Quelles sont les solutions de couche 2 pour Bitcoin

À mesure que le Bitcoin continue de gagner en popularité, sa conception originale, qui ne supporte que sept transactions par seconde, éprouve souvent des difficultés avec l'évolutivité. Cela entraîne des frais plus élevés et des délais de transaction plus longs. Pour relever ces défis, des solutions de deuxième couche (L2) pour Bitcoin ont été développées. Ces solutions améliorent le réseau Bitcoin en traitant les transactions en dehors de la blockchain principale, augmentant ainsi le débit des transactions tout en maintenant la sécurité et en permettant de nouvelles fonctionnalités comme les contrats intelligents.

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Table des matières

Quelles sont les solutions de deuxième couche pour Bitcoin?

Les solutions de deuxième couche pour Bitcoin (Bitcoin L2s) sont des protocoles secondaires construits au-dessus de la blockchain principale de Bitcoin. Leur but est de résoudre les problèmes de scalabilité, d'améliorer la vitesse des transactions et de réduire les frais. Certaines L2s introduisent également des capacités de contrats intelligents, élargissant les cas d'utilisation potentiels de Bitcoin. En créant une couche d'exécution distincte, ces solutions traitent les transactions hors chaîne et n'utilisent la blockchain principale que pour le règlement final.

Principales différences entre les solutions de deuxième couche de Bitcoin et Ethereum

Bitcoin et Ethereum, bien qu'employant tous deux des solutions de deuxième couche, diffèrent fondamentalement en raison de leurs architectures sous-jacentes :

Héritage de sécurité : Les solutions L2 d'Ethereum héritent directement de la sécurité du réseau principal d'Ethereum grâce à des validateurs actifs. En revanche, les L2s de Bitcoin s'appuient sur leurs propres protocoles de sécurité car ils n'ont pas d'implication directe des validateurs du réseau principal de Bitcoin.

Vérification des transactions : Les L2s d'Ethereum utilisent des méthodes de vérification avancées comme les preuves de fraude et les preuves à divulgation nulle de connaissance, ce que Bitcoin ne possède pas actuellement. Cela limite la complexité des solutions L2 qui peuvent être construites sur Bitcoin par rapport à Ethereum.

Fonctionnalité des contrats intelligents : Ethereum a été conçu pour prendre en charge nativement les contrats intelligents, alors que Bitcoin ne l'était pas. Ainsi, les L2s de Bitcoin visent souvent à ajouter cette capacité, améliorant sa fonctionnalité au-delà des simples transferts de valeur.

Couches de règlement : Les L2s de Bitcoin règlent les transactions sur la blockchain Bitcoin, utilisant son consensus de preuve de travail pour la sécurité. Les L2s d'Ethereum, en revanche, se règlent sur le réseau principal d'Ethereum, qui utilise un modèle de consensus par preuve d'enjeu.

Pourquoi les solutions de deuxième couche pour Bitcoin sont-elles nécessaires?

Le besoin de solutions de deuxième couche pour Bitcoin découle des limitations de la couche de base de Bitcoin :

Scalabilité et débit : La couche de base de Bitcoin ne peut gérer qu'environ sept transactions par seconde, entraînant congestion et frais élevés lors des périodes de pointe. Les solutions L2 offrent un moyen de se développer sans compromettre la sécurité de Bitcoin.

Frais élevés : Les frais de transaction élevés, qui ont dépassé 120 $ pendant certaines périodes de congestion maximale, rendent les petites transactions peu pratiques. Les solutions L2 aident à réduire ces frais.

Capacités des contrats intelligents : La couche de base de Bitcoin manque de fonctionnalités avancées de contrats intelligents, essentielles pour les applications décentralisées (dApps) et les plateformes de finance décentralisée (DeFi).

Libération du capital : Une quantité significative de capital de Bitcoin reste sous-utilisée puisqu'elle est principalement une réserve de valeur. Les solutions L2 visent à libérer ce capital en permettant des transactions plus rapides et des applications innovantes.

Comment fonctionnent les solutions de deuxième couche pour Bitcoin

Un réseau de blockchain comprend deux couches : la couche d'exécution, qui traite les transactions, et la couche de consensus, qui valide et approuve ces transactions. Les L2s de Bitcoin développent une couche d'exécution séparée pour traiter les transactions hors chaîne, qui sont ensuite soumises à la couche de consensus de Bitcoin pour le règlement final.

Les approches courantes des solutions de deuxième couche pour Bitcoin incluent :

Canaux d'état : Utilisés par le réseau Lightning, les canaux d'état permettent à deux parties de réaliser de nombreuses transactions hors chaîne. Seul l'état final est enregistré sur la blockchain, améliorant la vitesse et réduisant les coûts.

Chaînes latérales : Fonctionnant comme des blockchains séparées reliées à Bitcoin, les chaînes latérales comme le réseau Liquid permettent des transactions plus rapides et des fonctionnalités supplémentaires, réglant périodiquement sur la chaîne principale de Bitcoin.

Rollups : Ceux-ci regroupent plusieurs transactions hors chaîne en une seule transaction, créant une preuve cryptographique de validité soumise à la blockchain Bitcoin pour le règlement.

Canaux d'état

Les canaux d'état, comme ceux utilisés dans le réseau Lightning, permettent à deux parties d'effectuer un nombre illimité de transactions Bitcoin hors chaîne, sans enregistrer chaque transaction sur la blockchain principale de Bitcoin. Cette approche améliore significativement la vitesse des transactions et réduit les coûts.

Pour ouvrir un canal, les deux parties verrouillent une certaine quantité de Bitcoin dans une adresse multi-signature (multisig) sur la blockchain Bitcoin. Une adresse multisig sur Bitcoin est un type d'adresse qui nécessite plusieurs personnes pour autoriser et signer une transaction, plutôt qu'une seule. Elles conviennent de la répartition initiale du Bitcoin entre elles pour ce canal. Une fois le canal ouvert, les parties peuvent effectuer un nombre illimité de transactions hors chaîne, échangeant des données de transaction signées pour mettre à jour leurs soldes Bitcoin respectifs dans l'état actuel du canal. Ces transactions ne sont pas diffusées au réseau Bitcoin pendant ce processus.

Lorsqu'elles ont terminé leurs transactions, les deux parties signent et diffusent l'état final du canal à la blockchain Bitcoin. Cet état final reflète la répartition la plus récente convenue du Bitcoin entre les deux parties. Les conditions de multi-signature sont remplies, permettant aux fonds d'être redistribués selon les soldes finaux.

Chaînes latérales

Les chaînes latérales de Bitcoin, telles que le réseau Liquid, fonctionnent sur des blockchains séparées qui sont liées à Bitcoin. Ces chaînes latérales utilisent leurs propres mécanismes de consensus, permettant des transactions plus rapides et des fonctionnalités supplémentaires tout en relayant et finalisant périodiquement les transactions sur la chaîne principale de Bitcoin. Voici comment fonctionnent les chaînes latérales de Bitcoin :

Ancrage bidirectionnel : La technologie fondamentale qui permet le transfert d'actifs entre la chaîne principale de Bitcoin et une chaîne latérale s'appelle l'"ancrage bidirectionnel". Pour déplacer des actifs de la chaîne principale de Bitcoin vers une chaîne latérale, un utilisateur verrouille d'abord ses bitcoins dans une adresse de sortie spéciale sur la blockchain Bitcoin en envoyant une transaction. Cette action immobilise effectivement les bitcoins sur la chaîne principale. La chaîne latérale détecte cet événement de verrouillage et répond en frappant et en libérant un montant équivalent de jetons sur la chaîne latérale, souvent appelé sBTC (BTC de chaîne latérale), représentant les bitcoins verrouillés de la chaîne principale. Une fois sur la chaîne latérale, les utilisateurs peuvent transférer librement et utiliser ces jetons à diverses fins, telles que les transactions et les contrats intelligents, bénéficiant du mécanisme de consensus plus rapide et plus efficace de la chaîne latérale. Pour retourner des actifs à la chaîne principale de Bitcoin, l'utilisateur brûle ou détruit les jetons de la chaîne latérale. Cet événement de brûlage est détecté par la chaîne principale, qui libère ensuite les bitcoins initialement verrouillés à l'adresse de l'utilisateur sur la chaîne principale.

Fédération/Validateurs : Pour gérer et valider le processus d'ancrage bidirectionnel en toute sécurité, les chaînes latérales emploient une fédération ou un groupe de validateurs. Cette fédération joue un rôle crucial dans la gestion et la sécurisation du processus d'ancrage bidirectionnel entre la chaîne principale et la chaîne latérale. Ils surveillent le verrouillage et le déverrouillage des actifs sur les deux chaînes, garantissant que les transactions sont enregistrées avec précision. Ils valident également que le montant des actifs déplacés correspond des deux côtés, évitant des problèmes tels que la double dépense. Cette fédération peut être opérée par des parties de confiance, des scripts multi-signatures ou des contrats intelligents, qui travaillent tous pour maintenir l'intégrité et la sécurité du processus de transfert d'actifs.

Consensus indépendant : Une caractéristique déterminante des chaînes latérales est leur mécanisme de consensus indépendant, qui fonctionne séparément de la chaîne principale de Bitcoin. Cette indépendance permet aux chaînes latérales de mettre en œuvre des paramètres de bloc personnalisés, y compris des temps de bloc différents, des tailles de bloc et un débit de transactions optimisés pour leurs cas d'utilisation spécifiques. Elles utilisent des algorithmes de consensus uniques tels que la Preuve d'Autorité (PoA) ou la Preuve d'Enjeu Déléguée (DpoS), qui peuvent être plus efficaces ou adaptés aux objectifs de la chaîne latérale. De plus, les chaînes latérales introduisent des fonctionnalités avancées comme les contrats intelligents, les améliorations de la confidentialité et d'autres solutions de scalabilité qui ne sont pas disponibles nativement sur la chaîne principale de Bitcoin.

Rollups

Les rollups de deuxième couche pour Bitcoin fonctionnent en déplaçant l'exécution des transactions et les données hors de la blockchain principale de Bitcoin vers une chaîne ou couche de rollup séparée, tout en s'ancrant à Bitcoin pour la disponibilité des données et le consensus.

Les mécanismes clés impliqués dans la technologie des rollups incluent l'exécution des transactions sur la chaîne de rollup, la compression des données et l'ancrage à la couche une de Bitcoin. Les utilisateurs soumettent des transactions à exécuter sur la chaîne de rollup plutôt que directement sur la blockchain Bitcoin. La chaîne de rollup traite ces transactions, mettant à jour les soldes des comptes en conséquence. Après avoir traité de nombreuses transactions hors chaîne, le rollup compresse ou "regroupe" les données de transaction en une preuve ou un engagement cryptographique compact, qui représente l'effet net de toutes ces transactions sur l'état. Cette preuve compressée est ensuite soumise périodiquement à la blockchain Bitcoin sous la forme d'une seule transaction. Un contrat intelligent ou un mécanisme de vérification sur la couche une de Bitcoin peut valider efficacement et appliquer la transition d'état représentée par la preuve de rollup.

Cependant, les rollups sur Bitcoin font face à un défi clé puisque la couche de base de Bitcoin manque de la capacité de vérifier nativement les preuves cryptographiques ou les engagements produits par les systèmes de rollup. Il existe quelques approches explorées pour permettre les rollups sur Bitcoin, y compris les rollups souverains et l'extension du script Bitcoin.

Les rollups souverains utilisent Bitcoin comme une couche de disponibilité des données sans s'appuyer sur lui pour les preuves de validité. Ces rollups fonctionnent indépendamment, traitant les transactions hors chaîne et ne publiant que des données de transaction compressées sur Bitcoin. Ils gèrent leurs propres mécanismes de consensus et environnements d'exécution des transactions hors chaîne, utilisant Bitcoin pour ancrer et stocker les données de rollup compressées. Pour déplacer des actifs comme le BTC dans et hors du rollup, un système d'ancrage décentralisé, tel que le sBTC, est utilisé, s'appuyant sur un groupe décentralisé de signataires plutôt que sur la couche de base de Bitcoin.

L'extension du langage de script et des opcodes de Bitcoin pour permettre les rollups de validité permettrait à la couche de base de Bitcoin de vérifier et d'appliquer les transitions d'état du rollup. Cela nécessiterait probablement une mise à jour soft-fork de Bitcoin pour ajouter de nouveaux opcodes comme OP_CAT ou WTC pour une meilleure programmabilité.

Avantages des solutions de deuxième couche pour Bitcoin

La couche une de Bitcoin, bien que réputée pour sa sécurité et sa décentralisation, souffre de plusieurs limitations de performance. Les transactions sur la chaîne principale de Bitcoin prennent environ 10 minutes pour être confirmées, manquent de fonctionnalité de contrats intelligents, et entraînent souvent des frais de transaction élevés en raison de la congestion du réseau. Pour relever ces défis, des solutions de deuxième couche pour Bitcoin ont été développées, offrant une gamme d'améliorations qui améliorent considérablement la convivialité et la fonctionnalité du réseau Bitcoin.

Scalabilité : L'un des avantages les plus significatifs des solutions de deuxième couche pour Bitcoin est leur capacité à augmenter considérablement la capacité de transaction du réseau. En traitant les transactions hors de la blockchain principale, les projets de deuxième couche peuvent gérer un volume de transactions par seconde beaucoup plus élevé par rapport à la couche de base de Bitcoin. Cette décharge réduit la congestion sur la chaîne principale, entraînant des opérations réseau plus fluides et plus efficaces. L'augmentation de la scalabilité est cruciale pour l'adoption généralisée de Bitcoin pour les transactions quotidiennes et le trading à haute fréquence.

Frais de transaction réduits : Étant donné que les transactions de deuxième couche n'exigent pas que toutes les données de transaction soient enregistrées sur la blockchain Bitcoin, elles réduisent considérablement la quantité de données qui doivent être stockées. Cela conduit à des frais de transaction plus bas, rendant les microtransactions et autres transferts de petite valeur économiquement viables. Les utilisateurs bénéficient des coûts réduits, ce qui est particulièrement important pour les applications telles que les envois de fonds et les micropaiements, où les frais élevés peuvent être prohibitifs.

Confirmations plus rapides : Les solutions de deuxième couche offrent des confirmations de transaction quasi instantanées, un contraste frappant avec le temps moyen de bloc de 10 minutes sur la chaîne principale de Bitcoin. Ce temps de confirmation rapide est essentiel pour les cas d'utilisation nécessitant un règlement rapide, tels que les transactions au point de vente et le commerce en ligne. La capacité à obtenir des confirmations plus rapides améliore l'expérience utilisateur et élargit la gamme d'applications pratiques pour Bitcoin.

Confidentialité améliorée : Certaines implémentations de deuxième couche offrent des fonctionnalités de confidentialité améliorées. Des techniques telles que le routage en oignon et l'anonymat des canaux de paiement rendent plus difficile le traçage des transactions, offrant aux utilisateurs un niveau de confidentialité plus élevé.

Capacités de contrats intelligents : Certains projets de deuxième couche pour Bitcoin permettent la fonctionnalité des contrats intelligents au-dessus de Bitcoin. Cette addition ouvre de nouveaux cas d'utilisation, y compris les dApps et les protocoles de defi.

Sécurité héritée : Les solutions de deuxième couche tirent une partie de leur sécurité de la blockchain Bitcoin sous-jacente. En ancrant les transactions au consensus robuste et décentralisé de preuve de travail de Bitcoin, les réseaux de deuxième couche peuvent bénéficier de la puissance de calcul massive qui sécurise le réseau Bitcoin.

Défis des solutions de deuxième couche pour Bitcoin

Malgré leurs avantages, les réseaux L2 de Bitcoin rencontrent des défis, notamment dans le pont sécurisé entre Bitcoin et les réseaux L2 et la vitesse et la capacité de régler les preuves sur le réseau Bitcoin. Les ponts peuvent être sujets à des risques de sécurité, et des améliorations de la vitesse et du coût de règlement sont nécessaires pour la scalabilité future.

Certains des plus grands défis auxquels les solutions L2 de Bitcoin sont confrontées incluent :

Pont sécurisé entre Bitcoin et les réseaux L2 : Les réseaux L2 de Bitcoin comme les chaînes latérales utilisent des ponts pour se connecter à la chaîne principale de Bitcoin. Ces ponts fonctionnent en verrouillant des actifs sur Bitcoin et en frappant des jetons équivalents sur la chaîne L2. Cependant, cette conception de pont présente des risques de sécurité et des problèmes d'expérience utilisateur. De nombreux piratages et pertes de cryptomonnaies se sont produits en raison de vulnérabilités dans les ponts inter-chaînes.

Vitesse et coût du règlement sur le réseau Bitcoin : Bien que les solutions L2 traitent les transactions hors chaîne, elles doivent finalement régler l'état final sur la chaîne principale de Bitcoin. La vitesse et le coût de ce processus de règlement sur la couche de base de Bitcoin sont des facteurs significatifs affectant l'efficacité des réseaux L2.

Maintien de la sécurité sans validation directe de Bitcoin : Contrairement aux L2s d'Ethereum où les validateurs vérifient les transactions L2, les L2s de Bitcoin n'héritent pas entièrement de la sécurité des nœuds de Bitcoin, qui valident les transactions. Les L2s de Bitcoin doivent s'appuyer sur leurs propres protocoles de sécurité indépendants, rendant difficile d'atteindre le même niveau de sécurité que la couche de base de Bitcoin.

Risques accrus de centralisation : Certaines solutions L2 nécessitent l'établissement de canaux de paiement et de nœuds relais, ou l'exécution de leur propre mécanisme de consensus. Cela pourrait conduire à la concentration du contrôle entre les mains de quelques entités, potentiellement en contradiction avec les principes décentralisés de Bitcoin.

Complexités techniques et défis d'intégration : L'intégration des solutions L2 avec l'infrastructure existante de Bitcoin implique des complexités techniques importantes, telles que l'assurance de la compatibilité, le maintien des normes de sécurité et l'obtention du consensus au sein de la communauté sur les mises à jour proposées.

Projets clés de deuxième couche pour Bitcoin

Alors que Bitcoin continue d'évoluer, plusieurs projets de deuxième couche ont émergé pour résoudre ses problèmes de scalabilité, d'efficacité et de fonctionnalité. Voici quelques-uns des projets L2 Bitcoin les plus en vue actuellement en train de façonner le paysage :

1. Réseau Lightning Le réseau Lightning est sans doute la solution de deuxième couche la plus connue pour Bitcoin. Il utilise des canaux d'état pour faciliter les transactions hors chaîne entre deux parties. Cela permet des transactions presque instantanées et à faible coût, améliorant considérablement l'utilisabilité de Bitcoin pour les paiements quotidiens.

Caractéristiques clés :

Transactions hors chaîne
Frais bas
Règlements de paiement instantanés
Confidentialité améliorée grâce au routage en oignon

Lisez "Qu'est-ce que le réseau Lightning ?" dans notre Centre d'apprentissage pour un aperçu approfondi du réseau Lightning Bitcoin.

2. Réseau Liquid Le réseau Liquid, développé par Blockstream, est une chaîne latérale de Bitcoin conçue pour des transactions rapides et confidentielles. Il permet l'émission et le transfert d'actifs, y compris Bitcoin et des stablecoins, avec des frais plus bas et des temps de règlement plus rapides par rapport à la blockchain principale de Bitcoin.

Caractéristiques clés :

Ancrage bidirectionnel pour le transfert de Bitcoin
Transactions confidentielles
Émission et gestion d'actifs
Temps de

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