Layer 1 : comprendre les blockchains fondamentales
Mis à jour le 30 juillet 2026
Une blockchain layer 1 est un réseau qui traite et finalise ses propres transactions de façon autonome, sans dépendre d'une autre chaîne, à l'image de Bitcoin, Ethereum ou Solana. Cet article explique le fonctionnement des blockchains layer 1, leurs limites de scalabilité et les principales solutions développées pour les faire évoluer.
- Un layer 1 traite et finalise ses transactions sans dépendre d'un autre réseau, à la différence des solutions layer 2 qui viennent s'y superposer.
- Le mécanisme de consensus (Proof of Work, Proof of Stake, etc.) et le token natif définissent la sécurité de chaque layer 1.
- Bitcoin, Ethereum, Solana, Cardano ou MultiversX (anciennement Elrond) illustrent des compromis différents entre rapidité, décentralisation et sécurité.
- Certains réseaux misent sur des blocs plus grands ou un nouveau consensus ; Ethereum vise désormais les rollups plutôt que le sharding classique.
Qu'est-ce qu'un layer 1 en blockchain ?
Un layer 1 est le protocole de base d'une blockchain : il définit lui-même ses règles de consensus, sa structure de données, ses mécanismes de cryptographie et la gestion de ses transactions, sans dépendre d'un autre réseau pour fonctionner. Ce niveau d'autonomie s'appuie généralement sur un token natif pour régler les frais de transaction.
Caractéristiques principales
Le layer 1 détermine le protocole de consensus (Proof of Work, Proof of Stake ou une variante) ainsi que les règles de cryptographie qui assurent la sécurité et la fiabilité du réseau. Les blockchains comme Bitcoin ou Ethereum sont des réseaux layer 1 : elles valident et finalisent elles-mêmes leurs transactions.
Le layer 1 fixe aussi les paramètres de gouvernance du protocole, comme la taille des blocs ou le temps entre deux blocs, qui conditionnent directement le nombre de transactions que le réseau peut traiter. En dessous du layer 1, certains projets définissent même un layer 0, une couche qui interconnecte plusieurs blockchains layer 1 entre elles.
La fonctionnalité du layer 1 est étroitement liée à celle du layer 2 : un réseau qui se construit au-dessus d'une blockchain layer 1 pour en améliorer la scalabilité, sans en modifier les règles de consensus. Ensemble, layer 1 et layer 2 forment les deux briques de base de l'architecture d'une blockchain moderne.
Pourquoi les blockchains layer 1 rencontrent-elles des problèmes de scalabilité ?
Les blockchains layer 1 rencontrent des problèmes de scalabilité car leur mécanisme de consensus limite mécaniquement le nombre de transactions traitées par seconde, afin de préserver la sécurité et la décentralisation du réseau. C'est particulièrement vrai pour le Proof of Work (PoW), historiquement utilisé par Bitcoin et par Ethereum avant sa transition vers le Proof of Stake en 2022.
Consensus Proof of Work (PoW)
Le Layer 1, la couche de base des blockchains, est responsable du traitement et de la finalisation des transactions. Cependant, les réseaux layer 1 rencontrent des défis en termes de capacité. En particulier, le mécanisme de consensus Proof of Work (PoW) présent sur des blockchains telles qu'Ethereum ou Bitcoin, pose des problèmes de scalabilité.
Le PoW est un mécanisme sécurisé, décentralisé et transparent, mais il présente des inconvénients. En effet, il est à la fois énergivore et lent, ce qui limite le nombre de transactions par seconde que peut gérer un réseau blockchain. Par exemple, la blockchain Bitcoin est limitée à 7 transactions par seconde et celle d'Ethereum à une trentaine.
Solutions de scalabilité pour le Layer 1
Augmentation de la taille des blocs
Une des solutions envisagées pour augmenter la capacité des réseaux Layer 1 est d'augmenter la taille des blocs. En effet, cela permet de traiter plus de transactions dans un même bloc. Cependant, cette solution peut conduire à une concentration du pouvoir entre les nœuds les plus puissants du réseau, compromettant ainsi la décentralisation et la sécurité.
Changement du mécanisme de consensus
Une autre solution est de changer complètement le mécanisme de consensus PoW par un autre, tel que le Proof of Stake (PoS), qui repose sur le staking : la détention et le blocage de jetons pour valider les transactions et créer de nouveaux blocs. Le PoS est moins énergivore et permet d'accélérer le processus de validation des transactions. Toutefois, cela nécessite une transformation profonde du protocole et peut présenter des défis en termes de sécurité et de décentralisation.
Mise en œuvre du sharding
Le sharding est une technique qui consiste à diviser les transactions et les données d'un réseau blockchain en plusieurs sous-ensembles, appelés shards. Chaque shard traite un ensemble spécifique de transactions, ce qui permet une parallélisation du traitement et une amélioration des performances. Cette solution augmente la capacité du réseau Layer 1 et permet de traiter un plus grand nombre de transactions simultanées. Néanmoins, le sharding peut également poser des problèmes de sécurité et de coordination entre les shards.
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Améliorations et innovations du Layer 1
Le développement du Layer 1 a connu plusieurs innovations majeures, SegWit et Sharding étant parmi les plus notables.
SegWit
Le Segregated Witness (SegWit) est une solution proposée pour améliorer le protocole Bitcoin. SegWit vise à optimiser l'espace dans les blocs en séparant les signatures des transactions du reste des données de transaction. Cette optimisation permet d'augmenter le nombre de transactions par bloc et améliore également la vitesse des transactions.
En outre, SegWit résout le problème de la malléabilité des transactions, ce qui facilite le développement de solutions de layer 2 comme Lightning Network. Grâce à ces améliorations, le réseau Bitcoin est rendu plus évolutif et sûr pour les utilisateurs.
Sharding
Le sharding est une méthode de partitionnement des données de la blockchain, qui répartit les données entre plusieurs nœuds où chaque nœud ne stocke qu'une partie de l'ensemble de la blockchain. Ce mécanisme a longtemps figuré dans la feuille de route d'Ethereum, mais le projet de sharding d'exécution classique a depuis été abandonné : Ethereum s'appuie désormais sur une approche centrée sur les rollups layer 2, avec le proto-danksharding (EIP-4844) déployé lors de la mise à jour "Dencun" en mars 2024 pour rendre ces rollups moins coûteux, sans fragmenter directement la blockchain layer 1. Selon la documentation officielle d'Ethereum, « shard chains are no longer part of the roadmap » (les shard chains ne font plus partie de la feuille de route).
Le Sharding peut être implémenté de différentes manières, notamment en utilisant des algorithmes de consensus spécifiques ou en regroupant les transactions dans des shards (fragments) qui sont ensuite traités par des groupes distincts de nœuds validateurs. Cette approche permet une évolutivité linéaire et réduit la charge globale sur le réseau, ce qui permet d'accueillir un plus grand nombre de transactions et d'améliorer la performance du protocole blockchain.
En somme, SegWit et Sharding sont des innovations clés qui ont amélioré les performances et l'évolutivité des blockchains Layer 1. Ces innovations ont rendu les blockchains plus accessibles et adaptées aux futurs besoins en matière de technologie et de transactions.
Quelle est la différence entre layer 1 et layer 2 ?
Le layer 1 est l'infrastructure blockchain de base, comme Bitcoin ou Ethereum, qui valide et finalise ses transactions de façon autonome. Le layer 2 est un réseau construit au-dessus d'un layer 1 pour améliorer sa vitesse et réduire ses coûts, tout en s'appuyant sur la sécurité de la blockchain sous-jacente.
Layer 1
Layer 1 fait référence à l'architecture principale de la blockchain. Il s'agit de la couche où sont définies les règles de consensus, la structure des données, les mécanismes de cryptographie et les mécanismes de gestion des transactions. Cette couche est la base sur laquelle repose la sécurité, la décentralisation et l'intégrité des données du réseau.
Layer 2
Layer 2 est un réseau qui vient se superposer à une blockchain de layer 1. Le principal objectif des solutions Layer 2 est d'améliorer la scalabilité du réseau, c'est-à-dire la capacité à traiter un nombre croissant de transactions sans pour autant impacter ses performances. Les solutions Layer 2 permettent également de réduire les coûts et les délais de transaction.
Lightning Network
Présentation
Le Lightning Network est un exemple de solution Layer-2 développée pour résoudre les problèmes de scalabilité du réseau Bitcoin. Ce réseau fonctionne en créant des canaux de paiement entre les utilisateurs, ce qui permet d'effectuer des transactions instantanées et à moindre coût.
Fonctionnement
Le Lightning Network établit des canaux de paiement bidirectionnels entre les utilisateurs qui souhaitent effectuer des transactions entre eux. Au lieu d'envoyer toutes les transactions directement sur la blockchain, les utilisateurs effectuent leurs échanges à travers leurs canaux de paiement. Ce n'est que lorsque le canal de paiement est fermé que les transactions finales sont réglées sur la blockchain principale. Cette approche permet de diminuer significativement le nombre de transactions qui doivent être validées par l'ensemble du réseau, ce qui améliore la scalabilité et réduit les coûts de transaction.
En résumé, la distinction entre Layer 1 et Layer 2 met en exergue des approches différentes pour résoudre les problèmes de scalabilité, de coûts de transaction et de décentralisation inhérents aux réseaux de blockchain. Alors que le Layer 1 représente l'infrastructure de base de la blockchain, le Layer 2 vient s'appuyer sur cette fondation pour proposer des solutions complémentaires destinées à améliorer les performances du réseau global.
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Exemples de blockchains Layer 1
Cette section présente diverses blockchains layer 1, leurs caractéristiques uniques et, pour certaines, leur capitalisation boursière (marketcap).
MultiversX (anciennement Elrond)
MultiversX, anciennement appelée Elrond, est une blockchain layer 1 qui se distingue par sa capacité à traiter un grand nombre de transactions par seconde. Grâce à son architecture basée sur le sharding adaptatif et sur un protocole de consensus Proof of Stake, le réseau vise un haut débit de transactions tout en conservant une faible latence.
Bitcoin
Bitcoin est une blockchain layer 1 qui est largement reconnue comme la première et la plus célèbre des cryptomonnaies. Elle utilise un protocole de consensus appelé preuve de travail (Proof of Work) et est conçue pour être une monnaie décentralisée sans autorité centrale. Sa principale caractéristique est sa sécurité et sa décentralisation.
Ethereum
Ethereum est une blockchain layer 1 qui permet la création et l'exécution de contrats intelligents (smart contracts). Elle est basée sur un protocole de preuve d'enjeu (Proof of Stake). Ethereum est particulièrement apprécié pour sa flexibilité et sa capacité à héberger des applications décentralisées (dApps).
BNB Smart Chain
BNB Smart Chain est une blockchain layer 1 développée par Binance. Elle est conçue pour offrir une solution rapide et à faible coût pour les transactions et les applications décentralisées. BNB Smart Chain utilise un protocole de consensus appelé Proof of Staked Authority (PoSA), où les validateurs mettent en jeu des BNB pour être sélectionnés, et reste compatible avec les contrats intelligents d'Ethereum.
Solana
Solana est une blockchain layer 1 connue pour sa vitesse et son efficacité. Elle utilise un protocole de consensus unique appelé Proof of History (PoH) combiné à la preuve d'enjeu (PoS). Solana peut traiter des milliers de transactions par seconde grâce à son architecture innovante.
Cardano
Cardano est une blockchain layer 1 qui met l'accent sur la recherche académique et la validation formelle. Elle utilise un protocole de consensus de preuve d'enjeu appelé Ouroboros. Cardano est conçu pour être sécurisé, durable et évolutif.
Ripple
Le XRP Ledger, souvent associé à l'entreprise Ripple qui en a été l'un des principaux contributeurs, est une blockchain layer 1 axée sur le traitement rapide des transactions financières internationales. Elle utilise un protocole de consensus propre, le XRP Ledger Consensus Protocol (anciennement désigné Ripple Protocol Consensus Algorithm, RPCA), et son token natif est le XRP. Le réseau est utilisé par plusieurs banques et institutions financières.
Dogecoin
Dogecoin est une blockchain layer 1 qui a commencé comme une blague basée sur un mème Internet, mais qui a gagné en popularité en tant que moyen de pourboire et de don en ligne. Elle utilise le même protocole de consensus de preuve de travail que Bitcoin, mais avec des modifications pour permettre des transactions plus rapides.
Cosmos Hub
Cosmos Hub est une blockchain layer 1 qui vise à créer un "Internet des blockchains", permettant à différentes blockchains de communiquer entre elles. Elle utilise un protocole de consensus de preuve d'enjeu fondé sur CometBFT (anciennement appelé Tendermint). Cosmos Hub est conçu pour améliorer l'interopérabilité et la scalabilité des blockchains.
Il existe des centaines d'autres cryptomonnaies et blockchains layer 1, chacune avec ses propres compromis entre rapidité, décentralisation et sécurité. Avant d'en acheter via un broker ou un exchange, mieux vaut comprendre ce qui distingue ces deux types de plateformes. Ces actifs coexistent souvent dans un même portefeuille : des outils comme Finary permettent d'en suivre la performance en un seul endroit, aux côtés du reste de son patrimoine.
en toute confiance
Investir comporte des risques, notamment de perte en capital. Les crypto-actifs sont des actifs très volatils : vous pouvez perdre tout ou partie de votre investissement. Les performances passées ne préjugent pas des performances futures. Finary est agréé prestataire de services sur crypto-actifs (PSCA) sous le régime MiCA par l'AMF.
Questions fréquentes
Un layer 2 remplace-t-il le besoin d'un layer 1 ?
Non. Un layer 2 est généralement plus rapide et moins coûteux pour l'utilisateur, mais il dépend de la sécurité de son layer 1 sous-jacent pour finaliser les transactions. Un layer 1 décentralisé et sécurisé reste la fondation de confiance sur laquelle repose tout l'écosystème.
Quelle est la différence entre un layer 1 en Proof of Work et un layer 1 en Proof of Stake ?
Un layer 1 en Proof of Work, comme Bitcoin, sécurise le réseau via la puissance de calcul des mineurs, ce qui consomme beaucoup d'énergie. Un layer 1 en Proof of Stake, comme Ethereum depuis 2022, repose sur des validateurs qui bloquent des jetons, pour une consommation énergétique bien plus faible.
Pourquoi Bitcoin et Ethereum n'ont-ils pas la même capacité de transactions par seconde ?
Leur capacité dépend de choix techniques propres à chaque protocole, comme la taille des blocs, le temps de bloc et le mécanisme de consensus retenu. Bitcoin et Ethereum privilégient tous deux la sécurité et la décentralisation, avec des arbitrages différents qui donnent des débits de transactions distincts.
Un token natif est-il indispensable à une blockchain layer 1 ?
Ce n'est pas une obligation technique absolue, mais c'est la norme sur les blockchains layer 1 publiques comme Bitcoin, Ethereum ou Solana. Le token natif sert à payer les frais de transaction et à rémunérer les validateurs ou les mineurs qui sécurisent le réseau au quotidien.
Le sharding est-il encore la solution de scalabilité privilégiée par Ethereum ?
Non, plus depuis quelques années. Ethereum a abandonné le sharding d'exécution classique au profit d'une feuille de route centrée sur les rollups layer 2, avec le proto-danksharding (EIP-4844) déployé en mars 2024 pour rendre ces rollups moins coûteux, sans fragmenter directement la blockchain layer 1.
Sources
Binance Academy, définition du layer 1 en blockchain
Binance Academy, le consensus Proof of Staked Authority (PoSA) de BNB Smart Chain
XRPL.org, le XRP Ledger Consensus Protocol
MultiversX.com, la transformation d'Elrond en MultiversX
Cosmos.network, CometBFT, le moteur de consensus de Cosmos Hub
AMF, liste blanche PSCA, Finary SAS
Avertissements réglementaires : Communication à caractère promotionnel. L'investissement comporte un risque de perte en capital, partielle ou totale. Les performances passées ne préjugent pas des performances futures. Cet article a un caractère informatif et pédagogique ; il ne constitue ni un conseil en investissement personnalisé, ni une recommandation d'achat ou de vente, ni un conseil fiscal. Les crypto-actifs sont très volatils et présentent un risque de perte totale du capital. Ils ne bénéficient d'aucune garantie de capital ni des dispositifs de garantie des dépôts ou d'indemnisation des investisseurs. Avant tout investissement, consultez le Document d'Informations Clés (DIC) et, le cas échéant, un conseiller habilité. Finary SAS, Entreprise d'Investissement agréée par l'ACPR sous le n°19283, membre de l'AMAFI. Courtier en Assurance immatriculé à l'ORIAS sous le n°21001279, adhérent de la CNCGP (association agréée par l'AMF). Prestataire de Services sur Crypto-Actifs (PSCA) agréé par l'AMF sous le régime MiCA sous les références n°A2026-026 et n°N2026-008.
