L2 reste très dynamique : quel est son mécanisme de fonctionnement et sa situation actuelle ?
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L2 reste très dynamique : quel est son mécanisme de fonctionnement et sa situation actuelle ?
Une couche 2 est essentiellement une blockchain entièrement indépendante construite au-dessus d'Ethereum, héritant ainsi des garanties de sécurité d'Ethereum lui-même.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : ROUTE 2 FI
Traduction : TechFlow
Ces derniers mois, j'ai observé que certaines solutions de couche 2 (L2) ont attiré un grand nombre de transactions, et vu divers projets se construire sur ces L2. Mais qu'est-ce que ces solutions L2 ?
Avant d'approfondir les solutions de couche 2, il est important de comprendre la situation actuelle du réseau principal d'Ethereum. Actuellement, le réseau principal traite environ 12 transactions par seconde. Pendant les périodes de forte activité réseau, le coût des transactions sur le réseau principal a atteint des niveaux inaccessibles pour les utilisateurs cryptos ordinaires. Cela a soulevé la question de l'évolutivité d'Ethereum. Le problème vient du fait que chaque nœud du réseau doit stocker et valider toutes les transactions qui s'y déroulent.
Les solutions de couche 2 ont été introduites pour répondre à ce problème d'évolutivité d'Ethereum. Un L2 est essentiellement une blockchain complètement indépendante construite au-dessus d'Ethereum, héritant ainsi des garanties de sécurité d'Ethereum lui-même. Chaque solution L2 possède son propre ensemble de garanties de sécurité et de compromis. La forme la plus populaire de mise à l'échelle sur Ethereum est le rollup, comme Arbitrum, Optimism et Base.
Un rollup est une solution L2 capable de traiter des transactions pour la couche 1 (L1). Une transaction Ethereum standard fait généralement 156 octets, ce qui représente une charge de données assez dense. Ainsi, un rollup peut traiter plusieurs transactions sur sa couche d'exécution L2, puis les regrouper en une seule transaction concise publiée sur la couche de validation d'état L1. En regroupant plusieurs transactions L2 en une seule, cela réduit considérablement le coût en gaz par transaction. Il existe différents types de rollups, et tous ne sont pas identiques. Toutefois, les plus populaires sont des rollups basés sur des contrats intelligents : les rollups optimistes (Optimistic rollup) et les rollups à preuve de connaissance nulle (zero-knowledge rollup).
Les rollups à contrat intelligent sont des rollups permettant aux utilisateurs d'envoyer des fonds vers un contrat intelligent de rollup sur la L1 (Ethereum), lequel gère ensuite les transactions et les changements d'état. Un composant clé des rollups — et des blockchains en général — est l'arbre de Merkle. Fondamentalement, un arbre de Merkle est une structure de données stockant l'état des fonds de chacun et les transactions effectuées, permettant ainsi à la L1 de vérifier directement l'état sur la L2 sans avoir à télécharger tout l'état complet. En termes simples : les utilisateurs interagissent sur la L2 et effectuent des transactions (ce qui modifie l'état), utilisent leurs fonds, puis la L2 envoie la racine de l'arbre de Merkle correspondant aux modifications d'état à la L1, afin que celle-ci puisse valider l'état de cette chaîne.
Toutefois, la L1 a besoin d'une certaine forme de preuve pour s'assurer que la racine de Merkle envoyée par la L2 est valide. C’est là que diffèrent les deux types de rollups à contrat intelligent. Les deux principales preuves utilisées sont la preuve de fraude (fraud proof) et la preuve de connaissance nulle (zero-knowledge proof).
Les rollups optimistes tels qu’Arbitrum et Optimism utilisent des preuves de fraude pour finaliser l’état.
Le fonctionnement des preuves de fraude est le suivant :
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Un nœud L2 publie sur le contrat intelligent L1 la racine de Merkle accompagnée d’un petit dépôt ;
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Le contrat intelligent L1 fait confiance par défaut au nœud L2 — d'où le terme « Optimistic ». La L1 croit donc de manière optimiste aux mises à jour de la L2 ;
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Toutefois, ce changement d’état n’est pas immédiatement définitif et reste contestable pendant 7 jours ;
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Durant ces 7 jours, toute personne peut soumettre une preuve affirmant que la racine de Merkle publiée est frauduleuse. Dans ce cas, la mise à jour serait annulée et le nœud L2 pénalisé, son dépôt étant alors transféré à la personne ayant signalé la fraude ;
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Le signaleur peut prouver la fraude en vérifiant toutes les transactions incluses dans le changement de racine d’état et en confirmant si chaque signature associée est valide ;
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Si aucune contestation n’est émise durant les 7 jours, la mise à jour devient définitive et immuable.
Quant aux rollups à connaissance nulle (ZK-rollups), ils utilisent des preuves de connaissance nulle. Voici comment fonctionnent ces preuves :
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Un nœud L2 publie sur le contrat intelligent L1 la racine de Merkle accompagnée d’une preuve ZK, attestant que la L2 a correctement traité les transactions et produit une nouvelle racine de Merkle ;
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Si un nœud L2 tente de publier une mise à jour frauduleuse, il ne pourra pas produire une preuve ZK valide, et donc le contrat intelligent L1 n’acceptera pas la nouvelle racine de Merkle ;
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Dès que la preuve ZK est validée, la mise à jour d’état est instantanément finalisée.
Comme mentionné précédemment, le but des L2 est de résoudre le problème d’évolutivité d’Ethereum, lié aux frais de transaction/Gas trop élevés sur le réseau principal. Examinons maintenant comment les deux principaux types de rollups à contrat intelligent calculent les frais de gaz payés par les utilisateurs.
Arbitrum et Optimism exigent tous deux que les utilisateurs paient deux coûts lorsqu’ils effectuent des transactions : le gaz L2 (frais d’exécution) et les calldata L1 (frais de sécurité). Le gaz L2 (frais d’exécution) est similaire aux frais de gaz sur le réseau principal. Chaque transaction sur la L2 doit payer un frais de gaz/exécution égal au nombre de gaz utilisé multiplié par le prix du gaz attaché à la transaction : (prix du gaz L2) × (quantité de gaz L2 utilisée).
Concernant les calldata L1 / frais de sécurité, ces derniers servent à couvrir le coût de la publication des transactions sur Ethereum. Cette dépense existe parce que l’agrégateur (le mécanisme qui agrège les transactions sur la L2 et les publie sur la L1) doit payer des frais de gaz L1 pour publier les données sur Ethereum. Ce coût est calculé comme suit : (estimation du prix du gaz L1) × (taille des calldata L1 + tampon L1).
La tarification des frais L2 diffère entre Arbitrum et Optimism. La différence la plus importante concerne la manière dont chacun calcule le coût des opérations L1. Arbitrum utilise un oracle pour fixer le prix des calculs L1, tandis qu’Optimism inclut une variable dynamique de surcoût (scalaire) que l’équipe d’Optimism peut ajuster pour réguler le coût des opérations L1.
Il est important de noter ici que le coût d’une transaction sur une L2 est bien inférieur à celui d’une transaction directement sur le réseau principal d’Ethereum, ce qui explique la popularité des L2. Actuellement, les rollups bénéficient de coûts faibles pour l’exécution L2 et le stockage, mais le coût de publication des données sur la L1, nécessaire pour assurer la disponibilité des données, reste élevé pour les utilisateurs.
Début cette année, une proposition pour Ethereum appelée EIP-4844 a été annoncée, prévue pour être lancée avant la fin de l’année. L’EIP-4844 propose d’ajouter un nouveau type de transaction permettant d’accepter des blocs de données. Ces blocs sont conçus pour être suffisamment petits afin de réduire la surcharge de stockage sur la chaîne principale. Comme mentionné précédemment, le coût élevé des transactions sur le réseau principal d’Ethereum constitue l’une des principales dépenses pour les solutions de rollup L2 lors de la publication des lots et des preuves nécessaires à la validation des changements d’état. L’impact de cette proposition pourrait être une réduction significative des coûts L1. On s’attend à ce que l’EIP-4844 réduise le coût de publication des lots sur L1 de 10 à 50 fois.
Quelques L2 populaires
Arbitrum
Arbitrum est une solution de couche 2 conçue pour améliorer les capacités des contrats intelligents d’Ethereum — en augmentant leur rapidité et leur évolutivité, tout en ajoutant des fonctionnalités de confidentialité supplémentaires.
Elle a été développée pour pallier certains inconvénients des contrats intelligents basés sur Ethereum — notamment leur inefficacité et leurs coûts d’exécution élevés — qui nuisent à l’expérience utilisateur et rendent souvent les transactions coûteuses.
Arbitrum utilise une technologie appelée rollup optimiste. Les transactions sont exécutées hors chaîne, puis soumises en grands lots au réseau principal d’Ethereum sous forme de calldata. Ce processus permet de décharger une grande partie de la charge de calcul et de stockage supportée par Ethereum, en la transférant hors chaîne.
Le protocole le plus populaire est GMX, une plateforme de trading de perpétuels.
Optimism
Optimism (OP) est une blockchain de couche 2 construite au-dessus d’Ethereum. Optimism bénéficie de la sécurité du réseau principal d’Ethereum et contribue à l’extension de l’écosystème Ethereum grâce à l’utilisation du rollup optimiste. Cela signifie que les transactions sont enregistrées sans confiance sur Optimism, mais sont finalement sécurisées par Ethereum.
Optimism est l’une des principales solutions d’évolutivité d’Ethereum, avec une valeur totale verrouillée dépassant 600 millions de dollars. Elle compte 97 protocoles, les plus importants étant Synthetix (SNX), une bourse de produits dérivés, Uniswap (UNI), un DEX, et Velodrome (VELO), un AMM.
Matic
Polygon (anciennement Matic Network) est une solution de mise à l’échelle de couche 2 soutenue par Binance et Coinbase. Ce projet vise à stimuler l’adoption massive des cryptomonnaies en résolvant les problèmes d’évolutivité présents sur de nombreuses blockchains.
Polygon atteint jusqu’à 65 000 transactions par seconde sur une unique sidechain, avec des temps de confirmation de bloc inférieurs à 2 secondes.
MATIC est le jeton natif de Polygon, un jeton ERC-20 fonctionnant sur la blockchain Ethereum. Ce jeton est utilisé pour les services de paiement de Polygon, ainsi que comme monnaie de règlement entre utilisateurs au sein de l’écosystème Polygon.
La valeur totale verrouillée est actuellement d’environ 800 millions de dollars, les plus grands protocoles natifs étant Quickswap et PearlFi.
Base
Base est construit comme une couche 2 d’Ethereum, offrant la sécurité, la stabilité et l’évolutivité nécessaires au support des dApps. Elle permet aux développeurs de déployer en toute confiance n’importe quel codebase EVM et d’intégrer leurs utilisateurs et actifs provenant d’Ethereum L1, de Coinbase et d’autres chaînes interopérables. Base repose sur la pile OP sous licence MIT, en collaboration avec Optimism.
La valeur totale verrouillée sur Base s’élève à 350 millions de dollars, les plus grands protocoles DeFi étant Aerodrome et Friend.tech.
Je ne serais pas surpris de voir les jetons de gouvernance des L2 augmenter avant la mise en œuvre de l’EIP-4844, car ce changement pourrait attirer davantage de trafic sur ces chaînes. Mon hypothèse est que, grâce à la réduction des frais de gaz pour les utilisateurs, le volume de transactions sur ces chaînes L2 augmentera.
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