En crypto, il est souvent question de layers concernant la blockchain. En effet, vous avez peut-être entendu parler de la cryptomonnaie Polygon comme étant un layer 2 ou encore l’Ethereum comme un layer 1. Ces layers permettent de classer les différents types de blockchains en fonction de leur infrastructure. Mais dans cet article, nous allons parler d’un autre type de layers. Nous vous expliquons les couches fondamentales qui constituent une blockchain et permettent son fonctionnement. Concrètement, il s’agit de l’architecture standard d’une blockchain classique comme le Bitcoin ou l’Ethereum par exemple. Il existe 5 niveaux dans une blockchain, chacun sevrant un objectif bien précis. Découvrez-les !
Layer 1 : Infrastructure ou hardware
Le niveau 1 d’une blockchain correspond à son infrastructure ou hardware. Pour mieux comprendre, on peut faire l’analogie avec l’informatique classique. Le « hardware » d’un ordinateur est la partie lié au matériel (contrairement au « software » qui est la partie logicielle).
Derrière son nom abstrait, la blockchain est quelque chose de très concret et possède un hardware. Il s’agit ni plus ni moins d’un réseau pair-à-pair (P2P) constitué d’ordinateurs répartis dans le monde entier. Chaque ordinateur représente potentiellement un nœud du réseau. Par exemple, le réseau blockchain Solana contient 2 900 nœuds répartis dans 31 pays, 211 villes et 392 data centers. Du côté du Cardano, ses nœuds se situent pour la plupart aux Etats-Unis et en Allemagne.
L’ensemble des matériels informatiques impliqués dans ce réseau est la layer 1 ou « hardware ». Ce niveau est facile à appréhender mais pas forcément le plus intéressant.
Layer 2 : Données
Le niveau 2 (ou layer 2) concerne les données contenues dans les blocs. En effet chaque bloc est constitué d’information. Dans le cas du Bitcoin, il s’agit de transactions financières. Un bloc contient alors toutes les informations des transactions telles que son montant, son destinataire, son envoyeur, sa date, etc.
Ces données sont cryptées et donc sécurisées. De plus, les transactions font l’objet d’une signature numérique. Autrement dit, seule la personne en charge de cette transaction peut accéder aux informations. Chaque bloc de données est relié au bloc précédent (à l’exception du bloc genesis ou premier bloc de la blockchain).
Les données sont organisées différemment suivant la blockchain. Une structure très conventionnelle utilisée pour les données est celle de l’arbre de Merkle (Merkle tree). Il s’agit d’un arbre binaire de hashage. Pour rappel le hashage est une fonction mathématique qui permet de « transformer » tout contenu en une liste de caractères alphanumériques. Par exemple, le Bitcoin utilise l’algorithme de hashage appelé « sha256 ». Avec celui-ci, le hash du mot « Bitcoin » est : b4056df6691f8dc72e56302ddad345d65fead3ead9299609a826e2344eb63aa4.
Le layer 2 permet d’organiser les données et les blocs de façon cohérente. Par exemple, chaque bloc contient le hash du bloc précédent (en plus d’autres informations) afin d’assurer une continuité.
Layer 3 : Réseau
Un bloc est en lien avec le bloc précédent ce qui permet un ordonnancement clair de la blockchain. La communication entre blocs est assurée par le réseau, c’est-à-dire le niveau 3 de la blockchain. Le réseau permet aussi d’assurer la gestion de l’information qui est partagée entre les nœuds.
Ce layer 3 est aussi communément appelé la couche P2P ou « pair-à-pair », c’est là que s’exprime matériellement la décentralisation du réseau. Sur une blockchain, les nœuds sont distribués, c’est-à-dire répartis sur le réseau et travaillent ensemble à son fonctionnement. Ces nœuds reçoivent et transmettent de l’information, ils interagissent avec l’ensemble du réseau. Par exemple, à l’heure actuelle, les réseaux des blockchains suivantes sont organisés comme suit :
- Bitcoin : plus de 44 500 nœuds ;
- Solana : plus de 2 900 nœuds répartis dans 31 pays, 211 villes et 392 data centers ;
- Cardano : près de 6 000 noeuds dont 1 800 aux Etats-Unis, 1 400 en Allemagne, 250 au Japon, etc. ;
- Ethereum : près de 2 150 nœuds, la plupart sont aux Etats-Unis.
Layer 4 : Consensus
Le niveau 4 correspond au consensus. En blockchain, le consensus désigne le processus qui permet de « tomber d’accord » sur la validation d’un bloc. Les modes de consensus sont en constante évolution, aussi il en existe de nombreux sur le marché.
Par exemple, il existe la « preuve de travail » ou POW (Proof-of-Work) utilisée par de très nombreuses blockchains comme le Bitcoin. Concrètement, avec la POW, les mineurs sont en compétition dès lors qu’un bloc est à valider. Le premier mineur à trouver la solution (appelée « preuve de travail ») valide le bloc et touche une récompense.
D’autres blockchains utilisent la « preuve d’enjeu » ou POS (Proof-of-stake). C’est le cas de l’Ethereum (depuis quelques mois), du Cardano, du Solana, etc. A la différence de la POW, il n’y a pas de compétition à proprement parler entre les mineurs. Avec la POS, les personnes qui participent le plus au staking sont sélectionnées pour valider les blocs. Derrière ces deux protocoles les plus utilisés, on retrouver d’autres consensus comme Delegated Proof of Stake (DPoS), Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT), etc.
Layer 5 : Application et exécution
Il s’agit de la partie opérationnelle de la blockchain, la « finalité » quelque part d’une blockchain. Ce layer s’occupe de la partie active dans le sens où il produit le résultat pour lequel la blockchain a été conçue, que ce soit passer une transaction, lancer une application, etc.
Le niveau 5 comprend deux couches : application et exécution. L’application peut prendre différentes formes comme un wallet, un réseau social, un navigateur, une application décentralisée (dApp), une plateforme NFT, etc.
L’exécution fait aussi appel à la notion de smart contracts. Un smart contract est un programme informatique qui permet le fonctionnement (l’exécution) d’une application. Certaines blockchains comme l’Ethereum ou le Solana sont à mêmes de gérer les smart contracts. La blockchain Bitcoin, en revanche, ne gère pas les smart contracts. Son layer 5 est l’« endroit » où sont réalisées (exécutées) les transactions.
Pour en savoir plus :
- Les blockchains Canto et Astar vont migrer sur l’écosystème Ethereum
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Kévin Comitogianni
Rédacteur
