Ethereum… en mieux : Panorama des solutions de seconde couche (Layer 2) en 2021

2021 fut une année charnière pour les solutions de seconde couche sur Ethereum (ETH). En effet, face à l’augmentation des frais sur la chaîne principale, ces solutions se présentent comme les sauveuses de la DeFi. Malheureusement, tout n’est pas rose, et les L2 sont loin d’offrir encore des solutions parfaites.

Ethereum au bout de ses capacités

Le réseau Ethereum a connu une croissance sans précédent au cours des deux dernières années. En effet, après la folie des ICO traversée en 2017, le réseau a été l’épicentre d’un nouveau phénomène depuis le début de l’année 2020 : celui de la finance décentralisée (DeFi).

En l’espace de 2 ans, Ethereum a vu le nombre de transactions quotidiennes multiplié par 3, en passant d’environ 400 000 transactions par jour en janvier 2020 à plus de 1,2 million, au moment de la rédaction de ces lignes.

En l'espace de 2 ans, Ethereum a vu le nombre de transactions quotidiennes multiplié par 3, en passant d'environ 400 000 transactions par jour en janvier 2020 à plus de 1,2 million.



Évolution du nombre de transactions quotidiennes sur Ethereum – Source : Etherscan

Malheureusement, cet afflux de nouveaux utilisateurs et l’augmentation des transactions quotidiennes ont entraîné une surconsommation des ressources du réseau. En effet, en l’état, Ethereum n’est capable de traiter qu’une vingtaine de transactions par seconde. Par conséquent, la mempool s’engorge et de nombreuses transactions attendent des heures avant d’être traitées.

Cette congestion quasi permanente a entraîné une augmentation importante des frais de transaction. Au final, ces dernières ont atteint des niveaux records, avec une moyenne de 62 dollars par transaction en mai dernier. Depuis, il est devenu commun de dépenser plusieurs dizaines, voire centaines, de dollars pour interagir avec la blockchain.

Les frais de transaction sur Ethereum ont atteint des niveaux records, avec une moyenne de 62 dollars par transaction en mai 2021.
Évolution des frais de transaction sur Ethereum – Source : Etherscan

Évidemment, l’ensemble de la communauté attend avec impatience le déploiement final d’Ethereum 2.0, la mise à jour qui devrait en partie résoudre les problèmes de scalabilité sur Ethereum.

Les solutions de seconde couche : la réponse pour Ethereum ?

En attendant Ethereum 2.0, de nombreuses autres solutions ont été explorées pour résoudre les problèmes de scalabilité rencontrés par le réseau. Parmi elles, les solutions de seconde couche (L2) semblent être les plus prometteuses.

En pratique, ces solutions de seconde couche proposent de déporter une partie des transactions, hors de la chaîne principale d’Ethereum vers des chaines secondaires. Le traitement de ces transactions peut ainsi être délégué et la pression sur la chaîne principale réduite.

Lorsqu’un utilisateur souhaite accéder à un réseau de seconde couche, ce dernier doit envoyer ses fonds sur le contrat de pont (bridge) hébergé sur Ethereum. Par la suite, les fonds sont bloqués sur le contrat, et une version tokenisée est émise sur la seconde couche et envoyée vers le wallet de l’utilisateur.

Bien que les recherches et développements vis-à-vis de ces solutions soient en cours depuis plusieurs années, l’année 2021 fut celle de la livraison. En effet, de nombreux protocoles de seconde couche ont été déployés en 2021 sur le mainnet d’Ethereum.

Les familles de L2

De nombreuses solutions techniques existent pour développer ces solutions de seconde couche. Comme toute solution technologique, ces dernières présentent des avantages et inconvénients. Dans ces solutions de seconde couche, nous pouvons identifier 2 familles de protocoles, à savoir les side chains et les rollups.

Les side chains ont été les premières à voir le jour. Une side chain est un réseau blockchain secondaire évoluant en parallèle d’un réseau principal. Ces dernières sont interconnectées par un contrat qui fait office de pont entre les 2 infrastructures. Cependant, ces dernières ne reposent pas sur Ethereum pour assurer leur sécurité. En effet, ces réseaux disposent de leur propre consensus et, de ce fait, n’héritent pas de la sécurité apportée par le réseau mère.

Par ailleurs, nous avons les rollups. Les rollups sont également des réseaux blockchains évoluant en parallèle du réseau principal. Toutefois, ces derniers reposent activement sur Ethereum pour assurer leur sécurité. Cela est fait via le contrat pont entre les deux réseaux, qui assure la sécurité des fonds qui y sont déposés.

Dans ces solutions de seconde couche, nous pouvons identifier 2 familles de protocoles, à savoir les side chains et les rollups.
Diverses solutions de seconde couche sur Ethereum – Source : Coin98 Analytics

L’évolution des side chains en 2021

Comme c’est le cas pour l’ensemble des projets de seconde couche, les side chains ont connu un essor sans précédent en 2021.

Le cas Polygon (MATIC)

Lancé en mai 2020 sur le mainnet d’Ethereum, Polygon est une solution de seconde couche qui peut s’apparenter à une side chain.

Celle-ci se démarque d’Ethereum en proposant des performances bien supérieures à celles proposées sur la chaine mère. En effet, celle-ci présente des frais de transaction en moyenne 10 000 fois moins importants que sur Ethereum.

Polygon se démarque d'Ethereum en proposant des performances bien supérieures à celles proposées sur la chaine mère. En effet, celle-ci présente des frais de transaction en moyenne 10 000 fois moins importants que sur Ethereum.
Comparatif des frais entre Ethereum et Polygon

Depuis son lancement, le réseau Polygon a énormément évolué. Ce dernier compte désormais plus d’une centaine d’applications décentralisées (dApps). En parallèle, ses 4,95 milliards de dollars de TVL font de Polygon le huitième plus important réseau DeFi à ce jour.

Sa popularité a explosé en avril 2021. À ce moment, la TVL de Polygon a été multipliée par 100 en l’espace de quelques mois, en passant de 100 millions de dollars au début du mois d’avril à plus de 10 milliards au milieu du mois de juin.

Ses 4,95 milliards de dollars de TVL font de Polygon le huitième plus important réseau DeFi à ce jour.
Évolution de la TVL de Polygon – Source : DefiLlama

Celle-ci héberge désormais de nombreux protocoles de renoms, tels qu’Aave (AAVE), Sushiswap (SUSHI) ou encore Curve (CRV), pour ne citer qu’eux.

Le cas xDAI (STAKE)

xDai est une autre side chain du réseau Ethereum. Cependant, celle-ci se démarque de la concurrence en proposant un écosystème dédié au transfert de stablecoin à bas coût.

Ce dernier présente deux jetons :

  • XDAI, un stablecoin utilisé pour les transferts et les frais sur le réseau ;
  • STAKE, le jeton de gouvernance du réseau.

Malheureusement pour xDAI, cette solution n’a pas généré le même engouement que Polygon. En effet, celle-ci ne vient de dépasser les 100 millions de dollars de TVL que récemment, au début du mois d’octobre.

xDai supporte tout de même plusieurs applications décentralisées d’envergure, telles que Curve ou Sushiswap.

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L’évolution des rollups en 2021

Il est indéniable que l’année 2021 fut la meilleure année pour les rollups. En effet, jusqu’à récemment, les rollups se limitaient à une solution de scalabilité théorique exceptionnelle, mais dont aucune implémentation pratique n’avait vu le jour.

L’année 2021 est arrivée en trombe pour chambouler ce statu quo. Ainsi, mois après mois, de plus en plus de solutions basées sur des rollups ont été déployées sur le mainnet d’Ethereum.

Optimism

Le projet Optimism a inauguré l’année 2021, avec un lancement sur le mainnet d’Ethereum au mois de janvier.

Sous le capot, Optimism est une solution de seconde couche basée sur les rollups, plus particulièrement sur les optimistic rollups. Depuis, de nombreux protocoles ont décidé d’y migrer leurs contrats afin de profiter des frais abordables. Nous pouvons, par exemple, citer la migration de Synthetix et celle d’Uniswap.

Désormais, le réseau comptabilise 472 millions de dollars de TVL, déposés à travers ses différents protocoles. Cela fait d’Optimism la cinquième plus importante solution de seconde couche en termes de TVL.

Arbitrum

Arbitrum est une autre solution de seconde couche ayant vu le jour en 2021. Ainsi, celle-ci a été déployée sur le mainnet d’Ethereum en début septembre, avec le lancement de Arbitrum One.

À l’instar d’Optimism, Arbitrum se base également sur la technologie des Optimistic Rollups.

Avec 2,65 milliards de dollars de TVL, Abitrum se positionne à la première place du classement des secondes couche en termes de TVL et détient plus de 40 % de part de marché.

Le réseau hébergé déjà plus d’une quarantaine d’applications décentralisées, dont Curve, Sushiswap ou encore Anyswap.

Boba Network

Boba Network est une solution de seconde couche basée sur le code d’Optimism,, qui a été déployée sur le mainnet d’Ethereum en septembre.

En l’espace de seulement 3 mois, le réseau est ainsi devenu le deuxième L2 avec le plus de TVL, en passant de moins de 100 millions de dollars en septembre à plus d’1 milliard de dollars fin novembre.

Ce protocole a été développé par la fondation OMG, également à l’origine d’OMG Network, une solution de seconde couche dédiée aux paiements.

Loopring

À l’origine, Loopring est une plateforme d’échange décentralisée basée sur un order book. Face à l’augmentation de la congestion sur la chaîne principale d’Ethereum, les équipes de Loopring ont déporté la plateforme sur une solution de seconde couche.

Loopring évolue désormais en parallèle d’Ethereum sur un rollup. Contrairement aux solutions présentées précédemment, Loopring se base sur une autre famille de rollups : les zk-Rollups.

Le réseau dispose actuellement de plus de 600 millions de dollars de TVL, le plaçant à la quatrième position du classement des L2 en fonction de leur TVL.

Les limites des L2

De prime abord, les solutions de seconde couche peuvent être perçues comme des solutions miracles aux problèmes de scalabilités d’Ethereum. Cependant, ces dernières disposent de nombreuses limites, trop souvent sous-estimées comme l’explique à merveille 0xJim dans son article pour CoinMoinks.

La composabilité limitée

L’écosystème DeFi s’est développé sur Ethereum, en tirant profit d’une des caractéristiques phares du réseau : la composabilité.

En effet, la DeFi est souvent comparée à un jeu de Lego à la sauce monétaire. Ainsi, chaque protocole a la possibilité d’interagir avec les autres protocoles. Par conséquent, il est possible de composer les avantages de plusieurs protocoles dans le but d’optimiser une action. À titre d’exemple, il est possible d’interagir avec plusieurs protocoles au sein d’une même transaction.

Malheureusement, les solutions de seconde couche ne peuvent pas pleinement tirer parti de cette caractéristique. En effet, il est extrêmement compliqué de faire communiquer 2 solutions de seconde couche. De ce fait, les actions possibles sur une seconde couche sont limitées aux applications décentralisées déployées sur un réseau donné.

« Disons qu’Aave n’est disponible que sur Polygon, et qu’Uniswap n’est disponible que sur Optimism (ce qui est exact au moment de la rédaction). Il est en l’état impossible de composer une transaction qui appelle à la fois les smart contracts d’Aave et d’Uniswap. »

Article d’0xJim

La liquidité

Comme nous avons pu le voir à travers cet article, la liquidité, et notamment la TVL, est un argument de taille pour estimer le succès d’un réseau. De plus, cette même liquidité est primordiale pour obtenir un marché sain et limiter la volatilité.

C’est cette liquidité qui a permis à Ethereum de détenir une place centrale dans l’écosystème DeFi. Malheureusement, la multiplication des solutions de seconde couche entraîne un fractionnement de ces liquidités, ce qui affaiblit chacun des marchés qu’elles hébergent.

Les difficultés d’accès

Les solutions de seconde couche évoluent en parallèle avec Ethereum. Par conséquent, les utilisateurs doivent avoir recours à des ponts pour déposer ou retirer leurs actifs. Malheureusement, ces ponts présentent des délais longs lors des dépôts et des retraits. Bien que les dépôts soient nettement plus rapides, et ne durent en moyenne que quelques heures, les retraits, quant à eux, peuvent être bien plus longs.

Par exemple, les optimistic rollups sont assortis d’une période de retrait de 7 jours, pendant lesquels les fonds sont bloqués en attente de validation de la part du réseau.

La sécurité

Finissons par le point le plus important : la sécurité. En effet, nombreuses sont les solutions de seconde couche ayant dû faire des concessions sur la sécurité.

Prenons le cas des Rollups. Dans ce contexte, les dépôts et les retraits sont validés par des acteurs propres au réseau. Néanmoins, ce processus est loin d’atteindre une décentralisation comparable à celle de la chaine principale d’Ethereum. Par conséquent, un petit groupe d’acteurs malintentionnés serait tout à fait en mesure d’exploiter un de ces protocoles, en choisissant bien le timing.

En outre, de nombreux rollups ne disposent d’aucun délai quant à la publication d’une mise à jour du contrat. Par conséquent, un acteur malveillant en possession des bonnes clés privées serait en mesure de mettre à jour le contrat pont entre Ethereum et le L2, et de potentiellement retirer les fonds qui y sont déposés.

Le site L2Beat propose un descriptif détaillé des risques inhérent à chacune de ces solutions. C’est un outil idéal pour mesurer le risque avant d’envoyer des fonds sur une seconde couche.

Exemple des risques détaillés par L2Beat
Exemple des risques détaillés par L2Beat – Source : L2Beat

Sur le papier, les solutions de seconde couche peuvent être une excellente solution aux problèmes de scalabilité rencontrés par Ethereum. Malheureusement, à l’heure actuelle, ces dernières manquent cruellement de maturité. En conséquence, elles peuvent présenter des failles. Il convient alors de rester extrêmement prudent lorsque vous utilisez ces solutions. Espérons que leur démocratisation permette d’améliorer leur sécurité et naturellement celle des utilisateurs.

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Renaud H.

Ingénieur en software et en systèmes distribués de formation, passionné de cryptos depuis 2013. Touche à tout, entre mining et développement, je cherche toujours à en apprendre plus sur l’univers des cryptomonnaies et à partager le fruit de mes recherches à travers mes articles.

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