Que sont les couches dans la blockchain ?

Les couches dans le contexte de la technologie blockchain sont des niveaux d’infrastructure qui permettent la construction d’une architecture évolutive et efficace. Ces couches sont créées dans le but de distribuer différents types d'opérations et de fonctionnalités, permettant ainsi une plus grande flexibilité et efficacité dans le traitement des transactions et l'exécution de contrats intelligents, entre autres aspects.

Ainsi, il est clair que l’objectif principal des couches dans la blockchain est résoudre les problèmes liés à l’évolutivité, à la vitesse des transactions et à l’interopérabilité entre différentes blockchains ou systèmes.  Ceci est possible en séparant les fonctions en différents niveaux, ce qui facilite la spécialisation de chaque couche dans un aspect spécifique, ce qui améliore les performances globales du système.

Classification des calques ou des calques

Les couches ou Layers dans la blockchain peuvent être principalement classées en trois catégories :

• Couche 1 : la couche de base, où la blockchain d'origine est construite. Les exemples incluent Bitcoin, Ethereum et d’autres blockchains majeures. Il se concentre sur l’amélioration de l’infrastructure de base grâce à des améliorations par consensus ou par la structure des données.
• Couche 2 : solutions d'évolutivité construites sur la couche 1 qui permettent un plus grand nombre de transactions par seconde, sans qu'il soit nécessaire de modifier la couche de base. Les exemples incluent le Lightning Network pour Bitcoin et diverses solutions pour Ethereum telles que Optimism et Arbitrum, qui utilisent la technologie rollup.
• Couche 3 : se concentre sur l'application et l'interopérabilité, permettant à différentes blockchains et systèmes de communiquer et de travailler ensemble plus efficacement.

Pourquoi ces couches ont-elles été créées ?

Comme nous l’avons évoqué, les couches de la blockchain ont été créées comme solution à plusieurs défis clés auxquels sont confrontées les technologies blockchain de première génération, telles que Bitcoin et Ethereum. Ainsi, nous pouvons citer les raisons suivantes pour lesquelles ces couches ont été développées :

évolutivité

L’un des problèmes les plus importants des blockchains de première génération est leur capacité limitée à traiter les transactions rapidement et efficacement. Par exemple, Bitcoin peut traiter environ 7 transactions par seconde (TPS) et Ethereum peut gérer entre 15 et 30 TPS. Ces chiffres sont insuffisants pour répondre à la demande mondiale, surtout si on les compare aux systèmes de paiement traditionnels tels que Visa, qui peuvent gérer des milliers de TPS.

C'est là que les couches supérieures entrent en jeu, telles que les solutions de couche 2, qui ont été créées pour résoudre ce problème, permettant des volumes de transactions plus élevés sans compromettre la sécurité du réseau de base (couche 1). Après tout, ces solutions traitent les transactions hors chaîne ou via des chaînes latérales, en ajoutant périodiquement un résumé de ces transactions à la chaîne principale, réduisant ainsi considérablement la congestion et les délais de traitement.

Efficacité dans le traitement des transactions

Le coût du traitement des transactions, communément appelé « gaz » dans le contexte d’Ethereum, est lié au problème d’évolutivité. En période de forte demande, le coût du gaz peut augmenter considérablement, rendant les transactions très coûteuses pour les utilisateurs. Les couches supérieures permettent de traiter les transactions plus efficacement, réduisant ainsi les coûts associés et rendant la blockchain plus accessible aux utilisateurs et aux développeurs.

Interopérabilité

L'interopérabilité fait référence à la capacité de différentes blockchains à communiquer et à interagir les unes avec les autres de manière transparente. Les blockchains de première génération fonctionnent en grande partie comme des systèmes fermés, ce qui limite leur capacité à tirer parti des atouts des autres chaînes. Le développement de couches facilitant l’interopérabilité, comme certaines solutions de couche 3, vise à créer un écosystème blockchain plus connecté, dans lequel les actifs et les informations peuvent être transférés de manière transparente d’une chaîne à une autre.

Adaptabilité

Enfin, les couches de la blockchain permettent une plus grande adaptabilité à un large éventail d'applications. En séparant les fonctions en différentes couches, les développeurs peuvent créer des solutions spécifiques pour divers secteurs et cas d'utilisation, de la finance décentralisée (DeFi) et des jeux au vote et à la gestion des identités, sans surcharger la chaîne de base. Cela améliore non seulement les performances, mais encourage également l’innovation et l’expérimentation dans l’écosystème blockchain.

Impact des couches sur la sécurité de la blockchain

Un autre point important dans la mise en œuvre des couches dans la technologie blockchain réside dans les implications importantes pour la sécurité du système. L’impact de ces couches sur la sécurité est complexe et multiforme, offrant à la fois des améliorations potentielles et de nouveaux défis. Ce qui suit explore la manière dont la superposition affecte la sécurité dans l’écosystème blockchain :

Améliorations de la sécurité

Spécialisation et optimisation

En séparant les fonctionnalités en différentes couches, chacune peut se spécialiser dans le traitement de certains types d'opérations ou de données, permettant une plus grande optimisation de la sécurité. Par exemple, une couche conçue spécifiquement pour les transactions financières peut mettre en œuvre des protocoles de sécurité avancés adaptés à ces types d'opérations, tandis qu'une autre couche axée sur les contrats intelligents peut optimiser la sécurité dans ce contexte.

Décongestion du réseau principal

Les solutions de couche 2 et de couche 3 permettent de traiter les transactions hors chaîne, réduisant ainsi la congestion et limitant les opportunités pour certains types d'attaques, telles que les attaques par déni de service distribué (DDoS), qui peuvent être plus efficaces sur les réseaux surchargés.

Défis et risques de sécurité

Complexité accrue

L'ajout de couches augmente la complexité du système blockchain. À chaque couche supplémentaire, de nouveaux protocoles et points d'interaction sont introduits, ce qui peut augmenter le risque de failles de sécurité non détectées. La gestion de la sécurité devient plus complexe et des problèmes de compatibilité entre les couches peuvent survenir.

Dépendance à des solutions tierces

De nombreuses solutions de couche 2 et de couche 3 sont développées et maintenues par des tiers. Cela introduit une dépendance à l’égard de la sécurité et de la fiabilité de ces entités externes. Si une solution de couche 2 subit une faille de sécurité, cela pourrait compromettre les fonds ou les données gérés par son intermédiaire, même si la couche de base reste sécurisée.

Interopérabilité et ponts

L'interopérabilité entre les différentes blockchains et couches peut introduire des vecteurs d'attaque uniques, notamment via des ponts blockchain qui facilitent le transfert d'actifs entre les chaînes. Ces ponts sont des points critiques qui, s’ils sont compromis, peuvent permettre des attaques affectant plusieurs systèmes simultanément.

Risques de sécurité hors chaîne

Les transactions et les données traitées hors chaîne (par exemple, dans les solutions de couche 2) peuvent ne pas bénéficier de la même sécurité inhérente à la blockchain. Cette séparation peut introduire des vulnérabilités si les mesures de sécurité mises en œuvre dans ces couches ne sont pas aussi robustes que celles de la chaîne de base.

Exemples concrets

• Réseau Bitcoin et Lightning : Bitcoin est un exemple clair de couche 1, tandis que Lightning Network est une implémentation de couche 2 conçue pour permettre des transactions presque instantanées et à très faible coût.
• Solutions Ethereum et couche 2: Ethereum, comme Layer 1, a vu le développement de plusieurs solutions de couche 2 pour améliorer son évolutivité. Un exemple de couche 2 dans Ethereum est Optimism et Arbitrum, deux exemples d'implémentations qui utilisent des rollups pour traiter les transactions plus efficacement.
• Polkadot et Cosmos : Bien qu'ils ne soient pas strictement conformes à la nomenclature des couches, Polkadot et Cosmos sont des exemples de projets qui cherchent à résoudre les problèmes d'interopérabilité (un aspect de ce que serait une couche 3) en permettant à différentes blockchains d'interagir les unes avec les autres.

En résumé, les couches de la blockchain sont essentielles pour surmonter les limites des premières générations de cette technologie, permettant une plus grande évolutivité, efficacité et interopérabilité. À mesure que la technologie blockchain évolue, nous verrons probablement davantage de solutions développées à chacune de ces couches.