Les Layer 2 d'Ethereum : Une plongée dans leur fonctionnement

Aujourd'hui, parlons d'un sujet du quotidien quand on parle de la crypto: les Layer 2 (L2). Si tu t'es déjà demandé pourquoi ces L2 sont si rapides et économiques par rapport à Ethereum, tu es au bon endroit. On va tout décortiquer, étape par étape.

Pourquoi avons-nous besoin des L2 ?

Avant de plonger dans le fonctionnement des L2, rappelons-nous pourquoi ils sont nécessaires. Ethereum, malgré ses nombreux avantages, fait face à un problème de taille : la congestion.

Imaginez Ethereum comme une autoroute très populaire. Tout le monde veut l'emprunter, mais il n'y a pas assez de voies pour accueillir tout ce trafic.

Résultat ?

Des embouteillages monstres. Dans le monde d'Ethereum, ces embouteillages se traduisent par des frais de gas qui explosent et des transactions qui prennent une éternité.

L2 : La solution à la congestion

Les L2, c'est comme si on construisait des routes secondaires au-dessus de l'autoroute Ethereum. L'idée est de désengorger le trafic en traitant un maximum de transactions sur ces routes secondaires, puis de ne renvoyer que l'essentiel sur l'autoroute principale.

Mais comment ça fonctionne concrètement ? Décortiquons le processus étape par étape.

Vous initiez une transaction sur le L2

Imaginons que vous voulez échanger vos USDC contre des ETH sur un L2. Vous envoyez votre transaction, et elle est traitée presque instantanément. C'est ce qu'on appelle une confirmation "soft". À ce stade, si vous faites confiance à l'opérateur du L2, vous pouvez considérer la transaction comme finalisée.

Le L2 regroupe les transactions

Le L2 ne va pas envoyer votre transaction toute seule sur Ethereum. Ce serait inefficace et coûteux. Au lieu de cela, il va attendre d'avoir un certain nombre de transactions, les compresser, et les envoyer en un seul lot. 

Cette méthode permet de réduire considérablement les coûts par transaction.

Le lot de transactions arrive sur Ethereum

Une fois que le lot de transactions arrive sur Ethereum, il est stocké sous forme de données brutes.

C'est un point crucial : Ethereum ne fait aucun calcul à ce stade, il se contente de stocker les données. 

C'est là que la magie opère : sur Ethereum, stocker des données est beaucoup moins coûteux que d'effectuer des calculs. C'est l'une des raisons principales pour lesquelles les transactions sur L2 sont moins chères.

La vérification : le cœur du système

Maintenant, comment Ethereum sait-il que toutes ces transactions sont correctes? C'est là qu'interviennent les "preuves". Il en existe deux types principaux :

Les preuves optimistes (Optimism, Arbitrum, Base, Blast)

Dans ce système, le L2 part du principe que toutes les transactions sont correctes. C'est un peu comme si le L2 disait : "Tout est en ordre, mais si quelqu'un trouve une erreur, qu'il le prouve".

Si une erreur est détectée, n'importe qui peut la signaler pendant une période définie (généralement une semaine). Si la fraude est prouvée, le L2 est pénalisé et les transactions incorrectes sont annulées.

L'avantage de cette méthode est sa simplicité et sa rapidité. L'inconvénient est le délai d'attente pour les retraits vers Ethereum, qui peut prendre jusqu'à une semaine pour garantir la sécurité.

Les preuves à connaissance zéro (ZK) (Starknet, zkSync, Scroll)

Ici, le L2 fournit une preuve mathématique complexe qui démontre que toutes les transactions du lot sont correctes, sans révéler les détails de ces transactions.

Ces preuves sont vérifiables instantanément par Ethereum.

L'avantage des preuves ZK est qu'elles offrent une sécurité immédiate et permettent des retraits rapides vers Ethereum. L'inconvénient est qu'elles sont plus complexes à mettre en œuvre et peuvent être plus coûteuses en calcul pour le L2.

Les bridges : Contourner la période d'attente des L2 optimistes

Tu as surement déjà utilisé un bridge et tu as reçu tes fonds en quelques secondes sans attendre les 7 jours non? Voilà comment.

• Réserve de liquidité : Les bridges maintiennent une réserve de tokens sur Ethereum, fournie par des investisseurs cherchant à gagner des frais.

• Échange instantané : Quand vous voulez retirer des fonds d'un L2 optimiste, le bridge vous donne immédiatement des tokens sur Ethereum en échange de vos tokens sur le L2.

• Prise de risque : Le bridge assume le risque pendant la période de contestation de 7 jours. Si une fraude est prouvée, c'est le bridge qui en est responsable.

• Frais : Pour ce service rapide, les bridges prélèvent des frais qui rémunèrent les fournisseurs de liquidité pour leur risque.

En pratique, si vous avez 1000 DAI sur un L2 optimiste, un bridge peut vous donner immédiatement 995 DAI sur Ethereum, gardant 5 DAI comme frais. Ainsi, vous évitez l'attente de 7 jours, mais en échange d'une petite commission.

Cette approche permet aux utilisateurs de bénéficier de la rapidité des L2 tout en conservant la flexibilité de pouvoir rapidement déplacer leurs actifs vers Ethereum quand nécessaire.

La finalité

Dans le cas ou vous utilisez le bridge officiel, une fois que la preuve est vérifiée par Ethereum, les transactions sont considérées comme finales. C'est à ce moment-là que vous pouvez, par exemple, retirer vos fonds du L2 vers Ethereum si vous le souhaitez.

Pourquoi les L2 sont-ils si rapides et économiques ?

Plusieurs facteurs contribuent à l'efficacité des L2 :

Réduction des calculs sur Ethereum
Le gros du travail est fait sur le L2. Ethereum ne fait que stocker des données et vérifier des preuves, ce qui est beaucoup moins coûteux en termes de gas.

Compression des données
Les L2 compressent les informations avant de les envoyer sur Ethereum.

Groupage des transactions
En envoyant de nombreuses transactions en un seul lot, les L2 réduisent considérablement les frais par transaction.

Spécialisation
Certains L2 sont optimisés pour des types spécifiques de transactions, ce qui leur permet d'être encore plus efficaces dans leur domaine.

L'avenir des L2 : EIP-4844 et Proto-Danksharding

Alors que les L2 continuent d'évoluer, Ethereum lui-même s'adapte pour mieux les supporter. L'une des innovations les plus prometteuses dans ce domaine est l'EIP-4844, également connue sous le nom de proto-danksharding.

Qu'est-ce que l'EIP-4844 ?

L'EIP-4844 est une proposition d'amélioration d'Ethereum qui vise à réduire considérablement les coûts des données pour les L2. Elle introduit un nouveau type de transaction appelé "blob-carrying transactions" (transactions porteuses de blobs).

Comment ça fonctionne ?

1. Blobs de données : Les "blobs" sont de gros morceaux de données qui peuvent être attachés aux transactions Ethereum. Ces blobs sont spécialement conçus pour stocker les données des L2.

2. Stockage temporaire : Contrairement aux données normales d'Ethereum qui sont stockées indéfiniment, les blobs sont stockés temporairement (environ 1-3 mois) puis supprimés. Cela permet de réduire considérablement les coûts de stockage.

3. Optimisé pour les L2 : Les blobs sont parfaits pour les L2 car ils fournissent beaucoup d'espace pour les données à un coût bien inférieur à celui du stockage permanent sur Ethereum.

Pourquoi c'est important ?

1. Réduction des coûts : L'EIP-4844 à réduit les frais des L2 de 10 à 100 fois, rendant les transactions encore moins chères pour les utilisateurs.

2. Augmentation de la capacité : Avec plus d'espace disponible pour les données, les L2 peuvent traiter encore plus de transactions.

3. Préparation au sharding complet : L'EIP-4844 a été une étape vers le "danksharding" complet, qui augmentera encore plus la capacité d'Ethereum dans le futur.

Qu'est-ce que le Proto-Danksharding ?

Le proto-danksharding est essentiellement le nom donné à l'implémentation de l'EIP-4844. C'est une version simplifiée du "danksharding" complet, qui est prévu pour plus tard dans la feuille de route d'Ethereum.

L'idée du danksharding est de diviser les données de la blockchain en "shards" ou fragments, permettant un traitement parallèle et une augmentation massive de la capacité. Le proto-danksharding est une étape intermédiaire qui apporte une partie des avantages du sharding sans nécessiter tous les changements complexes du sharding complet.

Les défis et l'avenir des L2

Malgré tous ces avantages, les L2 ne sont pas sans défis:

Complexité pour les utilisateurs
Passer d'Ethereum aux L2 peut être déroutant pour les nouveaux utilisateurs. Il faut apprendre à utiliser des ponts (bridges) pour déplacer ses actifs.

Fragmentation de la liquidité
Avec de nombreux L2 différents, la liquidité peut se retrouver dispersée entre eux, ce qui peut être problématique pour certaines applications.

Dépendance à Ethereum
Si Ethereum connaît des problèmes, cela peut affecter tous les L2 qui en dépendent.

Risque de centralisation
Pour transmettre les données de la L2 à la L1, on utilise un séquenceur, c’est le péage ultime ou tout le monde doit passer. Et pour l’instant, la plupart des L2 utilisent un séquenceur centralisé, ce qui fait qu’ils “voient” tout ce qui se passe entre la L2 et la L1, ce qui cause des problèmes de centralisation.

Le mot de la fin

L'introduction de l'EIP-4844 et du proto-danksharding montre que l'écosystème Ethereum évolue constamment pour s'adapter aux besoins des L2 et des utilisateurs. C'est un exemple parfait de la synergie entre Ethereum et ses L2 : alors que les L2 aident Ethereum à se mettre à l'échelle, Ethereum s'adapte pour mieux supporter les L2.

Ces développements nous rappellent que le monde de la blockchain est en constante évolution. L'EIP-4844 n'est qu'une étape dans le voyage d'Ethereum vers une scalabilité toujours plus grande.