Qu’est-ce qu’une blockchain Layer 1 ?

La décentralisation caractérise les monnaies virtuelles telles que Bitcoin (BTC), mais l’absence d’autorité centrale n’implique pas un manque d’organisation. L’analyse de l’architecture technique des réseaux crypto révèle la sophistication et la rigueur de la technologie blockchain. Les cryptomonnaies reposent sur des protocoles robustes et autonomes, qui permettent d’assurer la sécurité des transferts pair-à-pair (P2P). Pour l’essentiel des projets crypto, la blockchain Layer 1 (L1) constitue la base de leur architecture logicielle, offrant un point d’entrée privilégié pour comprendre cette technologie de pointe.

Qu’est-ce qu’une blockchain Layer 1 ?

Les blockchains Layer 1 (L1) forment le socle de l’architecture des cryptomonnaies, en tant que protocoles logiciels décentralisés soutenant de nombreuses monnaies numériques. Ces protocoles définissent et appliquent les règles qui structurent l’écosystème crypto. Le code central du protocole L1 fixe des normes complètes pour les nœuds du réseau (ordinateurs), encadrant la transmission, la vérification et l’enregistrement sécurisé des nouvelles transactions sur un registre public.

Une blockchain L1 détaille l’ensemble des instructions nécessaires au fonctionnement d’une cryptomonnaie : traitement des transactions, mesures de sécurité et protocoles de consensus. Placées à la base de l’architecture crypto, les blockchains L1 sont donc qualifiées de couche fondamentale ou de base. Les développeurs utilisent fréquemment les termes « mainnet » et L1 de façon interchangeable, le protocole L1 englobant l’ensemble des éléments essentiels à la fonctionnalité et à l’exploitation d’une cryptomonnaie.

Comment fonctionnent les blockchains Layer 1 dans les cryptomonnaies ?

Chaque cryptomonnaie possède ses propres standards de codage et protocoles, mais toute blockchain L1 repose sur un mécanisme de consensus pour établir la confiance entre les opérateurs de nœuds décentralisés. Ces mécanismes de consensus mettent en œuvre des algorithmes complexes, qui définissent et appliquent les règles assurant le traitement fiable des transactions crypto.

Deux principaux mécanismes de consensus dominent l’univers des blockchains L1. La blockchain Bitcoin utilise le proof-of-work (PoW), où les ordinateurs rivalisent pour résoudre des équations mathématiques complexes toutes les dix minutes afin d’enregistrer de nouvelles transactions BTC. À l’inverse, des blockchains L1 telles qu’Ethereum (ETH) et Solana (SOL) adoptent le proof-of-stake (PoS), qui permet aux nœuds de verrouiller de la cryptomonnaie sur la blockchain pour avoir la possibilité de valider des transactions.

Pour encourager la participation, les réseaux PoW et PoS récompensent les opérateurs de nœuds qui publient des blocs avec succès par des cryptomonnaies natives. Par exemple, les nœuds Bitcoin perçoivent du BTC, tandis que les nœuds Ethereum reçoivent de l’ETH. En complément des algorithmes de consensus, les blockchains L1 intègrent des dispositifs de sécurité supplémentaires pour garantir l’intégrité des processus et dissuader les comportements malveillants. De nombreux réseaux PoS appliquent des politiques de « slashing », confisquant la cryptomonnaie stakée par les nœuds ne respectant pas les règles. Bitcoin requiert six confirmations distinctes pour valider un transfert de BTC avant son enregistrement définitif sur le registre.

Les protocoles Layer 1 régulent également les frais de transaction (« gas fees ») et les calendriers d’émission des cryptomonnaies. La blockchain Bitcoin L1 réduit automatiquement la circulation du BTC tous les quatre ans lors du « halving ». À l’inverse, L1 Ethereum utilise un système dynamique pour émettre et brûler de l’ETH, ajustant la circulation en fonction de l’activité du réseau. Depuis la mise à jour EIP-1559 en 2021, Ethereum brûle une part des frais utilisateur afin de réguler l’inflation de l’ETH.

Exemples de blockchains Layer 1

Bitcoin a instauré le modèle des blockchains L1 performantes en 2009, inspirant la création de centaines de chaînes L1 par d’autres cryptomonnaies. Les cryptomonnaies les plus répandues aujourd’hui reposent sur les blockchains L1 pour la sécurité de leur réseau.

Bitcoin a été lancé en 2009 sous le pseudonyme Satoshi Nakamoto et demeure la cryptomonnaie la plus ancienne et la plus importante. La blockchain BTC L1 repose sur un consensus PoW énergivore, où les nœuds rivalisent toutes les dix minutes pour résoudre des problèmes mathématiques et enregistrer de nouvelles transactions.

Ethereum se classe juste derrière Bitcoin par capitalisation boursière et permet aux développeurs tiers de concevoir des applications décentralisées (dApps) sur son protocole L1. Initialement lancé en 2015 comme blockchain L1 PoW inspirée de Bitcoin, Ethereum est passé au consensus PoS après la mise à jour « Merge » en 2022.

Litecoin (LTC) a été créé pour offrir des transactions P2P rapides et abordables en monnaie virtuelle. Si Litecoin adopte un algorithme différent dans son architecture L1, il conserve un consensus PoW similaire au réseau Bitcoin.

Solana se positionne comme un « concurrent d’Ethereum », avec des services similaires et des avantages distincts, notamment une confirmation plus rapide des transactions et des frais réduits. Sa blockchain PoS L1 se démarque par un haut débit, pouvant traiter jusqu’à 50 000 transactions par seconde (TPS).

Cardano est une autre blockchain PoS L1 dans la catégorie des concurrents d’Ethereum. Lancée en 2015 par Charles Hoskinson, ancien développeur d’Ethereum, Cardano met l’accent sur la recherche évaluée par les pairs et encourage les développeurs tiers à concevoir des dApps sur sa blockchain L1.

Quelles sont les limites des protocoles Layer 1 ?

Malgré leur rôle central dans le traitement sécurisé et efficace des transactions crypto, les protocoles Layer 1 manquent souvent de flexibilité. Les algorithmes des blockchains L1 sont délibérément déterministes, garantissant que tous les participants respectent les mêmes règles. Si ce code strict favorise la prévisibilité et la sécurité, il limite néanmoins l’innovation et la scalabilité.

Vitalik Buterin, cofondateur d’Ethereum, a qualifié les problèmes de scalabilité des L1 de « trilemme de la blockchain », signifiant que les développeurs doivent inévitablement sacrifier l’un des trois éléments : décentralisation, sécurité ou scalabilité, lors de la conception des protocoles. Néanmoins, les développeurs sur des chaînes L1 telles qu’Ethereum conçoivent de nouvelles solutions d’extension, comme le « sharding », qui divise la blockchain principale en fragments de données plus petits et autonomes. Cette approche réduit les besoins en données pour chaque nœud, augmentant la rapidité et l’efficacité du réseau.

Une autre limite majeure des L1 réside dans la faible interopérabilité avec les autres projets blockchain. Chaque L1 fonctionne comme un système autonome avec ses propres standards de codage, rendant difficile, voire impossible, les transferts sécurisés de jetons entre différentes L1 ou les interactions inter-chaînes. Certains passionnés de crypto qualifient cette limite de « problème d’interopérabilité », poussant des projets comme Cosmos et Polkadot à se concentrer sur la communication inter-blockchain (IBC).

Layer 1 vs Layer 2 : différences majeures entre les couches blockchain

Au début de l’histoire des cryptomonnaies, le terme L1 n’existait pas car chaque blockchain utilisait des processus similaires et remplissait les mêmes fonctions : traitement des transactions et sécurité du réseau. Avec l’émergence de nouveaux projets construits au-dessus des chaînes de base, les développeurs ont créé une terminologie pour distinguer L1 des protocoles plus récents, donnant naissance au concept Layer 2 (L2).

L2 désigne tout projet crypto qui s’appuie sur l’infrastructure de sécurité d’une blockchain Layer 1. Les L2 exploitent généralement la décentralisation des L1 établies comme Ethereum pour offrir de nouveaux usages ou améliorer la scalabilité du protocole de base. Par exemple, des réseaux L2 comme Arbitrum, Optimism et Polygon s’appuient sur Ethereum, offrant aux utilisateurs des transactions plus rapides et des frais moyens inférieurs. Lors de l’utilisation de ces L2 basés sur Ethereum, les utilisateurs déposent des actifs numériques sur le L2 pour accéder à ses services avant le règlement final sur le mainnet Ethereum.

Les L2 lancent parfois des cryptomonnaies, mais celles-ci sont appelées « tokens », et non « coins », réservés à la L1. La différence essentielle est que les tokens existent uniquement au-dessus d’une blockchain L1, tandis que les coins sont une composante native du protocole L1. Les tokens apportent des fonctionnalités supplémentaires à l’écosystème L1, tandis que les coins constituent le moyen de paiement principal des blockchains. Quelques exemples de tokens L2 : MATIC (Polygon), ARB (Arbitrum) et OP (Optimism).

Conclusion

Les blockchains Layer 1 forment la colonne vertébrale de l’écosystème des cryptomonnaies, fournissant les protocoles essentiels et les mécanismes de sécurité qui rendent possible la décentralisation des monnaies numériques. Du consensus PoW pionnier de Bitcoin aux architectures avancées de PoS chez Ethereum, Solana et Cardano, les blockchains L1 incarnent la sophistication technique des réseaux crypto. Bien que les protocoles Layer 1 restent confrontés à des défis — limitations de scalabilité, trilemme de la blockchain, problèmes d’interopérabilité — des innovations telles que le sharding et les solutions L2 continuent d’enrichir leur potentiel. Maîtriser les blockchains L1 est fondamental pour comprendre comment les cryptomonnaies sécurisent les réseaux, traitent les transactions et alimentent l’essor des applications décentralisées. Avec l’évolution technologique, les blockchains Layer 1 resteront au cœur du développement crypto, conciliant décentralisation, sécurité et scalabilité pour une économie numérique en pleine expansion.

FAQ

Que sont les protocoles Layer 1 ?

Les protocoles Layer 1 sont des cadres fondamentaux de blockchain qui assurent des fonctions clés telles que le consensus et la validation des transactions. Ils forment la base des réseaux blockchain.

Quelle est la différence entre les protocoles Layer 1 et Layer 2 ?

Les protocoles Layer 1 sont les blockchains de base. Les protocoles Layer 2 sont développés au-dessus pour améliorer la scalabilité, accélérer les opérations et réduire les frais.

Que sont Layer 1, Layer 2 et Layer 3 ?

Layer 1 désigne la blockchain fondamentale, Layer 2 propose des solutions d’extension, et Layer 3 regroupe les applications et services conçus au-dessus.