîne publique à côté d'Ethereum, et diverses applications basées sur la blockchain sont progressivement entrées dans le domaine public. Ethereum et les smart contracts ont apporté DeFi, NFT, GameFi, et même metaverse. Cependant, la croissance explosive des applications de la chaîne Ethereum a également entraîné des problèmes d'évolutivité de la chaîne, ce qui a entraîné des frais de gaz élevés. Toute transaction ordinaire sur Ethereum doit payer des dizaines de dollars de frais de gaz, ce qui est inacceptable pour la plupart des utilisateurs ordinaires.

Ethereum est en cours de mise à niveau technologique, passant de la blockchain PoW à la blockchain PoS. La mise à niveau d'Ethereum 2.0 améliorera considérablement l'évolutivité et la vitesse. Cependant, le retard du lancement d'Ethereum 2.0 a fait que les utilisateurs ont dû supporter des frais de gaz élevés tout au long de l'année 2021. Par conséquent, un grand nombre de blockchains de couche 1 prenant en charge les contrats intelligents avec la technologie PoS ont émergé, y compris un grand nombre de concurrents tels que Binance Smart Chain, Solana, Avalanche, Terra, Cardano, Polkadot, etc. Chaque chaîne publique de niveau 1 a attiré beaucoup de fonds en 2021. Un grand nombre de développeurs ont lancé diverses applications telles que DeFi, NFT, GameFi et DEX sur ces plateformes de contrats intelligents aux caractéristiques différentes, s'emparant progressivement de la part de marché d'Ethereum.

Avec le nombre croissant d'utilisateurs du réseau Ethereum, la congestion du réseau et les frais de gaz élevés sont devenus les principaux problèmes de diverses applications. La demande du marché pour le réseau Ethereum augmente progressivement, et pallier ce problème est devenu la priorité absolue. Le 26 octobre, le fondateur d'Ethereum, Vitalik Buterin, a publié à la conférence "Road to Ethereum Centered on Layer 2", ce qui signifie que la couche 2 est l'avenir de l'expansion d'Ethereum.

Dans le cas d'une congestion croissante des données et du réseau, le concept de couche apparaît spontanément en élargissant l'évolutivité et en allégeant la pression actuelle. La couche 2 est une solution globale et évolutive pour améliorer les performances du réseau Ethereum (couche 1).

Les blockchains sont indépendantes les unes des autres. Chaque chaîne possède ses propres informations d'architecture et n'interagit pas avec les autres chaînes. Par exemple, l'ETH sur la chaîne Ethereum ne peut pas être reconnu par Solana, car l'ETH n'est pas un produit de l'architecture de Solana. Pour le transférer, seul le protocole cross-chain (IBC) peut être utilisé.

Cette situation a été modifiée par LayerZero. Le 31 mars 2022, LayerZero Labs a reçu un investissement de 135 millions de dollars lors d'un tour de table A +, pour une évaluation d'un milliard de dollars. Développé par l'équipe canadienne LayerZero Labs, LayerZero est un protocole d'interopérabilité polyvalent qui peut connecter des actifs, des messages, des données et des contrats sur différentes blockchains pour former un omnichaîne. Le tout premier protocole de LayerZero prend en charge sept chaînes : Ethereum, Arbitrum, Avalanche, BSC, Fantom, Optimism et Polygon, et est compatible avec EVM. L'équipe de développement prévoit également d'inclure des chaînes non EVM telles que Cosmos Hub, Terra et Cronos dans la feuille de route.

Source : layerzero.network

Stargate, un projet DEX cross-chain développé sur la base de LayerZero, est également un projet lancé par LayerZero Lab. Actuellement, il supporte la chaîne croisée stablecoin d'Ethereum, Avalanche, BSC, Polygon, Fantom, Arbitrum et Optimism. Le pont inter-chaînes Stargate a été développé par l'équipe de LayerZero Labs. Il s'agit du premier écosystème d'applications officiellement développé selon LayerZero. La TVL a atteint plus de 3 milliards ces derniers jours, et elle est maintenant à plus de 700 millions. Les actifs de la chaîne croisée sur Stargate sont tous des actifs natifs. Actuellement, seuls les stablecoins et le jeton d'écosystème STG sont pris en charge.

Le trilemme de l'évolutivité

Au début de la naissance de la blockchain, il y a toujours eu un problème de "Triangle impossible", à savoir la sécurité, l'évolutivité et la décentralisation. Il est bien connu que la plus grande différence entre la technologie blockchain et l'Internet réside dans sa nature décentralisée. C'est parce que la blockchain est suffisamment sûre que nous pouvons y parvenir. En fin de compte, nous ne pouvons que sacrifier l'évolutivité pour atteindre les deux autres.

Avec le balayage de la blockchain vers le monde extérieur, de plus en plus de personnes sont impliquées. La congestion du réseau entraîne une faible vitesse de transaction et des frais de traitement élevés. En particulier, de plus en plus de transactions ont lieu sur le réseau Bitcoin, et d'innombrables Dapps sont déployées sur Ethereum, ce qui a déclenché des contradictions de plus en plus importantes concernant les frais de gestion et les performances commerciales. Les gens ne peuvent que chercher de meilleures solutions pour faire face à ce problème.

Afin de résoudre "" ce problème de triangle impossible, les gens ont commencé à explorer diverses possibilités, de nombreuses solutions ont émergé, l'une d'entre elles est la couche 2 (Layer two network).

Exemples de Blockchain de niveau 1

Le bitcoin, une technologie qui existe depuis 10 ans, bien que le consensus soit le plus puissant, ne suit pas l'évolution du temps en termes de performance ; Ethereum, en tant que blockchain de couche 1 avec le consensus le plus fort et le plus innovant à l'heure actuelle, a donné naissance à de nombreuses applications représentatives. Cependant, en tant que chaîne publique lancée en 2014, elle a connu plusieurs mises à niveau au cours de la période, mais elle ne peut toujours pas répondre aux besoins de performance d'une croissance rapide. De nombreuses équipes ont commencé à chercher et même à construire des solutions alternatives. Voici quelques exemples notables de blockchain de couche 1 que vous devriez prendre en compte：.

Solana : une chaîne publique haute performance qui prétend traiter 60 000 transactions par seconde

Source : solana.com

Solana a été fondée par d'anciens ingénieurs logiciels des grandes entreprises technologiques Qualcomm, Intel et Dropbox à la fin de 2017, tandis que son jeton a été officiellement mis à la disposition du public en mars 2020.

Il s'agit d'un réseau blockchain de niveau 1 où les développeurs peuvent créer des projets et des écosystèmes entiers par le biais de contrats intelligents. En raison de son architecture, Solana est sans doute la plateforme blockchain la plus rapide en crypto. Il traite environ 65 000 transactions par seconde (TPS), ce qui est extrêmement rapide par rapport aux autres meilleurs projets. C'est aussi le plus respectueux de l'environnement, jusqu'à présent. Selon les recherches, chaque transaction à Solana consomme autant d'énergie que seulement deux recherches sur Google.

Avalanche avec évolutivité et interopérabilité

Source : avax.network

Avalanche ($AVAX) est une plateforme blockchain compatible avec les contrats intelligents, axée sur la vitesse des transactions, les faibles coûts et le respect de l'environnement. Mais ce qu'Avalanche veut vraiment, c'est fournir la blockchain la plus hautement évolutive sans sacrifier la décentralisation ou la sécurité.

Lancé en 2020 par Ava Labs (https://www.avalabs.org/), Avalanche a rapidement grimpé dans le classement des crypto-monnaies et fait désormais partie des pièces les plus populaires. Le prix d'Avalanche monte en flèche et vaut désormais près de 14 milliards de dollars pour l'ensemble des dapps Avalanche. Les dapps Avalanche sont des applications décentralisées et sont construites sur diverses blockchains au sein de l'écosystème Avalanche. Elles sont également connues sous le nom d'applications Web3 ou en bref - dapps. Si vous voulez comprendre la croissance d'Avalanche, vous devez voir l'image suivante qui répertorie l'écosystème d'Avalanche et toutes les dapps qui ont été créées en un an seulement.

Source : avaxholic.com

Flux : Chaîne publique de l'IP supérieur réglée 

Source : flow.com

Flow, un nouveau cheval noir de la blockchain publique NFT qui s'élèvera en 2021, a l'intention d'être une blockchain publique plus applicable pour les applications de nouvelle génération, les jeux et les actifs numériques. Elle a lancé une offre publique sur Coinlist en octobre 2020.

Le 6 février 2022, le volume des transactions NFT sur la chaîne Flow a dépassé les 900 millions de dollars, un record absolu. Dapper Labs, qui a développé la blockchain publique Flow, est également le développeur de CryptoKitties qui est devenu viral sur Ethereum en 2017. Solana, Avalanche et d'autres blockchains publiques à haute performance visent à devenir des "tueurs d'Ethereum", tandis que Flow a été conçue dès le départ pour être une blockchain publique plus applicable aux applications, aux jeux et aux actifs numériques de la prochaine génération.

Cosmos : Construire un Internet des blockchains

Source : cosmos.network

La blockchain Cosmos qui a été créée en 2014 et lancée en 2019. Cosmos est une blockchain de niveau 0, ce qui signifie que les blockchains de niveau 1 peuvent exister sur elle. En tant que blockchain de niveau 0, Cosmos dispose d'une infrastructure que les blockchains de niveau 1 peuvent utiliser pour créer leurs écosystèmes. Actuellement, plus de 260 blockchains existent sur l'écosystème Cosmos, c'est pourquoi on l'appelle "l'internet des blockchains". Le volume des actifs numériques transigés sur le protocole Cosmos dépasse désormais les 150 milliards de dollars. Il n'y a rien d'étonnant à ce développement, étant donné que la blockchain concernée héberge de nombreux dApps, jeux, places de marché et projets. Cosmos améliore la finalité des transactions rapides, l'évolutivité, la sécurité et l'interopérabilité entre les blockchains.

Polygon compatible avec le langage de développement Ethereum

Source : polygon.technology

Polygon est un cadre qui peut être utilisé pour créer des réseaux blockchain et des solutions évolutives compatibles avec Ethereum. Il s'agit davantage d'un protocole que d'une solution unique. Un produit majeur de cet écosystème est le SDK Polygon. Il peut aider les développeurs à créer des réseaux compatibles avec Ethereum. Le projet s'appelait initialement "Réseau MATIC". Avec l'évolutivité de la portée du projet, d'une solution unique de couche 2 (L2) à "réseau de réseaux", il a finalement été renommé "Polygone".

Polygon prend en charge la machine virtuelle Ethereum (EVM), et les applications existantes peuvent y être migrées relativement facilement. En plus de l'expérience comparable à celle d'Ethereum, les utilisateurs peuvent également profiter du débit élevé et du faible coût des transactions. Polygon a déployé certaines des dDApps de finance décentralisée (DeFi) les plus populaires, comme Aave, 1INCH, Curve et Sushi. Bien entendu, il existe également des applications natives propres à Polygon, notamment QuickSwap et Slingshot.

À l'avenir, la plate-forme du Polygone espère prendre en charge un plus large éventail de solutions évolutives, notamment ZK Rollup, Optimistic Rollup et Validum chain. Avec l'avènement des solutions évolutives, les développeurs disposeront de plus d'outils pour développer en permanence des applications, des solutions et des produits innovants. En outre, toutes les solutions peuvent être compatibles avec les outils et portefeuilles Ethereum existants (tels que MetaMask).

Couche 1 - EVM, Couche 2

Tous les réseaux de couche 1 sont en concurrence les uns avec les autres pour attirer les développeurs et les utilisateurs, mais sans outils et infrastructures similaires à Ethereum pour faciliter la construction et l'utilisation, il sera difficile d'attirer de nouveaux projets pour s'installer et développer l'écosystème. Afin de combler ce fossé, de nombreux réseaux de couche 1 utiliseront une stratégie appelée compatibilité EVM.

EVM fait référence à la machine virtuelle Ethereum, qui est essentiellement le cerveau d'Ethereum pour effectuer des calculs et réaliser des transactions. En rendant le réseau de couche 1 compatible avec EVM, les développeurs Ethereum peuvent facilement déployer les applications Ethereum existantes sur le nouveau réseau de couche 1. Les portefeuilles existants des utilisateurs peuvent également accéder facilement aux réseaux de couche 1 compatibles EVM, ce qui facilite la migration entre les chaînes.

Prenons l'exemple de BSC, après avoir lancé un réseau compatible EVM et ajusté le consensus pour obtenir un débit plus élevé et un coût de transaction plus faible, l'utilisation de BSC a fortement augmenté, et des dizaines de protocoles DeFi ont émergé, dont la plupart sont similaires aux protocoles populaires (Uniswap, Curve) sur Ethereum. Avalanche, Fantom, Tron et Celo suivent tous la même approche. Au contraire, Terra et Solana ne sont pas compatibles EVM pour le moment.

Le réseau de couche 1 et la sidechain ont tous deux un défi évident à relever : comment assurer la sécurité de la blockchain. Afin d'atteindre leurs objectifs, ils doivent verser des récompenses aux mineurs et aux validateurs pour assurer et garantir des transactions normales. Habituellement, les récompenses sont des jetons de base sur la chaîne (MATIC de Polygon, AVAX d'Avalanche).

Cependant, il y a deux inconvénients évidents : le fait d'avoir des jetons de base rendra naturellement l'écosystème plus compétitif plutôt que complémentaire à Ethereum ; la validation et la garantie des transactions est une tâche complexe et difficile dont le réseau sera responsable du début à la fin.

L'objectif du réseau Layer 2 est de créer un écosystème évolutif et d'utiliser la sécurité d'Ethereum, en utilisant principalement la technologie "rollups". En bref, le réseau Layer 2 est un écosystème indépendant situé sur Ethereum, et il n'existe généralement pas de jeton natif. Il s'agit essentiellement d'une partie d'Ethereum. 

Comment fonctionnent les rollups ?

Les réseaux de couche 2 sont généralement appelés Rollups car ils "enroulent" ou "regroupent" transactions ensemble et les exécutent dans un nouvel environnement, puis renvoient les données mises à jour à Ethereum. Au lieu de laisser Ethereum gérer seul 1 000 transactions Uniswap (plus coûteux), il est préférable d'empiler les calculs sur des Rollups (moins coûteux) avant de soumettre les résultats à Ethereum.

Cependant, lorsque les résultats sont renvoyés à Ethereum, comment Ethereum sait-il que ces données sont correctes et valides ? Et comment Ethereum empêche-t-il quiconque de publier des informations incorrectes ? Ce sont les points essentiels pour distinguer les deux types de rollups : Les rollups optimistes et les rollups ZK.

Roulements optimistes

Lorsqu'ils renvoient les résultats à Ethereum, les rollups optimistes supposent de manière optimiste qu'ils sont valides. En d'autres termes, le validateur du rollup peut soumettre n'importe quelle donnée (y compris des données potentiellement erronées/frauduleuses) et supposer qu'elle est correcte.

Mais en même temps, il existe des moyens de lutter contre la fraude. Il y a un délai après tout retrait, et tout challenger peut vérifier s'il y a fraude (la blockchain est transparente, et tout le monde peut observer ce qui se passe sur la chaîne). Si ces challengers peuvent prouver mathématiquement qu'une fraude a eu lieu (en soumettant une preuve de fraude), le réseau rollup rétablira les transactions frauduleuses, punira les mauvais acteurs et récompensera les challengers.

Le défaut des rollups optimistes est que lorsque les fonds circulent entre le rollup et l'Ethereum, il y aura un court délai pour attendre de voir si les challengers trouvent une fraude. Dans certains cas, cela peut aller jusqu'à une semaine, mais ces délais devraient diminuer avec le développement du projet.

Arbitrage et optimisme

Arbitrum (en charge de Off-chain Labs) et Optimistic (en charge d'Optimism) sont les deux principaux projets qui adoptent actuellement la technologie des rollups optimistes. Il convient de noter que ces deux projets n'en sont encore qu'à leurs débuts, et que les deux entreprises maintiennent des opérations centralisées, mais le plan se décentralisera progressivement avec le temps.

Lorsque la technologie sera mature, on estime que les rollups optimistes offriront une évolutivité 10 à 100 fois supérieure à celle d'Ethereum. Même dans les premiers jours, les applications DeFi sur Arbitrum et Optimism ont accumulé des milliards de valeur de réseau.

L'optimisme n'en est qu'à ses débuts. Actuellement, elle dispose de plus de 300 millions de dollars de TVL sur sept applications DeFi, dont Uniswap, Synthetix et 1inch.

ZK Rollups

Contrairement aux rollups optimistes, les rollups ZK prouvent réellement à Ethereum que les transactions sont valides, plutôt que d'utiliser des méthodes hypothétiques.

Avec les résultats de la transaction après le regroupement, ils soumettent la soi-disant preuve de validité aux contrats intelligents Ethereum. Comme son nom l'indique, la preuve de validité permet à Ethereum de valider si la transaction est valide, ce qui rend impossible pour le nœud relais de tromper le système. Cela élimine le besoin de valider si la transaction est une période d'attente de fraude, ainsi le déplacement des fonds entre les réseaux Ethereum et ZK rollups est réellement en temps réel.

Bien que le règlement instantané et l'absence de délai de retrait semblent attrayants, les rollups ZK ne sont pas sans coût. Tout d'abord, la génération d'une preuve de validité est un travail intensif en termes de calcul, il faut donc des machines très puissantes pour que cela fonctionne. Deuxièmement, la complexité de la preuve de validité rend plus difficile la prise en charge de la compatibilité EVM, ce qui limite les types de contrats intelligents qui peuvent être déployés sur les rollups ZK. Par conséquent, les rollups optimistes ont pris les devants en entrant sur le marché et sont plus à même de résoudre le dilemme actuel de l'évolutivité d'Ethereum, mais à long terme, les rollups ZK pourraient constituer une meilleure solution technique.

Source : defillama.com/chains

La part d'Ethereum dans la valeur totale bloquée (TVL) de DeFi est passée de 62,43 % au quatrième trimestre de 2021 à 63,35 % au deuxième trimestre de 2022.

Le délai de finalité actuel d'Ethereum est d'environ 12 à 60 secondes, et il peut traiter 15 à 30 transactions (TPS) par seconde, mais ce TPS est bien inférieur à celui des systèmes de paiement traditionnels, tels que Visa, qui peut traiter 1 700 transactions par seconde.

L'efficacité de traitement de la solution évolutive de couche 2 d'Ethereum est portée à 2 000-4 000 transactions par seconde.

En revanche, les protocoles de couche 1 Solana, Binance Smart Chain et Avalanche, qui ont pris la part de marché de DeFi à Ethereum en 2021, ont atteint un débit de transaction plus élevé. Avant de considérer la technologie de sharding et la couche 2, Avalanche a atteint un time-to-finality de moins d'une seconde et 4 500 transactions par seconde.

Solana peut traiter plus de 2 000 transactions (TPS) par seconde, et le délai de finalité est d'environ 13 secondes. La Smart Chain de Binance est de 150 TPS, et le temps de blocage est de 3 secondes.

La figure suivante montre la valeur totale bloquée et la valeur de certaines blockchains ; Ethereum est la plus performante depuis septembre 2020.

Source : defillama.com/chains

Le graphique ci-dessous montre la valeur totale bloquée (TVL) de certaines chaînes. La plupart des TVL sont concentrées sur Ethereum (ETH), BSC (BNB) et Tron (TRON).

Source : defillama.com/chains

Conclusion

Le développement du bitcoin et de la blockchain a le potentiel de changer complètement la finance mondiale. L'introduction des contrats intelligents Ethereum rend la croissance des applications distribuées (dApps) hors du contrôle des entreprises centralisées. Cependant, les performances du Bitcoin et de l'Ethereum sont limitées, ce qui amène de nombreuses personnes à penser que la blockchain est lente, coûteuse et difficile à développer par nature. 

Heureusement, une série de protocoles de couche 1 ont vu le jour pour remédier aux lacunes pertinentes dans différents cas d'utilisation. La maîtrise des concepts pertinents peut nous aider à mieux nous concentrer sur les projets d'interopérabilité des réseaux, les solutions inter-chaînes et la recherche de nouveaux projets. Actuellement, la plupart des protocoles de la couche 1 sont proches de l'EVM. Après tout, il est plus facile pour les utilisateurs qui sont déjà Web3 de se lancer et de réduire le seuil d'entrée pour les utilisateurs.