Que sont les Bitcoin Layer-2 et comment fonctionnent-ils ?

En savoir plus sur Bitcoin Layer-2s – une nouvelle classe de protocoles apportant évolutivité et programmabilité au réseau Bitcoin.

Jul 06, 2023
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Principaux enseignements :

  • Les Bitcoin Layer-2 sont des protocoles construits au-dessus de la couche de base de Bitcoin, développés pour fournir une évolutivité au réseau Bitcoin en traitant les transactions hors de la blockchain principale.
  • Ces protocoles peuvent résoudre d’autres difficultés techniques et fournir des fonctionnalités supplémentaires à Bitcoin, telles que l’amélioration de la programmabilité, l’amélioration de la confidentialité ou le déverrouillage de nouveaux utilitaires.
  • Les principales solutions de mise à l’échelle de Bitcoin incluent aujourd’hui Lightning Network, Rootstock, Stacks, Liquid Network et les cumuls (validité et souverain).
  • Chacune de ces solutions de couche 2 apporte de la valeur au réseau Bitcoin et a le potentiel d’aider à favoriser l’adoption dans l’écosystème Bitcoin au sens large.

Défis de Bitcoin cette adresse de couche 2

Bitcoin reste l’actif numérique le plus reconnu et le plus capitalisé aujourd’hui, et il est considéré comme « l’or numérique » pour sa réserve de valeur. La blockchain Bitcoin a été initialement conçue comme un système de paiement sécurisé et décentralisé, mais ses limites l’empêchent d’être largement adoptée en tant que telle.

Le réseau Bitcoin a un problème d’évolutivité et souffre de vitesses de transaction lentes, d’un faible débit et de coûts de transaction en hausse. Par rapport à d’autres blockchains, il a une capacité limitée à gérer de grandes quantités de données de transaction dans un laps de temps défini. Bitcoin a un temps de création de bloc moyen de 10 minutes et un débit moyen de sept (7) transactions par seconde (tps).

Pendant ce temps, la congestion du réseau fait grimper les frais de transaction. Pour référence, les frais de transaction moyens pour Bitcoin en 2016 étaient d’environ 0,07 USD. Aujourd’hui, cela a considérablement bondi à 31 $ , avec un record de près de 63 $ en avril 2021.

De plus, en raison de son langage de script limité, Bitcoin ne prend pas en charge la fonctionnalité de contrat intelligent complexe comme son contemporain, Ethereum. La couche de base de Bitcoin n’a pas été spécifiquement conçue pour développer des contrats et des applications intelligents, car elle a été créée à l’origine en tant que système de paiement numérique peer-to-peer (P2P) . Ainsi, les fonctions de finance décentralisée (DeFi) et de jetons non fongibles (NFT) n’ont jusqu’à présent que peu été développées sur la blockchain Bitcoin.

Que sont les Bitcoin Layer-2 ?

Les solutions Bitcoin Layer-2 font référence à des protocoles construits au-dessus de la couche de base de Bitcoin. Ces protocoles sont développés pour fournir une évolutivité au réseau Bitcoin en traitant les transactions hors de la blockchain principale (mainchain). Ils peuvent également résoudre d’autres difficultés techniques et fournir des fonctionnalités supplémentaires à Bitcoin. Ces Layer-2 peuvent aider à améliorer les performances globales de Bitcoin, tout en bénéficiant de ses effets de sécurité et de réseau.

Les avantages de ces solutions Layer-2 pour Bitcoin peuvent inclure :

  • Évolutivité améliorée en aidant à surmonter les limites de Bitcoin concernant le débit des transactions, le temps de confirmation des blocs et les coûts de transaction.
  • Programmabilité améliorée grâce à la mise en œuvre de fonctionnalités complexes de contrats intelligents.
  • Sécurité de haut niveau héritée fournie par le réseau Bitcoin, car la couche de base reste intacte.
  • Capacités étendues à Bitcoin, débloquant de nouveaux utilitaires sur d’autres secteurs verticaux tels que les paiements, DeFi, NFT et d’autres marchés.

Les protocoles basés sur Bitcoin tels que les projets Lightning Network, Rootstock, Stacks, Liquid Network et Bitcoin apportent évolutivité et programmabilité au réseau Bitcoin. Ensemble, ils montrent à quoi pourrait ressembler la prochaine phase de croissance du réseau.

Aperçu de la couche 2 de Bitcoinjul11

La couche 2 la plus connue pour Bitcoin : le Lightning Network

Lightning Network est un protocole de paiement Layer-2 construit au-dessus de la blockchain Bitcoin. Il a été conçu comme une solution d’évolutivité pour réduire la congestion du réseau en utilisant des canaux de paiement pour gérer les micropaiements Bitcoin hors chaîne. Lightning Network permet d’établir un canal directement entre deux parties qui souhaitent effectuer une transaction, où il est capable de contourner la blockchain principale.

Lightning Network permet d’effectuer plusieurs transactions sans avoir besoin d’un consensus mondial et d’une confirmation sur la chaîne principale de Bitcoin. En conséquence, les transactions sont quasi instantanées et les frais sont extrêmement bas. Jusqu’à présent, il a fourni une solution efficace au problème de l’évolutivité de Bitcoin avec la capacité de gérer facilement le traitement des transactions à volume élevé.

Les transactions multipartites et l’acheminement des paiements sont effectués en toute sécurité sur Lightning Network via des contrats hashed timelock (HTLC), un contrat intelligent qui permet au destinataire de recevoir des fonds une fois que certaines conditions sont remplies dans un certain délai (ou bloc de temps).

Pour plus de détails sur le fonctionnement du Lightning Network, lisez Paiements Bitcoin : Qu’est-ce que le Lightning Network ?

Porte-greffe pour des transactions plus rapides et moins chères

Rootstock est une solution de couche 2 qui permet des transactions plus rapides et moins chères en les traitant hors de la blockchain principale de Bitcoin. Il s’agit d’une plate-forme de contrat intelligente basée sur le modèle Ethereum Virtual Machine ( EVM ), mais connectée à la blockchain Bitcoin via une sidechain .

La blockchain Rootstock utilise le mécanisme de consensus Proof of Work (PoW), et les blocs sont extraits par fusion, un processus où les mineurs peuvent exploiter simultanément Bitcoin et Rootstock tout en utilisant le même algorithme de hachage et en partageant la même puissance de calcul. Rootstock présente un temps de confirmation de bloc d’environ 30 secondes et un débit d’environ 10 à 20 tps . Les transactions dans Rootstock sont confirmées et regroupées avant d’être envoyées à la couche de base de Bitcoin pour règlement.

En tant que plate-forme de contrat intelligent, Rootstock étend les capacités de Bitcoin pour une programmabilité et une utilité supplémentaires en mettant en œuvre une fonctionnalité de contrat intelligent. Il favorise également l’interopérabilité avec Ethereum via la machine virtuelle RSK (RVM), qui est basée sur EVM. Il permet l’exécution de contrats intelligents Ethereum sur Rootstock et l’interopérabilité avec les applications Ethereum. RVM permet également aux développeurs de coder à l’aide du langage de programmation de contrat intelligent d’Ethereum, Solidity.

Une autre caractéristique clé de Rootstock est son utilisation du RSK Infrastructure Framework (RIF), qui fournit un ensemble de services d’infrastructure décentralisés pouvant être utilisés par les développeurs pour créer et déployer des applications décentralisées (dapps) sur le réseau Rootstock.

Stacks active les contrats intelligents pour Bitcoin

Stacks est une blockchain de couche 2 open source qui introduit des contrats intelligents et des dapps dans la blockchain Bitcoin. Sa prise en charge des microblocs permet un traitement plus rapide des transactions et un débit accru.

Pour mettre les choses en perspective : la blockchain Bitcoin fonctionne sur un temps de bloc d’environ 10 minutes, tandis que les microblocs peuvent transmettre l’état de la transaction en quelques secondes , ce qui permet de réduire la latence pour interagir avec la blockchain Stacks.

Stacks est également étroitement lié à Bitcoin via Proof of Transfer ( PoX ), un modèle de consensus innovant qui permet à chaque transaction Stacks de s’installer sur la couche de base de Bitcoin. Cela signifie que les blocs de Stacks sont intrinsèquement liés aux blocs Bitcoin et héritent de la sécurité de Bitcoin (sans altérer le réseau Bitcoin de quelque manière que ce soit).

Comment fonctionne le mécanisme de preuve de transfertjul11

Amélioration des performances du réseau : réseau liquide

Liquid Network est une chaîne latérale de couche 2 qui vise à améliorer les performances et les fonctionnalités du réseau Bitcoin. Initialement destiné à être une solution de mise à l’échelle et une plate-forme d’émission d’actifs, Liquid fonctionne indépendamment de Bitcoin, travaillant sur son propre registre mondial et mécanisme de consensus.

Liquid est capable de confirmer les transactions en deux minutes avec un temps de bloc de 60 secondes et une finalité en deux blocs . Cela rend son débit de transaction nettement plus rapide que le réseau Bitcoin, un aspect essentiel pour les utilisateurs qui ont l’intention d’effectuer des transactions urgentes.

Liquid fonctionne sur un mécanisme de consensus appelé Strong Federation, qui s’appuie sur un sous-ensemble de ses membres (un groupe d’organisations crypto-natives), appelés «fonctionnaires», pour valider les transactions et signer les blocs. Ce système réduit le temps de confirmation dans Liquid, tandis qu’une structure centralisée est responsable de la gouvernance de la chaîne et de l’amélioration des performances.

Peg bidirectionnel dans le réseau liquide 1jul11
Les fonctionnaires sécurisent la clé privée lors des rattachements et vérifient les transactions de rattachement

Cumuls sur Bitcoin

En général, les rollups sont des solutions qui aident à mettre à l’échelle les blockchains de couche 1 comme Ethereum, principalement en traitant les transactions hors chaîne ; regrouper plusieurs transactions en une seule transaction ; et le renvoyer à la chaîne principale. Ce processus permet à la blockchain de sécuriser le lot de transactions cumulées comme s’il s’agissait d’une transaction unique, aidant ainsi le réseau à traiter davantage de transactions.

Au fil des ans, la communauté a exploré des moyens d’appliquer directement cette approche à Bitcoin, et les solutions se présentent aujourd’hui sous la forme de validité et de cumuls souverains. Selon les recherches , les cumuls de validité ont le potentiel d’aider à améliorer jusqu’à 100 fois le débit des transactions de Bitcoin, ce qui peut également être appliqué à Lightning Network. Ils pourraient implémenter un environnement d’exécution prenant en charge des langages de contrats intelligents plus flexibles et améliorer la fonctionnalité des contrats intelligents sur Bitcoin sans avoir à déplacer la complexité vers la chaîne principale.

Un autre type de cumul sur Bitcoin est le cumul souverain. Contrairement aux rollups Optimistic et ZK dans le réseau Ethereum, les rollups souverains n’utilisent pas de couche de règlement ou ne nécessitent pas de contrats intelligents. Ils gèrent leur propre exécution et règlement, et n’utilisent que la blockchain de couche 1 sous-jacente pour le consensus et la disponibilité des données (contrairement aux autres types de cumul qui s’appuient sur la blockchain pour déterminer la validité d’un cumul).

En général, les rollups sur Bitcoin sont expérimentaux et encore à leurs balbutiements ; il reste beaucoup à voir en termes d’application de rollups à Bitcoin.

Défis de Bitcoin Layer-2

Les Bitcoin Layer-2 fournissent des solutions à certaines des limitations du réseau Bitcoin. Cependant, ils ont aussi leur ensemble unique de risques et d’inconvénients.

Lightning Network, par exemple, peut rencontrer des problèmes liés aux paiements d’acheminement et à la liquidité d’acheminement. Plus précisément, la fiabilité des routes peut être compromise lorsque le nœud de routage n’a pas suffisamment de canaux ouverts vers d’autres bons nœuds de routage. Dans d’autres cas, les parties peuvent rencontrer un échec de routage de paiement non attribué lorsqu’elles finissent par utiliser des nœuds défectueux sans même être conscientes qu’il y a un problème. De plus, les canaux qui ne disposent pas de liquidités ou de fonds suffisants peuvent finalement entraîner l’échec des paiements.

Par rapport à la couche de base de Bitcoin, les solutions de couche 2 comme Liquid Network peuvent être considérées comme hautement centralisées. Bitcoin compte des milliers de mineurs distribués chargés de la production de blocs et de la sécurisation du réseau, tandis que Liquid gère un système fédéré où seuls 15 fonctionnaires signent des transactions et maintiennent le réseau opérationnel.

En théorie, cela réduit le temps de confirmation sur Liquid, mais sa conception centralisée signifie qu’il est soumis au contrôle de quelques parties.

Derniers mots sur Bitcoin Layer-2

Lightning Network, Rootstock, Stacks et Liquid Network ne sont que quelques exemples de solutions de mise à l’échelle sur Bitcoin aujourd’hui. Avec les rollups et d’autres solutions émergentes de couche 2, chacun de ces protocoles apporte de la valeur au réseau Bitcoin et a le potentiel d’aider à favoriser l’adoption dans l’écosystème Bitcoin plus large.

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