Récemment, j'ai étudié les solutions d'extension d'Ethereum, et j'ai découvert que ce sujet est bien plus complexe que je ne le pensais. Beaucoup ont entendu parler de Layer 2, mais peu comprennent vraiment comment cela fonctionne. Plutôt que d'être une solution unique, c'est en réalité un ensemble de stratégies techniques pour faire face aux frais élevés de gas et à la congestion du réseau.

Pour commencer, un contexte : le réseau principal d'Ethereum peut traiter actuellement entre 15 et 45 transactions par seconde, ce qui semble pas mal, mais dès que le réseau devient actif, les frais de gas s'envolent. C'est pourquoi tout le monde attend avec impatience la mécanisme de sharding d'ETH 2.0 — il peut diviser une grande chaîne en plusieurs petites, permettant aux validateurs de traiter les transactions de manière distribuée. Mais même avec cela, les améliorations de la couche 1 ne suffisent pas, d'où le concept de Layer 2.

Je divise grossièrement les réseaux de seconde couche d'Ethereum en trois catégories, chacune ayant sa propre logique. La première est la sidechain, comme Polygon. Elle est essentiellement une blockchain indépendante, fonctionnant parallèlement au réseau principal d'Ethereum, avec son propre mécanisme de consensus. L'avantage est une grande flexibilité, mais l'inconvénient est une sécurité relativement moindre — ce n'est pas basé sur la sécurité d'Ethereum. Polygon utilise un consensus PoS combiné à un mécanisme de ponts, où les utilisateurs verrouillent de l'ETH pour frapper du MATIC, mais ce processus peut parfois prendre beaucoup de temps, avec le pont Plasma pouvant même durer une semaine entière.

La deuxième catégorie concerne les canaux d'état, comme ce que fait Celer Network. Leur logique centrale consiste à effectuer plusieurs transactions hors chaîne, ne soumettant que deux transactions à la chaîne principale lors de l'ouverture et de la fermeture du canal. L'avantage est des frais de transaction très faibles, avec un règlement quasi instantané. Mais la création et la clôture du canal ont aussi un coût, et si les participants ne parviennent pas à un état de sortie valide, le retrait peut prendre beaucoup de temps. Celer utilise une architecture en couches : la couche inférieure gère les canaux d'état et les sidechains via cChannel, la couche intermédiaire est la couche de routage, et la couche supérieure est le cadre de développement, permettant aux développeurs de se concentrer davantage sur la logique applicative.

La troisième catégorie est la rollup, qui est actuellement la direction la plus en vogue. La rollup consiste à exécuter des transactions hors chaîne, puis à regrouper et soumettre les données à la chaîne principale. Cela permet de décharger la charge du réseau principal tout en conservant sa sécurité. La rollup se divise en deux types : la rollup optimiste et la ZK rollup.

La rollup optimiste suppose que toutes les transactions sont valides, sauf si quelqu'un conteste. Optimism et Arbitrum suivent cette logique, mais leur mise en œuvre diffère. Optimism est relativement simple, utilisant la technologie Ethereum existante avec peu de modifications, ce qui explique pourquoi les développeurs l'apprécient. Mais il y a un problème : les nœuds de validation sont encore centralisés, bien que l'équipe ait promis de décentraliser à l'avenir. La conception d'Arbitrum est plus complexe, utilisant un mode de résolution de litiges à plusieurs tours, permettant une vérification plus efficace des transactions, mais cela implique aussi un coût d'apprentissage et de mise en œuvre plus élevé.

Les ZK rollups empruntent une voie différente, utilisant des preuves à divulgation zéro pour valider la validité des transactions. Loopring en est un exemple représentatif. Chaque lot de transactions est accompagné d'une preuve zk-SNARK, permettant à un contrat de la couche 1 de vérifier rapidement leur validité, et les transactions invalides sont immédiatement rejetées. Il n'y a donc pas de longue période de retrait. Mais le prix à payer est une complexité de mise en œuvre très élevée, avec une charge de calcul importante.

En pratique, les solutions de rollup peuvent augmenter le débit d'Ethereum Layer 2 à 1000-4000 TPS, tout en réduisant les frais de transaction à quelques pourcentages de ceux du réseau principal. Par exemple, Loopring peut atteindre près de 2000 transactions par seconde en capacité de règlement, avec des frais seulement 1/30 à 1/100 de ceux du réseau principal. Cela représente une avancée énorme pour les utilisateurs.

Mais chaque solution comporte ses compromis. Les sidechains sacrifient la sécurité pour la flexibilité, les canaux nécessitent une coordination suffisante entre participants, et les rollups, bien qu'ayant une sécurité élevée, présentent des niveaux de complexité de mise en œuvre différents. Globalement, la combinaison des rollups avec la technologie de sharding d'ETH 2.0 constitue la voie d'avenir pour l'extension d'Ethereum.

Nous sommes encore au début de ces technologies, beaucoup de projets étant en phase de test. Mais lorsque ces solutions seront matures, combinées à la mise en œuvre finale d'ETH 2.0, la scalabilité, la sécurité et la décentralisation d'Ethereum connaîtront une avancée qualitative. C'est aussi pour cela que je suis toujours attentif au développement des réseaux de seconde couche d'Ethereum — ils déterminent directement si Ethereum pourra devenir véritablement la couche de règlement mondiale.