Les blockchains de couche 2 constituent une partie importante de l’écosystème Ethereum. Ils sont conçus pour intégrer de nouveaux utilisateurs et permettre l’adoption massive de la technologie blockchain. Mais comment les blockchains de couche 2 rendent-elles cela possible ? Et pourquoi les transactions sont-elles moins chères et plus rapides sur les L2 ? Ce guide explique tout sur les solutions de mise à l’échelle de couche 2.
Qu’est-ce qu’une couche 2 dans la blockchain ?
La définition de la couche 2
Un réseau de couche 2 est une blockchain secondaire qui vit à l’intérieur d’un autre réseau appelé couche 1. Il traite et exécute les transactions en dehors de la chaîne principale et envoie les résultats à la chaîne de couche 1.
Les blockchains de couche 2 sont également connues sous le nom de solutions de couche 2 car elles résolvent les problèmes d’évolutivité.
Pourquoi les blockchains ont besoin de solutions de couche 2
Les blockchains de couche 1 comme Ethereum ont des limites d’évolutivité. Ils ont besoin de blockchains de couche 2 pour gérer plus de transactions par seconde (TPS) et réduire les frais de gaz.
Ils accélèrent également l’adoption des crypto-monnaies et des applications décentralisées (dApps).
La relation entre la couche 1 et la couche 2
La couche 1 est la chaîne de base qui assure la sécurité et le consensus. La couche 2 gère des milliers de transactions rapidement et à moindre coût, mais elle s’appuie toujours sur une blockchain de couche 1 pour tout vérifier et finaliser.
Comment fonctionne une couche 2 ?
Traitement hors chaîne et règlement en chaîne
Les blockchains de couche 2 sont compatibles avec Ethereum. Les utilisateurs peuvent envoyer et recevoir des jetons ou interagir avec des contrats intelligents sur ceux-ci. Un L2 utilise un mécanisme différent pour calculer et traiter les transactions hors chaîne, ce qui le rend hautement évolutif.
Ensuite, les L2 regroupent les transactions et les envoient à la couche de base. Cette étape dépend du type de solution de couche 2 utilisée. Certaines solutions envoient une preuve cryptographique à la couche de base. D’autres supposent que toutes les transactions sont valides.
Enfin, les L2 envoient les données à L1 via un contrat intelligent. La couche de base résout tous les litiges et ajoute les transactions valides au bloc suivant.
Sécurité héritée de la couche de base
Les solutions de couche 2 héritent de leur sécurité d’Ethereum. De telles solutions disposent d’un contrat intelligent déployé sur la couche 1. D’autres L2 s’appuient sur un pont pour communiquer. Le contrat intelligent reçoit les soldes finaux et l’état du réseau L2. La couche de base vérifie ensuite les données soumises via des mécanismes de preuves ou de contestation.
Étant donné que les transactions de couche 2 se déroulent hors chaîne, Ethereum devient la source ultime de vérité en raison de son mécanisme de consensus et de son immuabilité. Toutes les preuves de fraude, de validité ou d’engagement d’État soumises par les réseaux L2 sont finalement finalisées sur la couche de base. Cela atténue tout comportement malveillant qui se produit sur les réseaux L2.
Vitesse de transaction et réduction des coûts
Les transactions sur les réseaux L2 sont rapides et bon marché. Ces réseaux secondaires sont excellents pour les traders fréquents. Les transactions sur les réseaux de couche 2 sont traitées rapidement car elles passent par un séquenceur. Un séquenceur est un serveur ou un cluster de serveurs qui traite les transactions. Il peut être centralisé ou décentralisé et peut être exploité par des particuliers, des entreprises ou des opérateurs tiers.
Les transactions sur les réseaux L2 sont bon marché car le séquenceur regroupe les transactions et les envoie à la couche de base en une seule transaction. Cette approche répartit les frais de gaz d’une transaction de couche de base entre les utilisateurs L2, ce qui réduit considérablement les frais de gaz.
Types de solutions de couche 2
Rollups (rollups optimistes, ZK-Rollups)
Les cumuls sont un moyen de regrouper des centaines de transactions sur les réseaux de couche 2 en une seule transaction sur la couche 1. Il existe deux types de cumuls L2 :
- Cumuls optimistes
- Cumuls de preuve sans connaissance (ZK).
Les deux types regroupent les transactions de couche 2, mais ils interagissent différemment avec la couche de base.
Cumuls optimistes
Les cumuls optimistes exécutent des transactions hors chaîne et envoient les données à la couche de base via des données d’appel ou des blobs. Cette approche suppose que toutes les transactions sont valides, d’où son nom. Les Optimistic Rollups compressent également les données de transaction avant de les envoyer à Ethereum pour réduire les coûts.
Lorsque le contrat intelligent d’Ethereum reçoit des données de transaction, n’importe qui peut contester cette hypothèse optimiste en utilisant des preuves de fraude dans une fenêtre de litige spécifique. Ethereum adopte essentiellement une approche « innocent jusqu’à preuve du contraire » lorsqu’il s’agit de cumuls optimistes.
Cette fenêtre de litige varie et dépend de la solution de couche 2. Et les personnes qui contestent cette hypothèse sont les participants d’Ethereum connus sous le nom de validateurs ou d’observateurs.
Si une preuve de fraude réussit, Ethereum rétablit l’état invalide et le séquenceur malveillant est pénalisé en perdant sa garantie ETH mise en jeu. L’état correct est ensuite appliqué à la couche de base.
Si aucune preuve de fraude valable n’est présentée pendant la période de contestation, le lot de transactions est considéré comme valide et finalisé sur Ethereum.
ZK-Rollups
Les rollups sans connaissance de cause (ZK-rollups) fonctionnent de la même manière que les rollups optimistes. Ils exécutent des milliers de transactions hors chaîne et soumettent les données à des contrats intelligents qui résident sur la couche de base. Cependant, au lieu de supposer que toutes les transactions sont valides, les ZK-Rollups prouvent que chaque transaction est valide avant de l’envoyer à Ethereum. Ceci est réalisé en générant des preuves cryptographiques, également appelées preuves à connaissance nulle, qui vérifient mathématiquement l’exactitude de l’ensemble du lot.
Les rollups ZK s’appuient sur un opérateur (alias prouveur ou séquenceur) pour traiter les transactions, générer des preuves et les envoyer à Ethereum. Certains rollups s’appuient sur des opérateurs centralisés tandis que d’autres utilisent des prouveurs semi-décentralisés. Les preuves sont vérifiées instantanément, il n’y a donc pas de période de contestation et les utilisateurs accèdent immédiatement à leurs fonds. Une fois la preuve de validité acceptée par le contrat intelligent d’Ethereum, les données de transaction sont ajoutées au prochain bloc confirmé sur la couche de base.
Chaînes d’État
Les canaux d’État sont une manière différente de faire évoluer Ethereum. Un seul canal d’État permet à deux personnes ou plus d’envoyer et de recevoir des jetons, rapidement et à moindre coût, sans règlement en chaîne. Une fois la transaction terminée, ils peuvent soumettre l’état final et le résumé de la transaction à Ethereum.
Une chaîne étatique est peer-to-peer (p2p) et est régie par un contrat intelligent multi-signature. Pour ouvrir un canal public, les pairs doivent verrouiller les fonds dans un contrat intelligent construit sur la couche de base. Les fonds bloqués constituent une garantie pour garantir l’honnêteté et prévenir les litiges. Tout changement d’état est exécuté et validé par ces pairs. Cette approche réduit les frais de gaz, les calculs sur Ethereum et accélère les transactions.
En cas de litige entre les participants, le problème est résolu sur la couche de base, où le dernier état signé peut être appliqué par consensus d’Ethereum.
Les chaînes publiques ont certaines limites. Ils exigent que leurs pairs restent en ligne tout le temps et surveillent la chaîne. De plus, ils ne sont pas conviviaux et il est difficile de surveiller plusieurs canaux simultanément.
Chaînes de plasma
Une chaîne plasma est une chaîne distincte liée à la couche de base, appelée dans ce cas chaîne racine ou chaîne parent. Les chaînes plasma, également appelées chaînes enfants, sont gérées par un contrat intelligent déployé sur la chaîne parent.
Les chaînes plasma traitent et vérifient les transactions hors chaîne, réduisant ainsi les charges de vérification sur Ethereum. Ils s’appuient sur un ou plusieurs opérateurs pour organiser et exécuter les transactions, ce qui les rend plus rapides. Cependant, seul l’état final est périodiquement soumis à Ethereum pour ancrage de sécurité.
Pour utiliser une chaîne Plasma, un utilisateur doit déposer des jetons Ether ou ERC-20 dans un contrat intelligent. L’opérateur crée de nouveaux jetons équivalents aux fonds de l’utilisateur. Pour sortir de la chaîne Plasma, une demande de retrait doit être introduite. Ensuite, la demande est contestée via un système anti-fraude pendant environ 7 jours. Si la contestation échoue, la demande de retrait est approuvée et exécutée. Mais si le défi réussit, l’opérateur est pénalisé.
Bien que les chaînes plasma semblent fonctionner comme des rollups, elles présentent certaines limites. Les longues files d’attente de sortie d’une chaîne Plasma vers Ethereum sont confrontées à un problème critique d’indisponibilité des données. En effet, l’opérateur de la chaîne Plasma stocke les données et ne les soumet à Ethereum que périodiquement. D’un autre côté, les rollups fournissent des données de transaction complètes chaque fois qu’un utilisateur souhaite échanger ou retirer des fonds.
Sidechains (et pourquoi elles diffèrent des vrais L2)
Les sidechains ne sont pas des réseaux de couche 2 ; cependant, ils aident Ethereum à évoluer. Ce sont des blockchains distinctes qui se connectent à Ethereum via un pont. Les sidechains ont des spécifications de bloc et des mécanismes de consensus différents. Ils déshéritent des propriétés de sécurité d’Ethereum et ne publient pas de données de transaction ni de racines d’état sur Ethereum. Cela les rend sujets aux attaques malveillantes et à la centralisation.
Pour atteindre un débit élevé, les sidechains implémentent des tailles de blocs plus grandes et des limites de gaz plus élevées. L’exécution de blocs plus gros avec des temps de traitement rapides nécessite un matériel puissant. Cela rend difficile pour tout le monde d’exécuter un nœud complet, ce qui entraîne une centralisation et des attaques malveillantes.
Les sidechains sont compatibles EVM, ce qui permet aux dApps Ethereum de fonctionner avec un minimum de modifications. Les sidechains interagissent avec Ethereum via un pont, qui est un ensemble de contrats intelligents déployés sur les deux chaînes. Le pont implémente un mécanisme de création et de gravure, permettant aux utilisateurs d’entrer dans une sidechain, d’effectuer des transactions et de revenir à Ethereum.
Projets de couche 2 populaires en 2025
Décision
Arbitrum est un L2 qui utilise des cumuls optimistes pour traiter les transactions hors chaîne et les publier sur Ethereum. Il offre des frais moins élevés aux traders tout en s’appuyant sur la sécurité d’Ethereum.
Arbitrum prend en charge la machine virtuelle Ethereum (EVM), permettant aux développeurs de déployer facilement des contrats intelligents avec un minimum de modifications. Le L2 dispose d’une flotte de produits, notamment Arbitrum One, Arbitrum Nova et Arbitrum Orbit, qui servent les dApps DeFi, de jeux et d’entreprise.
Le coût moyen du gaz par transaction variait entre 0,007 $ et 0,015 $ en juin 2025. L’échange d’un jeton coûte en moyenne 0,30 $ et les transactions sont finalisées en quelques minutes.
Optimisme
Optimism est un L2 compatible Ethereum qui repose sur des cumuls optimistes. Tout comme Arbitrum, Optimism exécute les transactions hors chaîne et envoie les données groupées à Ethereum. Le L2 offre des frais de gaz faibles et un taux TPS élevé.
Optimism est construit avec une pile OP modulaire, qui permet aux développeurs de déployer facilement des contrats intelligents EVM. En 2025, la superchaîne Optimism a traité 2,47 milliards de transactions et sécurisé environ 3,4 milliards de dollars en valeur totale verrouillée (TVL). Le réseau a un temps de blocage moyen de 200 millisecondes.
L’ère zkSync
zkSync Era est une solution de mise à l’échelle de couche 2 pour Ethereum et utilise les cumuls ZK. Cela fonctionne de la même manière que l’Optimisme et l’Arbitrum ; cependant, il est différent et utilise la technologie de cumul ZK. zkSync traite les transactions hors chaîne, prouvant leur validité avant de les envoyer à Ethereum.
La moyenne des transactions quotidiennes sur zkSync est passé de 290 000 au quatrième trimestre 2024 à 1,1 million au premier trimestre 2025. Les frais moyens ont également chuté à 0,03 $ par transaction au premier trimestre 2025. Sur la base des données collectées auprès de zkSync explorateur de blockchainle réseau a traité environ 465 millions de transactions, avec un temps de blocage moyen de 2 à 4 secondes.
StarkNet
StarkNet est un L2 qui utilise des ZK-rollups, ou cumuls de validité, construits sur Ethereum. Le L2 utilise des preuves STARK pour garantir que chaque ensemble de transactions hors chaîne est vérifié avant le règlement sur la couche de base.
À la mi-2025, StarkNet a atteint la décentralisation de phase 1, une étape importante dans un cadre pour les réseaux de déploiement proposé par Vitalik Buterin. Cela signifie que les rollups de StarkNet ont dépassé les seuils techniques et de gouvernance clés, rapprochant ainsi le réseau d’une décentralisation complète.
StarkNet prend en charge les contrats intelligents basés sur le Caire et l’abstraction de compte natif. Les frais de transaction moyens sur StarkNet sont extrêmement bas, autour de 0,0013 $. Le réseau a enregistré plus de 127 TPS fin 2024, avec des temps de confirmation inférieurs à 2 secondes.
Polygone PoS et Polygone zkEVM
Polygon PoS est une sidechain à haut débit. Il est compatible EVM et aide à faire évoluer Ethereum. La sidechain utilise une architecture à double couche et traite les transactions en dehors de la chaîne de base. Il dispose de points de contrôle périodiques assurant le règlement et la sécurité sur Ethereum. Polygon PoS a un débit de transaction d’environ 1 000 TPS et prend en charge des millions d’utilisateurs avec des frais de gaz inférieurs à 0,01 $.
Polygon zkEVM est un réseau L2. Il est entièrement compatible EVM et utilise ZK-Proofs pour vérifier les transactions avant de les publier sur Ethereum. À partir de 2025, Polygon zkEVM traite environ 40 à 50 TPS, avec une capacité maximale atteignant plus de 200 TPS pendant les tests. Les frais moyens de gaz varient entre 0,02 $ et 0,05 $ par transaction, ce qui est environ 90 % moins cher qu’Ethereum.
Avantages des blockchains de couche 2
Frais de transaction réduits
L’un des principaux avantages des blockchains de couche 2 est la réduction des frais de transaction. Lors du marché haussier de 2021, Ethereum a facturé aux utilisateurs des centaines, voire des milliers de dollars en raison de la congestion du réseau. Les réseaux de couche 2 résolvent ce problème en regroupant les transactions et en répartissant le coût d’une seule transaction Ethereum entre de nombreux utilisateurs, ce qui réduit les frais au minimum.
Des vitesses de transaction plus rapides
Les réseaux de couche 2 offrent des transactions quasi instantanées car ils s’appuient sur un séquenceur pour commander et traiter rapidement les transactions. Ethereum, en revanche, met plus de temps à confirmer les transactions en raison de son réseau de validateurs décentralisé.
Évolutivité pour DeFi, NFT et jeux
Les blockchains de couche 2 constituent le terrain de jeu idéal pour que DeFi, NFT et dApps de jeu prospèrent et soient adoptés massivement. Étant donné que les frais de transaction sont négligeables, l’envoi et la réception de pièces ou d’objets en jeu et d’autres types de NFT sont faciles et presque instantanés.
Expérience utilisateur améliorée
Les réseaux L2 offrent une meilleure expérience utilisateur, notamment pour les nouveaux utilisateurs. Ils offrent une latence réduite, des coûts d’entrée inférieurs et simplifient les interactions avec les dApps. Les utilisateurs bénéficient de transactions quasi instantanées et d’un accès plus fluide aux dApps sans rencontrer de congestion par rapport à la couche de base.
Défis et risques des couches 2
Hypothèses de sécurité
Les réseaux de couche 2 héritent de leur sécurité d’Ethereum mais introduisent leurs propres hypothèses de confiance. Les séquenceurs, les ponts et les couches de disponibilité des données peuvent devenir des points de défaillance critiques. Si des données invalides sont soumises ou si une contestation de preuve échoue, les opérateurs pourraient perdre leur participation en ETH et les utilisateurs pourraient perdre des fonds ou subir des retards.
Expérience utilisateur et réduction des risques
Déplacer des jetons entre L1 et L2 ou vice versa comporte certains risques. Les utilisateurs pourraient perdre des fonds ou subir des retards en raison d’une UX complexe ou d’une mauvaise intégration du portefeuille, ce qui éloigne les utilisateurs malgré des frais faibles et un débit élevé.
Problèmes de centralisation
Les réseaux L2 sont techniquement centralisés car ils s’appuient sur un séquenceur exploité par des validateurs sélectionnés. Cela pourrait conduire à la censure, aux temps d’arrêt et aux pannes techniques, réduisant ainsi la décentralisation et la confiance des utilisateurs.
Incertitude réglementaire
Les réseaux L2 fonctionnent dans une zone grise. Les institutions n’adoptent pas les réseaux L2 pour le moment car les règles concernant la garde, la classification des pièces et l’infrastructure ne sont pas claires.
Couche 2 vs couche 1 : principales différences
Règlement et sécurité
Les réseaux de couche 1 et de couche 2 fonctionnent différemment en termes de règlement et de sécurité. Les L1 règlent les transactions directement, tandis que les L2 s’appuient sur la couche de règlement de la chaîne de base. Les L1 bénéficient d’une sécurité totale grâce à un mécanisme de consensus et un réseau de validateurs, tandis que la sécurité des L2 dépend de la couche 1.
Vitesse et débit
Les blockchains de couche 1 et de couche 2 ont des vitesses et des débits différents. Les L1, comme Ethereum, sont limités à des dizaines de transactions par seconde (environ 10 à 15 TPS).
Les réseaux L2 gèrent des centaines ou des milliers de TPS puisqu’ils traitent les transactions hors chaîne.
Essentiellement, les L2 sont plus rapides que les L1, ce qui les rend idéales pour les interactions en temps réel avec les utilisateurs et les dApps.
Cas d’utilisation et compromis
Les L1 sont excellents pour les transactions de grande valeur où la décentralisation est essentielle. Par exemple, Ethereum est utilisé par les émetteurs de stablecoins et les plateformes DeFi institutionnelles comme Aave. Les L1 sont également idéaux pour transférer des NFT comme CryptoPunks et Pudgy Penguins car ce sont des objets de grande valeur.
Les L2 sont idéaux pour les transactions fréquentes et peu coûteuses comme les micropaiements, les jeux ou le trading à haute fréquence. Les compromis L2 sont des transactions rapides et bon marché, mais avec une centralisation et une sécurité plus faible.
L’avenir de la mise à l’échelle de la couche 2
Feuille de route centrée sur le rollup d’Ethereum
La feuille de route d’Ethereum comprend le partitionnement parfait et le partage proto-excellent.
Sous EIP-4844, le partage proto-dank apportera des données blob bon marché pour les L2, tandis que le partage excellent vise à faire évoluer les cumuls Ethereum à 100 000 TPS. Cela est possible en rendant les données L2 abondantes et moins chères.
L’objectif principal de la feuille de route est de réduire davantage les frais de gaz L2 tout en augmentant le débit. De plus, la mise à niveau se concentrera sur le renforcement de la sécurité et de l’implantation de L1.
Interopérabilité entre L2
L’interopérabilité Cross-L2 est un concept introduit par Optimism. Le concept nommé Superchain introduit une communication transparente entre les chaînes OP Stack L2.
Superchain vise à éliminer les cumuls isolés et à fusionner la sécurité et la gouvernance sur plusieurs L2. Cela permettra de déplacer les transactions entre les L2 via la boîte de réception Cross-L2, les contrats de transition et les preuves de pannes standardisées.
Les appels atomiques inter-chaînes seront possibles, ainsi que l’unification des jetons de gaz et de la liquidité entre les L2. Par exemple, les OP Stack L2 tels que Base, Mode, Zora Network et Frax Tool peuvent communiquer, formant une superchaîne.
Solutions de couche 3 à l’horizon
Les solutions de couche 3 sont différentes des solutions L2. Les couches 2 sont des solutions de mise à l’échelle à usage général pour Ethereum, tandis que les couches L3 fonctionnent sur la mise à l’échelle des dApps. Les L3 gèrent des cas d’utilisation personnalisés pour réduire les frais et faire évoluer les transactions, comme dans les jeux, les applications d’entreprise ou les cumuls axés sur la confidentialité.
Les Appchains L3 de StarkNet, les Hyperchains de zkSync et Arbitrum Orbit sont des exemples d’implémentations L3. Ces solutions permettent aux développeurs d’utiliser leurs propres rollups tout en héritant de la sécurité L2.
