Réseaux de couche 2 et mise à l'échelle

Ce que vous allez apprendre

• Pourquoi Ethereum a besoin de mise à l'échelle et ce qu'est une couche 2 (Layer 2, L2).
• En quoi les rollups optimistes et les rollups zero-knowledge diffèrent.
• Quelles hypothèses de confiance les L2 ajoutent : séquenceurs, clés de mise à niveau et bridges.
• Comment calculer si un transfert via un bridge vers une L2 vaut son coût.

Explication

La chaîne de base d'Ethereum, appelée couche 1 (Layer 1, L1), ne peut traiter qu'une quantité limitée de gas par bloc. Lorsque la demande est forte, les frais de base augmentent (voir leçon 1). Une couche 2 est un réseau distinct qui exécute les transactions en dehors de la L1, mais publie des données ou des preuves sur la L1, de sorte qu'il hérite d'une partie de la sécurité d'Ethereum.

Les rollups

La principale architecture de L2 est le rollup. Il regroupe (« roll up ») de nombreuses transactions, les exécute hors de la L1 et publie les données de transaction compressées ainsi que le nouvel état dans un contrat sur la L1. Comme de nombreux utilisateurs partagent une seule publication sur la L1, le coût par utilisateur est beaucoup plus faible.

• Les rollups optimistes supposent que les lots (batches) sont corrects, sauf si quelqu'un prouve le contraire. N'importe qui peut soumettre une preuve de fraude (fraud proof) pendant une période de contestation (challenge period), généralement d'environ sept jours. C'est pourquoi les retraits vers la L1 via le bridge officiel prennent généralement environ une semaine.
• Les rollups zero-knowledge (ZK) publient une preuve de validité (validity proof), une preuve cryptographique que le nouvel état a été calculé correctement. Les retraits peuvent être finalisés dès que la preuve est vérifiée sur la L1, souvent en quelques heures, mais la technologie de preuve est plus complexe.

La mise à niveau Dencun (mars 2024) a introduit les blobs (EIP-4844) : un espace de données temporaire et moins cher que les rollups utilisent à la place des calldata classiques. Des mises à niveau ultérieures ont augmenté la capacité des blobs. C'est pourquoi les frais sur les L2 ont fortement baissé, même s'ils augmentent encore lorsque la demande est forte.

D'où vient la confiance supplémentaire

• Séquenceur (sequencer) : l'opérateur qui ordonne les transactions sur la L2. De nombreuses L2 fonctionnent avec un seul séquenceur. S'il tombe en panne, la L2 peut s'arrêter ; s'il se comporte mal, il peut retarder ou réordonner des transactions. Certaines architectures permettent aux utilisateurs de forcer des transactions via la L1, mais c'est plus lent et technique.
• Clés de mise à niveau : de nombreux contrats de rollup peuvent être modifiés par un petit groupe (un « security council » ou un multisig, un portefeuille qui exige plusieurs signatures). Si des clés peuvent mettre à niveau le contrat instantanément, les utilisateurs dépendent des détenteurs de ces clés.
• Maturité des preuves : certains rollups optimistes n'ont pas encore de preuves de fraude fonctionnelles et ouvertes à tous (permissionless). Des outils de suivi indépendants classent les rollups par « stades » de maturité (0, 1, 2) ; un stade plus élevé signifie une moindre dépendance envers les opérateurs.
• Bridges (ponts) : le bridge canonique est le contrat officiel L1–L2. Les bridges tiers ou « fast bridges » (bridges rapides) vous permettent de sortir en quelques minutes moyennant des frais, mais ce sont des systèmes distincts avec leur propre risque (les piratages de bridges sont traités dans la leçon 9).

D'autres architectures de mise à l'échelle existent : les sidechains (chaînes latérales) ont leurs propres validateurs et n'héritent pas de la sécurité d'Ethereum, et les validiums conservent les données hors de la L1. Elles sont moins chères, mais exigent davantage de confiance.

Exemple chiffré

Exemple hypothétique : vous prévoyez plusieurs swaps de tokens d'environ €1,000 chacun. Hypothèses : frais de base sur la L1 20 gwei, ETH €2,000, frais de priorité ignorés ; frais de swap sur la L2 €0.05 au total (exécution plus coût des données sur la L1) ; les frais de swap facturés par la plateforme d'échange elle-même, l'impact sur le prix et les impôts sont exclus.

1. Swap sur la L1 à 150,000 gas : 150,000 × 20 gwei = 3,000,000 gwei = 0.003 ETH = €6.00.
2. Swap sur la L2 : €0.05. Économie par swap : €6.00 − €0.05 = €5.95.
3. Entrée via le bridge par une transaction L1 de 100,000 gas : 100,000 × 20 gwei = 0.002 ETH = €4.00.
4. Seuil de rentabilité de la seule entrée via le bridge : €4.00 ÷ €5.95 = 0.67 ; le premier swap la couvre donc déjà.
5. Sortie : le bridge optimiste canonique prend environ 7 jours. Un fast bridge qui facture 0.1% sur €1,000 coûte €1.00 plus le gas.

La décision ne porte pas seulement sur les frais : vous acceptez aussi le risque lié au séquenceur, aux clés de mise à niveau et au bridge pendant toute la durée où vos fonds restent sur la L2.

Erreur fréquente

Exercice pratique

Sur papier : vous détenez €2,000 sur la L1. Coûts hypothétiques : entrée via le bridge €4.00 ; sortie via un fast bridge 0.1% de €2,000 plus €0.50 de gas ; swap sur la L1 €6.00 ; swap sur la L2 €0.05. Combien de swaps sur la L2 vous faut-il pour que l'aller-retour (entrée et sortie) soit moins cher que les swaps sur la L1 ?

Points clés

• Les rollups exécutent les transactions hors de la L1 et publient des données ou des preuves sur la L1, ce qui répartit le coût entre de nombreux utilisateurs.
• Les rollups optimistes reposent sur des preuves de fraude et une période de contestation ; les rollups ZK reposent sur des preuves de validité.
• Les séquenceurs, les clés de mise à niveau et les bridges sont des hypothèses de confiance supplémentaires.
• Comparez le coût total et les risques de l'aller-retour, pas seulement le coût d'un swap.

Prochaine étape

La prochaine leçon examine en détail les stablecoins, les tokens dans lesquels la plupart des activités DeFi sur la L1 et les L2 sont libellées.