Layer 0, 1, 2, 3 : Pourquoi c’est important ?

Avez-vous déjà entendu parler de couche 0, 1,  2 voire 3 ?

Pour les néophytes, on ne va pas parler d’une recette de lasagne (même si le sujet en vaut la chandelle) mais plutôt d’une architecture qui est en train de s’imposer dans le paysage web3. A la fin de cet article vous serez en mesure d’expliquer à votre mamie ce qu’est un layer 0, 1, 2 ou 3 et pourquoi c’est important ! Alors, rangez vos tabliers et enfilez vos lunettes de 1^er de la classe, c’est parti !

 Avant même d’expliquer ce qu’est un « Layer », il faut comprendre l’enjeu central qui occupe les architectes des blockchains. Comprenez que l’avènement des blockchains est comparable à celui d’internet : Internet a rendu l’information rapide, accessible et instantanée. Quant aux blockchains, elles facilitent la traçabilité et le transfert de biens numériques. Cela va avoir un fort impact dans des secteurs comme la finance, la logistique, le gaming, l’identité numérique… Mais comme au début d’internet, cette technologie est aujourd’hui jeune et immature.

“Houston we have a problem”

Malgré de belles promesses, cette technologie a du mal à s’imposer notamment à cause d’un problème qui subsiste depuis plusieurs années : le Trilemme des blockchains.

Introduit par Vitalik Buterin, le créateur d’Ethereum, il tourne autour de 3 axes :

• La scalabilité
• La décentralisation
• La sécurité

Dans l’idéal, une blockchain devrait répondre à ces 3 besoins simultanément mais pour le moment, personne n’a découvert la panacée.

Par exemple, la blockchain Bitcoin est très sécurisée et décentralisée mais pas très rapide (manque de scalabilité). D’un autre côté, on trouve des blockchains très rapides et sécurisées comme Solana, mais qui négligent la décentralisation.

En substance, plus vous privilégiez un coin du triangle (décentralisation, scalabilité ou sécurité), plus vous négligez une partie du trilemme.

C’est là que le concept de layer entre en jeu : c’est une couche supplémentaire au-dessus d’une blockchain mère. De cette façon, la blockchain mère n’aurait à s’occuper que de la sécurité et de la décentralisation tandis que les couches supérieures pourraient se focaliser sur la scalabilité.

Qu’est-ce qu’un layer 1 ? (=Blockchain mère)

C’est la couche « mère », c’est là où le gros du travail se déroule : Bitcoin, Ethereum ou encore Solana en font partie ! Techniquement c’est l’endroit où les transactions sont traitées et validées. Ce sont des infrastructures réseaux qui permettent, pour Ethereum notamment, d’héberger des protocoles et d’autres applications décentralisées (dapp).

Le plus gros problème d’un layer 1 est le manque de scalabilité (capacité à traiter des transactions) car la demande peut être forte à certains moments. On se rend ainsi compte qu’une seule blockchain comme Ethereum ou Bitcoin ne peut pas tout faire. La blockchain Bitcoin est limitée à 7 transactions par seconde, une trentaine pour Ethereum alors que le réseau VISA peut monter jusqu’à 65 000 transactions… Pour illustrer la situation, Ethereum ressemble aujourd’hui à une petite route de campagne où des milliers de voitures tentent de s’engouffrer tous les jours. Par conséquent le réseau est lent et couteux.

C’est quoi un Layer 2 ?

L’objectif d’un Layer 2 est justement de répondre au problème de scalabilité présent sur Ethereum ou Bitcoin. Un Layer 2 est un réseau qui se place au-dessus d’une blockchain de layer 1.

Comment ça marche ?

Il existe différentes architectures de layer 2 (Zk-rollup, sidechain, plasma…) mais si l’on reprend notre route, il faut la voir comme un grand bus qui permet de faire passer beaucoup de monde d’un seul coup. Plus techniquement, un layer 2 regroupe un paquet de transactions off-chain et envoie les informations sur un layer 1 (Ethereum notamment) grâce à des smart-contracts.

Par exemple, le Lightning Network est une solution de Layer 2 pour Bitcoin. Alors que Bitcoin est limitée à 7 transactions par seconde. Avec ce layer 2, la blockchain peut monter à plusieurs milliers ! Le temps et les frais de transactions sont réduis tout en gardant la sécurité et la décentralisation initiales, assurées sur la layer 1.

Il existe de nombreux layers 2: Arbitrum, Optimism, Polygon, Starkware, ZkSync, Celestia, etc…

Et les layer 3 alors ?

 A ce stade, vous avez compris : un layer 3 est une couche qui va se placer au-dessus d’un layer 2, lui-même au-dessus d’un layer 1. Quelle différence avec un layer 2 ?

Un layer 3 répond à un cas d’usage très spécifique. Alors qu’un layer 2 permet à tous types de projets de se déployer (Gaming, NFT, Finance Décentralisée…), ce qui entraine des problèmes de congestion (le problème qu’ils sont censés résoudre !!).

Pour pallier à cette flambée des frais, les développeurs décident de se pencher sur la création de réseaux de niveau 3. Par exemple, un layer 3 pourrait servir seulement à déployer des projets gaming, ou une couche d’anonymat pour certaines transactions, etc…

L’avantage principal de cette architecture est la scalabilité fractale qu’elle engendre. En effet, si chaque surcouche permet de multiplier la capacité de traitement par 1 000, on peut très vite arriver à une solution capable de traiter plus d’un million de transactions à la seconde. Et là on est pas loin d’Inception…

Et le layer 0 ?

 Cerise sur le gâteau, on parle aussi de layer 0. D’un point de vue purement formel, le layer 0 est un socle commun à toutes les blockchains. C’est un réseau de composants permettant de maintenir la fonctionnalité d’une blockchain et de conserver sa décentralisation. On y retrouve tous les serveurs, nœuds, utilisateurs et même Internet.

Un autre exemple est le Cosmos SDK : c’est une boîte à outils qui permet la création simplifiée de blockchains grâce à son kit de développement (SDK). La BNB Chain en est un parfait exemple, elle a été construite à l’aide du Cosmos SDK, développée par l’équipe derrière la blockchain Cosmos.

Mais au-delà d’un SDK, un layer 0 peut aussi résoudre un problème récurrent dans l’écosystème : l’Interopérabilité. Aujourd’hui les blockchains ressemblent à des îlots qui ont de grandes difficultés à communiquer entre eux. Il existe quelques solutions notamment des « bridges », ou « ponts », qui permettent de transférer des actifs entre des blockchains. Mais ces bridges présentent des problèmes de sécurité. On ne compte plus les nombreux hacks, notamment celui de Binance sur la BSC Token Hub (un bridge entre la BNB Beacon Chain et la BNB Smart Chain) en octobre 2022 ou Nomad (un bridge de Ethereum vers d’autres blockchains) avec respectivement 560 millions et 190 millions de $ volés.

La solution ?

Des layers 0 essayent ainsi de résoudre ce problème comme Cosmos avec l’IBC (Inter Blockchain Communication) ou Axelar.

Vous vous rappelez sûrement de vos anciennes adresses mails ? LaPoste, Yahoo, Wanadoo,…

L’architecture existante des blockchains ressemble beaucoup à celle des boites mails au tout début :

Avant, une adresse Yahoo permettait SEULEMENT d’envoyer un mail à une autre adresse Yahoo. Puis, un layer 0 est apparue (SMTP) et c’est grâce à cela que vous pouvez aujourd’hui envoyer des mails à n’importe qui, peu importe son adresse mail. Pratique non ? Cette même architecture est en train d’arriver avec les blockchains.

Conclusion : “Ne soit pas un maximaliste, soit un modulariste”

Le concept de « Layer » change totalement le paradigme dans lequel nous sommes bloqués depuis de nombreuses années dans l’écosystème web3. On se rend compte qu’une seule blockchain comme Ethereum ou Bitcoin ne peut pas tout faire. L’architecture qui semble s’imposer dans les années à venir sera « modulaire », composée de différentes couches. Cela permettra d’apporter la technologie blockchain au grand public en simplifiant son utilisation et en créant de nouveaux cas d’usages.

Sources

https://twitter.com/Layn_io/status/1515731157580599299

https://mirror.xyz/0x57e2C1Fe15C9df256431090327CDb01FbEE7A979/HJ6jztBaMqNmPt6CCKy1_Sbxgp0cegpbjHuV9wIZxiQ

https://thedefiant.io/what-are-layer-1s-and-layer-2s

https://cryptoast.fr/layer-0-fondations-blockchain-interoperabilite/

https://cryptoast.fr/layer-3-blockchains-specialisees-scalabilite-fractale/