Layers 2 Ethereum : état des lieux et défis

Ethereum s’est imposé comme le premier environnement pour développer des applications financières utilisant des smart contracts. Cependant, avec la popularité croissante du réseau, des défis tels que la scalabilité, les frais de transaction élevés et la congestion sont apparus, limitant l'accessibilité et l'efficacité de cette blockchain.

Pour répondre à ces problèmes, une nouvelle génération de solutions de couche secondaire appelées “layer 2” (L2), a émergé à partir de 2021, promettant d'améliorer la performance d'Ethereum tout en maintenant sa sécurité et sa décentralisation.

Ce dossier se propose de faire un état des lieux des L2 sur Ethereum, explorant leurs contributions majeures, les innovations récentes et les défis persistants.

Quelles sont les réalisations les plus importantes des L2 ?

Il est incontestable que les L2 ont largement contribué à réduire les frais de transaction de l’écosystème Ethereum, tout en permettant d’augmenter le nombre de transactions par seconde. L’apport est d’autant plus important depuis l’implémentation du proto-danksharding dans le cadre de la mise à jour Dencun (mars 2024).

"Ça a permis d’améliorer l’utilisation d’Ethereum en tant que fournisseur de Data Availability et de réduire les frais sur les L2 de 90 à 95 % ces derniers mois", souligne Jimmy Ragosa, expert Ethereum. "On remarque déjà une augmentation de x11 en termes de capacité de transactions par seconde par rapport à la blockchain principale et des coûts par transaction qui passent sous les 0,01 dollar sur une majorité des L2", détaille-t-il.

Ce gain de performance devrait se poursuivre dans les années à venir. "L’implémentation de PeerDAS (2025) puis du Full Danksharding (2026-27) permettront d’améliorer encore la scalabilité des L2 d’un facteur 10 à 100 et plus", rajoute Jimmy Ragosa. "Et en parallèle, tous les L2 amélioreront leurs séquenceurs, systèmes de preuves et machines virtuelles de leur côté", insiste-t-il.

D’autres victoires sont à observer du côté de l’accessibilité. "On peut relever une amélioration de la facilité d’utilisation avec l’abstraction de compte (account abstraction) et l’arrivée de grands noms comme Coinbase qui avancent leur stratégie pour pousser les utilisateurs grand public à utiliser directement la blockchain alors qu’ils ne le faisaient pas auparavant", observe Stanislas Barthélémi, expert crypto pour KPMG.

Quels sont les grands défis ?

1) Limiter la fragmentation de la liquidité entre les L2

La fragmentation de la liquidité se produit lorsque les mêmes types d’actifs numériques sont répartis sur différentes solutions L2, chacune avec ses propres pools de liquidité. Cela signifie qu’au lieu d’avoir un pool de liquidité centralisé et consolidé sur une seule plateforme, les liquidités sont réparties entre plusieurs L2, telles qu’Arbitrum, Optimism, Polygon, et d’autres.

"La liquidité des tokens est fractionnée entre plein de L2 et l’utilisateur ne sait pas forcément trouver sur quelle L2 la liquidité est meilleure pour chaque token. Une solution permettant d'agréger toutes les liquidités permettrait de lever un gros frein à l’adoption de la finance décentralisée (DeFi) des L2", soulève Jimmy Ragosa.

"Les différents écosystèmes L2 travaillent sur leur couche d’interopérabilité pour y remédier (tel que le projet AggLayer de Polygon par exemple), mais la plupart du temps, ces couches ne régleront le problème qu’entre L2 utilisant le même socle technologique", pointe-t-il. "Il existe d’autres initiatives plus indépendantes telles que LayerZero, NodeKit, AltLayer et autres, tandis que la communauté Ethereum cherche aussi à créer un protocole similaire (sans token) sous forme de bien public, mais c’est bien sûr plus long à coordonner et plus dur à financer", précise-t-il.

2) Améliorer l’expérience utilisateur liée à la multiplication des L2

Les L2 se heurtent à une certaine complexité lorsqu’on en utilise plusieurs en même temps, ce qui fait notamment le succès des L1 monolithiques comme Solana qui ont l’avantage de tout centraliser au même endroit. Néanmoins, il est possible de fluidifier le processus.

"Ça peut se faire à deux niveaux : un protocole d’abstraction tel que Socket qui va permettre aux développeurs de créer des applis qui s’affranchissent des barrières entre L2 ou des améliorations des outils existants tels que les wallets et échanges DeFi qui peuvent abstraire cette difficulté en la cachant dans l’interface", indique Jimmy Ragosa. "Mais ce n’est pas une solution miracle : il reste utile pour un utilisateur de savoir où sont stockés ses fonds car les L2 ne fournissent pas toutes le même niveau de sécurité", prévient-il.

3) Hériter entièrement de la sécurité de la L1 Ethereum

Les L2 Ethereum sont conçues pour hériter de la sécurité de la L1, mais elles introduisent également de nouveaux composants et mécanismes qui peuvent être des sources potentielles de vulnérabilités. Bien que les L2 aient fait des progrès significatifs en termes de sécurité, elles ne sont pas encore totalement équivalentes à la L1 en termes de décentralisation et de maturité.

"L’une des conditions de réussite des L2 sera de devenir des rollups de Stage 2 (selon la méthodologie de L2Beat)", déclare Jimmy Ragosa. À ce jour, Arbitrum et Optimism sont les plus avancés en Stage 1. "Lorsque cette étape sera atteinte, on pourra dire que n’importe quel token ou smart contract de ces L2 hérite des mêmes conditions de sécurité que sur Ethereum", insiste-t-il.

On parle ici des systèmes de preuve de séquençage des transactions, la possibilité de retirer ses fonds à tout moment même en cas de crise, le fait qu’aucun groupe d’acteurs ne peut exercer un contrôle centralisé. Selon Jimmy Ragosa, les premières transitions projets en Stage 2 auront lieu d’ici deux à trois ans.

Quels sont les projets les mieux positionnés ?

Arbitrum (lire notre analyse) s’affirme incontestablement comme l’acteur leader des L2 en termes de valeur totale relevée sur la blockchain. Celle-ci est d’environ 17 milliards de dollars, ce qui représente une part de marché de 40%.

Arbitrum peut s’appuyer sur Orbit, une suite d’outils et de services basée sur le socle technologique d’Arbitrum qui permet aux développeurs de créer et de déployer leurs propres solutions de scalabilité personnalisées. Cela inclut la possibilité de lancer des chaînes latérales (sidechains) et des rollups spécifiques à des applications ou à des besoins particuliers.

À ce jeu-là, son concurrent Optimism semble plus avancé grâce à sa solution OP Stack (mais sa TVL n’est "que" de 6,8 milliards de dollars).

On peut également retenir Base, deuxième plus grosse TVL avec 7,4 milliards, qui est justement développé par Coinbase sur l’OP Stack. "Coinbase est probablement la meilleure rampe d’onboarding du monde, ce qui bénéficie forcément à Base", souligne Jimmy Ragosa.

Polygon (lire notre analyse) est également un projet qui pourrait creuser son sillon grâce à AggLayer, sa solution présentée comme une réponse à la fragmentation de la liquidité engendrée par la multiplication des layers 2 d'Ethereum.

"Il est également pertinent d'évoquer les solutions d'infrastructure dites intermédiaires, comme Celestia (lire notre analyse) et EigenDA, qui prennent en charge la Data Availability pour le compte des L2 et qui permettent de faire chuter les coûts", remarque Stanislas Barthélémi. "Tout comme les solutions de restaking de type EigenLayer (lire notre analyse) pour créer une décentralisation au niveau des séquenceurs et des bridges trustless", indique-t-il.

Quels sont les projets plus en retrait ?

"On peut citer Mantle, Blast, Linea ou Mode (lire notre analyse) qui n’ont pas vraiment de distinction claire ni d’écosystème fort", souligne Stanislas Barthélémi. De nombreux projets ont capitalisé sur un futur airdrop de leurs tokens de gouvernance, ce qui a attiré de la liquidité momentanément, mais cela ne constitue pas un gage d’adoption à long terme. "Un smart contract avec un système de points en vue d’un airdrop et d’une éventuelle L2 n’en font pas un bon projet avec des sous-jacents techniques assez solides", prévient-il.

"Blast a du succès, mais cela est principalement dû à ses incitations financières et non à son équipe de développement", indique Jimmy Ragosa. "Ça peut fonctionner à court terme, mais rarement plus", assure-t-il. D’une manière générale, les ZK Rollups ont encore beaucoup de chemin à parcourir avant de dépasser les Optimistic Rollups. "Linea, Starknet ou Polygon ZkEVM sont plutôt des outsiders pour l’instant", complète Jimmy Ragosa.

Optimistic vs. ZK Rollups : où en est la bataille ?

Les Optimistic Rollups et les Zero-Knowledge Rollups (ZK Rollups) sont deux types de technologies de L2 sur Ethereum. Les Optimistic Rollups (Arbitrum, Optimism, etc.) supposent que toutes les transactions sont validées par défaut et utilisent des mécanismes de preuve de fraude pour vérifier les transactions contestées, offrant une compatibilité complète avec l'Ethereum Virtual Machine (EVM) mais nécessitant des délais de confirmation plus longs.

En revanche, les ZK Rollups utilisent des preuves cryptographiques succinctes (zk-SNARKs) pour prouver la validité des transactions, assurant des confirmations quasi-instantanées et une sécurité accrue, bien que techniquement plus complexes à développer et souvent moins compatibles avec l'EVM. À long terme, les ZK Rollups sont considérés comme plus sécurisés et efficaces, mais leur adoption est freinée par des défis techniques.

"Les Optimistic Rollups possèdent une longueur d’avance manifeste de par leur facilité d’utilisation", confirme Stanislas Barthélémi. "Les frais plus bas et la compatibilité EVM leur ont permis de bénéficier d’une adoption bien plus importante que les ZK Rollups, ce qui se traduit également dans leur plus grande TVL", juge de son côté Jimmy Ragosa.

Si les ZK Rollups sont encore en retrait en raison de la complexité de leur développement, "ils demeurent néanmoins la proposition technique la plus intéressante sur le papier. Le end game de Vitalik est la combinaison rollup et des preuves zk-SNARKs", insiste Stanislas Barthélémi. "À long terme, les ZK Rollups seront technologiquement supérieurs aux Optimistic sur tous les points, c’est indéniable, il est donc facile de penser qu’ils seront gagnants à la fin", note Jimmy Ragosa.

Faut-il donc estimer que des projets comme Linea, Starknet (lire notre analyse) ou ZkSync (lire notre analyse) remporteront forcément la mise face à Arbitrum ou Optimism ?

"Ça n’est pas du tout garanti", temporise Jimmy Ragosa. "L’avance en termes d’adoption et de maturité pourrait permettre aux développeurs d’Optimistic de couper l’herbe sous le pied des ZK Rollups en adoptant leur technologie pour leur propre rollup dès que les zk-SNARKs deviendront matures et ainsi, conserver leur avance d’adoption", anticipe-t-il.

N’y a-t-il pas trop de L2 ?

C’est une question que l’on est en droit de se poser : 57 projets de L2 sont recensés sur L2Beat. Tous ne se valent pas et ne sont pas aussi avancés, mais on se demande s’il y aura une place pour tout le monde.

"Pourquoi créer une énième solution différente alors que les capacités maximales ne sont pas encore atteintes ou que la différenciation est quasi inexistante ?", questionne Stanislas Barthélémi.

"L’histoire se répète, car on se demandait déjà par le passé s’il n’y avait pas trop de L1 pour le marché", sourit Jimmy Ragosa. "C’est inhérent aux environnements sans permission : on constate une surabondance de nouveaux projets dès lors qu’il a été démontré qu’une poignée d’entre eux sont rentables", souffle-t-il. "Le scénario est toujours le même : les premiers projets sont un peu trop en avance et certains d’entre eux tombent dans l’oubli, puis on observe une avalanche de nouvelles initiatives lorsque 4 ou 5 commencent à avoir du succès", explique-t-il. "Le marché devrait amener une consolidation autour de moins d’une dizaine de projets sérieux avec un minimum d’adoption", prophétise Jimmy Ragosa.

La profusion de L2 stimule l’innovation et le marché devrait trancher afin de faire émerger les meilleurs choix technologiques. C’est donc un "mal nécessaire".

Y a-t-il une compétition entre les L2 ETH et les L1 de type Solana ?

On peut le penser, car les nombreux L1 de type Solana (lire notre analyse) ou Sui (lire notre analyse) peuvent difficilement être comparés à Ethereum sur le plan de la sécurité et de la décentralisation, les caractéristiques les plus importantes pour un L1.

"La question de la compétition entre les L1 monolithiques (Solana, Sui, etc.) et modulaires (Ethereum, Cosmos, etc.) ne se pose plus", souligne Jimmy Ragosa. "Les L1 comme Solana sont maintenant en compétition avec les L2 d’Ethereum, car elles ont choisi de se concentrer sur les mêmes objectifs de scalabilité et de frais minimes en sacrifiant un peu leur décentralisation et leur résistance à la censure", explique-t-il.

"Bien que chaque camp ait ses avantages (meilleure expérience utilisateur et adoption pour les L1 alternatifs, contre de meilleures roadmaps et propriétés de sécurité pour les L2), je pense que les L2 d’Ethereum auront plus de chances de s’améliorer sur leurs points faibles que les L1", indique Jimmy Ragosa.

"Ça ne veut pas dire que toutes les L1 vont disparaître, mais chacune devra trouver sa place", temporise Stanislas Barthélémi. "Solana est en train de se spécialiser dans les memecoins et les transferts de stablecoins, tandis qu’Ethereum et ses extensions s’imposent dans la majeure partie des cas d’usage DeFi car ils nécessitent plus de sécurité", abonde-t-il. "Cette compétition s’incarne dans le choix de L1 de se transformer en L2 Ethereum pour trouver leur place dans le marché, comme Mantle, Celo ou OKX", conclut Stanislas Barthélémi.