Qu'est-ce que la couche 0 ?

La couche 0 (Layer Zero Blockchain) est une infrastructure fondamentale construite en dessous de la couche 1, qui sert de couche encore plus fondamentale. Son objectif est d'améliorer l'évolutivité, l'interopérabilité et la spécialisation des différentes blockchains.

Actuellement, diverses applications multi-chaînes expérimentent différentes architectures pour atteindre cet objectif de couche 0. Cet article explore trois exemples concrets de couche 0, ainsi que deux projets basés sur la couche 0 et bénéficiant des avantages de l'écosystème de couche 0.

Récapitulatif de la couche 1 à la couche 3

Couche 1 : La couche 1 est la blockchain de base pour l'interaction et la distribution des données. Les exemples incluent Bitcoin, Ethereum, BNB Chain, etc.

Couche 2 : La couche 2 est un protocole construit au-dessus de la couche 1, dans le but d'améliorer les performances et le débit de la blockchain. Les transactions de la couche 1 peuvent être traitées par une couche 2 supplémentaire, les résultats finalisés étant renvoyés à la couche 1 sous-jacente pour une conservation permanente. Les solutions de mise à l'échelle de couche 2 visent à réduire la charge qui pèse sur la blockchain de base, à augmenter la vitesse de traitement et à résoudre les problèmes d'évolutivité. En interagissant avec la couche 1, les blockchains peuvent devenir évolutives sans compromettre la sécurité. Vous trouverez plus d'informations sur la couche 2 dans un précédent article de Gate Learn.

Couche 3 : La couche 3 s'appuie sur la couche 2 pour offrir encore plus d'évolutivité et de personnalisation. Il est couramment utilisé pour les projets nécessitant de fréquentes interactions en chaîne, ce qui permet aux développeurs de déployer des chaînes de jeux en couche 3 en fonction de leurs besoins. Cela répond à des projets de jeux DApp spécifiques nécessitant des interactions en chaîne à haute fréquence ou une meilleure expérience de portefeuille utilisateur. Vous trouverez plus d'informations sur la couche 3 dans un précédent article de Gate Learn.

Applications de la couche 0 : prendre l'exemple de Polkadot

Utilisons Polkadot pour examiner le fonctionnement de l'infrastructure de couche 0 et ses avantages.

Le Layer 0 de Polkadot fonctionne comme suit :

La chaîne de relais est la principale chaîne qui assure la sécurité des parachains. Ces parachains, qui fonctionnent comme des chaînes latérales de couche 1, sont dédiées à des applications spécifiques. De plus, il existe un protocole de couche réseau pour transmettre des messages à consensus croisé (XCM). Cela améliore la communication entre les systèmes de consensus, renforçant ainsi l'interopérabilité.

Source : Polkadot Blog

Les avantages du design de la Parachaine (chaîne parallèle) de Polkadot

Selon le document officiel de Polkadot, les principaux avantages du design de la parachaïne sont les suivants :

• Évolutivité : La chaîne de relais se concentre sur la messagerie et la sécurité, permettant aux parachains d'être des solutions évolutives sans avoir à gérer l'exécution intelligente des contrats. Cette structure apporte également plus de flexibilité et d'évolutivité aux parachains, car elles peuvent être personnalisées et optimisées pour des applications ou des cas d'utilisation spécifiques sans être limitées par des contrats intelligents.
• Spécialisation : Polkadot lui-même se concentre uniquement sur son travail de base en tant que Layer 0. Alors que les autres blockchains de niveau 1 doivent trouver un équilibre en termes de sécurité et utiliser des DApps pour se développer, Polkadot et ses blockchains dédiées (parachains) peuvent travailler ensemble.
• Interopérabilité : étant donné que toutes les parachains sont construites sur un framework appelé Substrate et connectées à l'architecture de Polkadot, elles peuvent communiquer, échanger des actifs et établir de riches interactions et connexions entre chaînes de manière native. Le format de message Polkadot au-dessus de XCM permet aux parachains d'interagir entre eux sans passer par la chaîne de relais, par exemple en partageant des actifs.

Projets de niveau 1 sur l'écosystème Polkadot

Les projets de parachain de couche 1 les plus représentatifs de l'écosystème Polkadot sont ceux qui ont remporté le premier tour des enchères de machines à sous. Ils se développent depuis longtemps et bénéficient d'un plus grand consensus au sein de la communauté. Voici trois projets de couche 1 dans l'ordre de leur taille TVL actuelle.

Astar
Astar Network (anciennement Plasm) est la plateforme de contrats intelligents la plus populaire au Japon. En tant que couche 0, la chaîne de relais de Polkadot ne prend pas en charge le développement et le déploiement de contrats intelligents. Astar comble parfaitement cette lacune en proposant les solutions de contrats intelligents Wasm (WebAssembly) et EVM. Astar est ainsi la première parachain de l'écosystème Polkadot à prendre en charge l'écosystème Ethereum, y compris des solutions de mise à l'échelle de couche 2 comme OVM (Optimistic Virtual Machine).

Pour attirer les développeurs dans son écosystème, Astar Network a mis en place un programme de jalonnement DApp. Au sein du réseau Astar, une partie des jetons inflationnistes créés à chaque nouveau bloc sont alloués au jalonnement DApp. Les récompenses de ce processus de jalonnement sont ensuite distribuées aux développeurs et aux stakers de DApp.

Astar est construit sur Polkadot comme suit : il utilise la chaîne de relais de Polkadot pour gérer l'interopérabilité entre les chaînes, le stockage des données et la vérification des transactions, tandis que la couche EVM est chargée de l'exécution des contrats intelligents et est compatible avec Ethereum, permettant aux développeurs de créer et de déployer des dApps.

Moonbeam Moonbeam est un pont Ethereum principalement utilisé pour intégrer des contrats intelligents écrits en Solidity sur Ethereum, avec des modifications mineures apportées à la chaîne Moonbeam. Cela permet une interopérabilité entre les chaînes avec la chaîne de relais et l'ensemble de l'écosystème Polkadot. En 2020, le célèbre service DeFi SushiSwap a lancé une agence sur Moonbeam. En 2022, l'USDT Polkadot natif a été lancé sur Moonbeam.

Le réseau de test du système Polkadot est Kusama. Le flux de travail typique des développeurs consiste à utiliser d'abord Moonriver sur le réseau de test de Kusama (les fonctions de Moonriver sont similaires à celles de Moonbeam). Il s'agit d'un projet précurseur (sur Kusama) qui vise à tester et à vérifier les contrats intelligents, puis à envoyer le code à Moonbeam sur Polkadot. Moonbeam peut exécuter des instances EVM sur la chaîne Polkadot et prend en charge la norme ERC-20 et le protocole DOT.

Acala
Acala est une plateforme de services financiers basée sur le réseau Polkadot qui propose trois services principaux : AcalaSwap (un teneur de marché automatisé pour l'échange de pièces, où les fournisseurs de liquidités peuvent ouvrir des pools pour injecter des liquidités et percevoir des frais de transaction), Honzon (un protocole de stablecoin) et Homa (un protocole de jalonnement liquide). Acala est considérée comme le hub DeFi de Polkadot et est compatible avec Ethereum, ce qui permet aux développeurs de migrer facilement leurs projets DeFi d'Ethereum vers le réseau Acala. Il dispose d'un système à double jeton, y compris le stablecoin décentralisé natif (AuSD) et l'ACA (le jeton de gouvernance du réseau Acala). Les trois services principaux susmentionnés peuvent répondre aux besoins en matière de garanties parachaines, de création de liquidités inter-chaînes, de garanties d'actifs multichaînes et d'émission du stablecoin algorithmique AuSD.

Progrès et limites de la livraison de Polkadot

La sortie de la version finale de Polkadot 1.0 étant prévue pour juillet 2023, cela signifie que les fonctionnalités de la chaîne de relais Polkadot ont été fournies. À long terme, Polkadot vise à devenir un écosystème plus général, générant, utilisant et vendant de l'espace de stockage (c'est-à-dire Polkadot's Coretime).

Voici quelques données actuelles concernant l'écosystème Polkadot : 1. Il existe plus de 580 projets d'écosystème, dont plus de 90 parachains, plus de 300 Dapps et plus de 190 blockchains basés sur Substrate. 2. Les projets les plus cruciaux de la parachain actuelle sont liés au lancement et au déploiement de pièces stables centralisées Tether (USDT) et Circle (USDC), avec jusqu'à 250 millions de dollars américains dans l'Asset Hub de Polkadot. 3. L'ensemble de l'écosystème compte près de 2 000 développeurs actifs par mois et 83 000 utilisateurs actifs par mois.

De plus, en ce qui concerne l'interopérabilité et les applications de bridge inter-chaînes, le Bridge Hub et la chaîne Identity, Asset Hub et Collectives sont des infrastructures remarquables de l'écosystème Polkadot. En décembre 2023, le pont sans confiance Snowbridge a été déployé dans l'environnement de production de l'Asset Hub et du Bridge Hub après un audit de sécurité, et devrait être activé début 2024. La méthode de cryptage sous-jacente du pont inter-chaînes Trustless est un protocole de cryptage spécial développé en interne par l'équipe de recherche de la Web3 Foundation. Ils sont intégrés à XCM et permettent toute interaction contractuelle, qui pourra être utilisée pour de futures solutions avec Ethereum et le réseau Moonbeam. La fonctionnalité Trustless améliore l'évolutivité et l'efficacité, mais la limite réside dans l'affaiblissement de la sécurité sous-jacente du réseau.

Projet de couche 0 avec des objectifs similaires : Cosmos

Comme Polkadot, Cosmos est l'un des premiers projets à proposer de créer un écosystème inter-chaînes avec une vision de couche 0 similaire. Selon le livre blanc Cosmos, l'écosystème Cosmos peut assurer l'interopérabilité entre les blockchains, avec des actifs qui peuvent être émis et contrôlés par différents validateurs, mais qui peuvent être déplacés et échangés de manière fluide entre les blockchains sans avoir recours à des tiers de confiance.

Les avantages de l'écosystème Cosmos

Tendermint Core : Cosmos compte de nombreuses régions (zones), qui sont toutes prises en charge par Tendermint Core, un moteur de consensus sécurisé et performant capable de supprimer les comportements malveillants. L'algorithme de consensus BFT de Tendermint Core est adapté à l'extension des blockchains publiques Proof of Stake (PoS). Les blockchains utilisant d'autres modèles consensuels, notamment Ethereum et Proof of Work de Bitcoin, peuvent se connecter au réseau Cosmos via des zones adaptatrices. En raison de divergences philosophiques avec le fondateur Jae Kwon, Tendermint a ensuite été rebaptisé Ignite. Cela s'est traduit par une scission en deux entités, Kwon étant PDG de l'autre entité, NewTenderMint.

Cosmos Hub : La première zone de Cosmos s'appelle Cosmos Hub. Cosmos Hub est un réseau blockchain Proof of Stake (PoS) multi-actifs régi par un mécanisme simple qui lui permet de s'adapter et de le mettre à niveau. De plus, Cosmos Hub peut s'étendre en connectant d'autres zones. Cosmos Hub est responsable de tous les transferts de jetons entre les zones et suit l'offre totale de jetons. Chaque hub isole les risques de chaque zone. Tout le monde peut connecter de nouvelles zones au Cosmos Hub. Les zones permettent donc une compatibilité future avec les nouvelles solutions technologiques de la blockchain.

Protocole inter-chaînes IBC : Les hubs et les zones du réseau Cosmos communiquent via le protocole IBC. Le protocole IBC est un protocole virtuel utilisé pour transmettre les données de la blockchain, similaire aux protocoles UDP ou TCP du réseau Web2.

Outre le moteur de consensus, Tendermint Core, la zone initiale de Cosmos, à savoir Cosmos Hub, et le protocole inter-chaînes IBC, le framework de développement du SDK Cosmos joue également un rôle. Ensemble, ces infrastructures forment l'écosystème Cosmos.

Projets de niveau 1 sur l'écosystème Cosmos

Actuellement, les données de Coingecko indiquent que 10 projets se situent dans les 100 meilleures capitalisations boursières de l'écosystème Cosmos, avec plus de 260 projets construits au sein de l'écosystème. La technologie Cosmos a donné naissance à de nombreux projets ambitieux. Cela peut être attribué aux différentes voies de développement technologique choisies par Polkadot et Cosmos. Polkadot garantit la sécurité en concevant des chaînes de relais et des parachains, alors que le Cosmos Hub ne gère pas l'échange de messages en chaîne ni la sécurité. Comme indiqué dans un précédent article de Gate Learn, l'écosystème Cosmos ressemble à une structure de réseau radiatif. Chaque chaîne d'applications gère sa sécurité, offrant ainsi plus de flexibilité et d'autonomie aux projets DeFi au sein de l'écosystème Cosmos.

Injective
Injective est une blockchain d'interopérabilité modulaire prête à l'emploi qui permet de créer des carnets d'ordres entièrement décentralisés, des marchés de prédiction ou d'autres DApps de services financiers en chaîne. Construit à l'aide du SDK Cosmos, Injective peut implémenter des transactions instantanées grâce au framework de consensus de preuve d'enjeu de Tendermint.

Pour des raisons d'interopérabilité, Injective permet des transactions inter-chaînes fluides entre Ethereum, Moonbeam, CosmosHub et d'autres chaînes supportant l'IBC, ainsi qu'entre Solana, Avalanche et d'autres chaînes intégrées à Wormhole. Comme Injective prend en charge les transactions inter-chaînes avec Ethereum et toutes les chaînes supportant l'IBC, cela signifie que les jetons créés sur Injective peuvent apparaître sur plusieurs réseaux par défaut.

En ce qui concerne la compatibilité des écosystèmes inter-chaînes, Injective soutient CosmWasm, un nouveau type de plateforme de contrats intelligents conçue pour l'écosystème Cosmos. Cela signifie que les développeurs peuvent facilement lancer leur application DApp pilotée par des contrats intelligents sur Injective. Les contrats intelligents exécutés sur d'autres chaînes prenant en charge CosmWasm peuvent également migrer facilement vers Injective.

Cronos
Cronos est une blockchain de couche 1 compatible avec Ethereum, créée à l'aide du SDK Cosmos. Crypto.com a initialement utilisé la chaîne publique open source Cronos.org pour proposer des services financiers. L'équipe du projet a ensuite développé Cronos, une blockchain fonctionnant en parallèle, afin d'élargir l'utilisation de DeFi, de NFT et de GameFi dans des secteurs spécifiques. La création de cette nouvelle chaîne a également rendu le déploiement de dApps et de contrats intelligents plus abordable et a contribué à réduire les émissions de carbone.

Cronos est compatible avec EVM et Solidity, et tous les outils EVM sont facilement disponibles. En outre, il existe Cronos Play, une suite d'outils de développement conçue pour les développeurs de jeux Web, Unity, Unreal et C++. Ces outils peuvent être utilisés pour développer facilement des projets GameFi.

La caractéristique la plus unique de Cronos est le support direct de Crypto.com : Le programme de subventions pour l'écosystème de Cronos, un plan visant à soutenir les premiers projets de Cronos en guidant le développement initial du produit et en fournissant une assistance technique. En outre, il existe le Cronos Accelerator, un plan destiné aux développeurs potentiels de DApp.

Celestia
Celestia est un projet remarquable dans la course à la disponibilité des données. Il s'agit d'un réseau modulaire qui se concentre sur les commandes de transactions et la vérification de la disponibilité des données publiées.

Celestia utilise la technologie DAS (Data Availability Sampling), qui permet de prélever des échantillons de manière aléatoire sur différents segments de blocs à plusieurs reprises. Chaque échantillonnage réussi renforcera la confiance dans la disponibilité des données et dans la validité du bloc. De plus, cette méthode est évolutive. Au fur et à mesure que de plus en plus de nœuds légers rejoindront le réseau pour échantillonner des données, la taille des blocs augmentera, ce qui permettra d'augmenter le débit. Son innovation technique a attiré 55 millions de dollars de financement en 2022. Ethereum a déclaré vouloir se concentrer sur la disponibilité et la sécurité des données à l'avenir. Par rapport à la couche DA d'Ethereum, Celestia réduit considérablement les coûts liés aux données, ce qui est considéré comme une menace pour Ethereum.

Les limites et l'orientation future de Cosmos

À l'instar de Polkadot, dont les actifs de projet les plus importants sont les pièces stables (250 millions de dollars américains), le succès de Cosmos en 2022 est dû en grande partie au déploiement du stablecoin UST de Terra sur la blockchain Cosmos. À l'époque, l'UST était la quatrième plus grande monnaie stable en termes de valeur de marché. Cependant, la spirale mortelle du découplage de Terra en mai 2022 a mis Cosmos à rude épreuve, entraînant une chute significative du cours des jetons ATOM.

Par la suite, Cosmos a commencé à se concentrer sur la modularité. Actuellement, le réseau bifurqué de Cosmos Hub, AtomOne, devrait lancer son réseau principal le 27 février 2024. Cet événement a été provoqué par le mécontentement du fondateur Jae Kwon face à la faible marge avec laquelle la proposition de taux d'inflation symbolique ATOM a été adoptée, ce qui l'a amené à proposer un fork.

Cela révèle au moins trois problèmes majeurs liés à Cosmos :

• Centralisation : Outre la capacité des fondateurs à contrer les propositions de la communauté par le biais de forks, le coefficient de Satoshi (indiquant le degré de centralisation) des opérateurs de nœuds (comme l'opérateur de validation individuel Chainflow) et des stake pools tels que LIDO indiquait que Cosmos avait un score de 7, Ethereum 2, Solana 20 et Polkadot 92 (au moment de la rédaction de cet article), ce qui montre que l'écosystème Cosmos est relativement centralisé.
• Taux d'inflation et coûts de sécurité du réseau élevés : Dans un premier temps, une étude menée par Blockworks Research a montré que le jeton $ATOM de Cosmos avait un taux d'inflation élevé. Cela signifie que la tokenomique n'est pas durable et a une incidence sur le coût que Cosmos paie pour la sécurité des réseaux, ce qui a incité l'équipe à proposer des propositions connexes.
• Gouvernance fragmentée de l'écosystème et liquidité symbolique : le premier est illustré par le fait que Tendermint a été renommé et scindé, ce qui risque de semer la confusion dans l'écosystème. Ce dernier a une incidence sur l'expérience utilisateur et, par la suite, sur l'adoption de Cosmos.

Quelle est l'orientation future du développement de l'écosystème Cosmos ? Selon l'article de Billy Rennekamp, responsable de Cosmos Hub, publié par l' AMA, les fonctionnalités à venir de Cosmos Hub incluent la mise à niveau de Vega, les nouveaux modules AuthZ et FeeGrant, ainsi que la mise à jour de la stabilité et de la sécurité du réseau. De plus, la fonction de routage des paquets IBS sera introduite. Gravity DEX et Emeris marquent le développement de l'écosystème Cosmos, mais ont également suscité des discussions sur la crédibilité et l'équilibre de l'écosystème. La mise en œuvre de la sécurité inter-chaînes et des fonctions ATOM renforcera encore la valeur et la sécurité de Cosmos Hub. Dans le même temps, les projets NFT et IRISnet en cours sur Cosmos apporteront également plus d'applications et de valeur à l'écosystème. Ces améliorations et fonctionnalités amélioreront l'expérience utilisateur et devraient favoriser le développement et l'adoption de l'écosystème Cosmos.

Conclusion et perspectives

Le terme Layer 0 s'est fait connaître très tôt, en grande partie grâce à l'évangélisation de Gavin Wood et à son utilisation sur le blog Polkadot Parachain. Cependant, dans le tour d' horizon de fin d'année de Polkadot pour 2023, Polkadot et Layer 0 ne sont plus abordés ensemble. C'est peut-être parce que Polkadot et Cosmos ont rencontré des problèmes similaires dans le développement de leur écosystème :

Hormis la volonté d'Ethereum d'intégrer Polkadot à son protocole, les autres réseaux de couche 1 semblent moins enclins à lui emboîter le pas. De même, la sécurité du réseau Cosmos est garantie par son jeton natif, ATOM. En fin de compte, tout le monde veut acquérir plus de jetons de couche 1 pour augmenter les interactions en chaîne. La sécurité du réseau dépend de la distribution des séquenceurs. Redéfinir ces rôles (par exemple, XAI résout le problème des incitations à l'authentification via les nœuds Sentry) et développer une infrastructure modulaire et composable au sein d'écosystèmes inter-chaînes sont de véritables défis auxquels la piste de couche 0 sera confrontée en 2024. Si Polkadot et Cosmos ne parviennent pas à apporter de solutions satisfaisantes à ces défis, la solution ne s'appellera peut-être pas Layer 0, mais autre chose.

L'avenir des protocoles inter-chaînes universels
D'autres projets participent également à la course inter-chaînes. Par exemple, Wormhole est un protocole inter-chaînes qui facilite la messagerie universelle entre les blockchains. Ce n'est pas une blockchain en soi, ni un pont symbolique. Il fournit plutôt des outils pour créer des échanges inter-chaînes, mettre en œuvre la gouvernance des NFT et créer des jeux inter-chaînes.

Un autre protocole inter-chaînes similaire est LayerZero, qui utilise des nœuds ultra légers (ULN), et son design est assez similaire à celui de Wormhole. Le PDG de LayerZero pense que le fonctionnement de systèmes tels que Wormhole consiste à placer des composants de contrôle dans le « système », et que seuls des administrateurs de confiance peuvent les mettre à niveau (ce qui nécessite un multisig 13/19). LayerZero utilise également des clés externes pour gérer les paramètres des DApps et compte sur les gestionnaires de clés pour qu'ils n'agissent pas de manière malveillante. La différence, c'est que la DApp de Wormhole n'a aucun contrôle et ne peut empêcher le « système » de forcer les mises à niveau et de modifier le protocole de transmission des messages sous-jacent. LayerZero permet à chaque DApp de choisir un ensemble de paramètres de sécurité immuables. Cela signifie que LayerZero, en tant qu'infrastructure clé, est immuable, open source et appartient toujours à l'utilisateur.

Outre le protocole Light Node développé par Polkadot et le protocole inter-chaînes IBC de Cosmos, cette course verra probablement apparaître d'autres protocoles inter-chaînes universels, tels que Wormhole et LayerZero à l'avenir, proposant des solutions plus efficaces, flexibles et sécurisées.