Que sont les solutions de mise à l'échelle de couche 2 ?

La course à la lune de Blockchain est lancée alors que l'écosystème est aux prises avec le développement de solutions d'évolutivité pour répondre à la demande sans sacrifier la sécurité ou la décentralisation - le trilemme classique de la blockchain.

La croissance rapide de la finance décentralisée, TVN, et le jeu a vu l'adoption engorger le réseau Ethereum, en particulier, entraînant des goulots d'étranglement et des frais de transaction élevés compte tenu de sa capacité à ne traiter que quelques transactions par seconde, rendant de nombreux dApps utilisables parfois.

La transition d'Ethereum vers un réseau fragmenté de preuve de participation peut atténuer une partie de cette pression sur la couche 1, avec le sharding divisant le réseau Ethereum en nouvelles chaînes ou fragments pour répartir la charge, réduire les embouteillages, et l'augmentation des transactions par seconde.

Pourtant, étant donné que le déploiement complet est encore dans des années et que la participation ne montre aucun signe de ralentissement de si tôt, le besoin pressant de solutions évolutives a accéléré l'adoption de la technologie de couche 2 qui s'exécute au-dessus de la couche 1 d'Ethereum. plutôt que d'essayer d'améliorer les performances au niveau de la couche de base.

La couche 2 et la technologie associée offrent plusieurs solutions différentes pour la mise à l'échelle d'Ethereum, chacun avec ses propres avantages et compromis, y compris:

• Plasma
• Chaînes latérales
• Canaux d'état et canaux de paiement
• Des cumuls optimistes
• ZK-Rollups
• Validium
• Agrégateurs

Plasma

Les chaînes plasma sont des chaînes de blocs distinctes qui s'ancrent à Ethereum, parfois appelées chaînes enfant, car ils fonctionnent comme des copies plus petites du réseau principal Ethereum. Ces chaînes enfant utilisent une combinaison de contrats intelligents et de vérification cryptographique pour décharger les transactions de la chaîne parent.

Chacun avec son propre mécanisme de validation de bloc, Les chaînes plasma font périodiquement rapport à la chaîne principale Ethereum, en utilisant sa sécurité pour régler les litiges lorsqu'ils sont contestés via des preuves de fraude.

Les chaînes plasma permettent un débit élevé à un faible coût par transaction. Pourtant, seules les transactions de base telles que les transferts de jetons et les échanges sont prises en charge, il y a une exigence de vivacité, et les retraits en chaîne peuvent être longs pour permettre des défis.

Plusieurs projets fournissent des implémentations de Plasma pour l'intégration dApp, y compris OMG Network et LeapDAO.

Chaînes latérales

Les chaînes latérales de couche 2 sont des chaînes de blocs compatibles Ethereum Virtual Machine (EVM) indépendantes fonctionnant parallèlement à la chaîne principale Ethereum. Les nœuds de validation du réseau sidechain sont responsables de la confirmation et du traitement des transactions, ajouter des blocs, et maintenir les propres règles de consensus de la sidechain, comme une preuve d'autorité ou une preuve de participation déléguée, pour fournir des transactions plus efficaces.

La compatibilité est obtenue via un pont bidirectionnel vers Ethereum, bien que sa sécurité ne soit pas directement héritée et relève de la responsabilité de la sidechain.

Les chaînes latérales utilisent une technologie établie et prennent en charge des transactions plus complexes avec une compatibilité EVM, bien qu'ils soient moins décentralisés et s'appuient sur leurs propres mécanismes de consensus plutôt que sur la sécurité de la couche 1 et ne sont donc pas techniquement la couche 2 dans ce sens.

Les projets proposant des implémentations de sidechain incluent POA Network et la chaîne xDai.

Canaux d'état et canaux de paiement

L'une des premières solutions de mise à l'échelle de la couche 2 largement discutées, les chaînes étatiques utilisent des contrats multi-signatures pour permettre aux participants d'effectuer des transactions rapidement et fréquemment hors chaîne, revenir à la couche 1 pour la finalité au besoin.

Les canaux d'état peuvent gérer des interactions plus complexes comme un jeu, alors que les canaux de paiement sont des canaux étatiques simplifiés qui ne traitent que les paiements entre deux participants. Les canaux d'État permettent un débit de transaction extrêmement élevé à un coût très faible, ce qui les rend idéales pour les micropaiements. Pourtant, le temps et le coût de mise en place et de règlement des canaux ne sont pas idéaux pour les paiements ponctuels, la vivacité est requise, et les fonds doivent être bloqués dans des canaux de paiement ouverts.

Les principaux projets exploitant les canaux d'État sur Ethereum sont Celer, Péroun, et Raiden.

Des cumuls optimistes

Les cumuls optimistes sont parallèles à la chaîne principale Ethereum sur la couche 2. Ils permettent d'exécuter des transactions à moindre coût et de manière évolutive par lots en dehors de la couche 1 tout en utilisant la sécurité de la couche de base Ethereum lors de leur soumission en tant que transaction unique.

Comme le calcul est l'élément lent et coûteux du réseau Ethereum, les cumuls optimistes offrent des améliorations d'évolutivité jusqu'à 100 fois car ils n'exécutent aucun calcul par défaut, un nombre qui augmentera encore avec l'introduction future du sharding Ethereum.

Au lieu, les cumuls optimistes supposent que les transactions sont valides et n'exécutent le calcul que si elles sont contestées via un système anti-fraude. Les rollups optimistes utilisent un système de liaison, et toute personne prouvée responsable d'une transaction ou d'un défi frauduleux perdra son lien avec certains sabrés et d'autres utilisés pour inciter la bonne partie.

Les cumuls optimistes peuvent gérer tout ce qui est fait sur la couche 1 d'Ethereum car ils sont compatibles EVM et Solidity. Comme toutes les données de transaction sont stockées sur la chaîne de couche 1, les cumuls optimistes restent sécurisés et décentralisés. En même temps, ils offrent une évolutivité d'exécution. Pourtant, de longs temps d'attente pour les transactions en chaîne sont possibles en raison des problèmes de fraude potentiels.

Comme les cumuls optimistes prennent en charge à la fois les paiements simples et les contrats intelligents complexes, ils sont considérés comme plus immédiatement adaptés aux applications DeFi, avec optimisme, Arbitre, et Cartesi parmi les multiples projets proposant des implémentations.

En signe de l'orientation future de l'espace, la principale plate-forme DEX Uniswap a également récemment annoncé qu'elle franchirait la prochaine étape dans l'adoption de la technologie de couche 2 en lançant sur Optimism pour réduire considérablement les coûts de transaction pour ses utilisateurs.

ZK-Rollups

Rollups sans connaissance, ou des cumuls ZK, regrouper les transactions hors chaîne et générer une preuve cryptographique, connu sous le nom de SNARK. Contrairement aux cumuls optimistes, Les cumuls ZK exécutent le calcul hors chaîne et soumettent ces preuves de validité à la chaîne de couche 1.

Les contrats intelligents ZK-rollup maintiennent l'état de toutes les transactions sur la couche 2, qui ne peut être mis à jour qu'avec une preuve de validité. Comme les ZK-rollups n'ont besoin que de la preuve de validité plutôt que de toutes les données de transaction, la validation d'un bloc est plus rapide et moins chère car elle inclut moins de données et nécessite moins de gaz.

En outre, comme le contrat ZK-rollup a déjà vérifié les transactions, il n'y a aucun délai pour passer de la couche 2 à la couche 1.

Par conséquent, Les ZK-proof offrent des délais de finalité plus rapides tout en restant sécurisés et décentralisés puisque les données nécessaires pour récupérer l'état sont stockées sur la couche Ethereum 1. Cependant, certains cumuls ZK ne prennent pas en charge EVM, et les preuves de validité sont intensives à calculer, ce qui les rend inadaptés aux dApps avec peu d'activité sur la chaîne.

Il existe également de multiples implémentations de ZK-rollups, y compris zkSync et ZKSwap. zkSync offre un protocole sans confiance pour évolutif, paiements à faible coût sur Ethereum en utilisant la technologie ZK-rollup, aider les portefeuilles crypto et les plates-formes défi à déverrouiller une échelle de type PayPal. ZKSwap fournit un DEX de couche 2 basé sur les cumuls ZK avec zéro frais de gaz et un débit de transaction élevé, transformer l'avenir du modèle AMM.

La couche 2 interopérable d'Harmony pour Ethereum offre quelque chose de plus unique, combinant le meilleur des mondes optimiste et ZK-rollup. Harmony offre une compatibilité EVM complète, contrairement aux cumuls ZK, règlement plus rapide avec des délais de retrait plus courts par rapport aux rollups optimistes, et une interopérabilité économe en gaz basée sur sa blockchain de preuve de participation fragmentée qui relie Ethereum via des contrats intelligents.

En s'appuyant sur les avantages des cumuls optimistes et des cumuls ZK, généralement considérée comme la plus prometteuse des technologies de mise à l'échelle de la couche 2, tout en remédiant à leurs lacunes, Harmony peut fournir une solution à plus grande échelle pour les projets à déployer. L'interopérabilité d'Harmony s'étend également au-delà d'Ethereum avec son pont Horizen vers Binance Smart Chain, ouvrant l'accès à l'écosystème du défi plus large.

Validium

Validium utilise des preuves de validité comme les cumuls ZK, mais plutôt, les données ne sont pas stockées sur la couche Ethereum 1, permettant une évolutivité jusqu'à 10, 000 transactions par seconde par chaîne Validium, dont plusieurs peuvent fonctionner en parallèle.

Validium ne propose aucun délai de retrait, améliorer l'efficacité du capital, et n'est pas vulnérable à certaines attaques économiques auxquelles sont confrontées les dApps de grande valeur utilisant des systèmes à l'épreuve de la fraude. Pourtant, Les chaînes Validium ont une prise en charge limitée des contrats intelligents.

Les projets fournissant des implémentations de Validium incluent Loopring et StarkWare. X immuable, la première solution de mise à l'échelle de couche 2 pour les NFT sur Ethereum, utilise la technologie Validium et ZK-rollup de StarkWare pour permettre des vitesses de transaction de plus de 9, 000 par seconde avec zéro frais de gaz tout en conservant la sécurité d'Ethereum pour son écosystème de places de marché, applications, et jeux.

Agrégateurs

Polygon est en quelque sorte un agrégateur de ces solutions de couche 2, offrant de multiples implémentations de plusieurs technologies de couche 2. Par conséquent, Polygon est devenu le réseau de couche 2 à la croissance la plus rapide, apporter l'infrastructure blockchain aux masses en ouvrant l'accessibilité, convivialité, et des cas d'utilisation d'applications décentralisées sur l'internet des blockchains d'Ethereum.

La suite de solutions d'évolutivité de couche 2 de Polygon a été adoptée par les blue chips Defi, avec des plateformes comme Aave, SushiSwap, et 1 pouce s'y intégrant déjà.

CVI, l'indice de volatilité décentralisé de l'espace crypto alimenté par le réseau COTI, a également suivi cet exemple en s'intégrant à Polygon. Les utilisateurs de CVI peuvent ouvrir des postes, apporter des liquidités et des participations, lors du traitement des transactions à partir de la blockchain principale de l'ETH.

Résumé

Aucune solution de mise à l'échelle ne suffit à elle seule pour assurer la sécurité, décentralisé, et vision évolutive d'Ethereum 2.0, éviter le problème des frais élevés et des goulots d'étranglement.

Le partitionnement aidera certainement la mise à l'échelle en chaîne sur la couche 1, mais les solutions de couche 2 hors chaîne qui peuvent s'adapter de manière flexible aux exigences uniques et aux compromis acceptables de la pléthore de projets dApp en cours de développement sont la clé de l'avenir de la blockchain.

L'écosystème dans son ensemble est plus grand que la somme de ses parties, et différentes solutions de couche 2 peuvent exister et fonctionner ensemble en harmonie pour répondre aux demandes croissantes d'adoption grand public, continuer à aider à réduire la congestion et à prévenir les points de défaillance uniques lors de la transition vers le monde du Web 3.0.