Quelles sont les solutions de couche 2 pour Bitcoin
Table des matières
- Quelles sont les solutions de couche deux pour Bitcoin ?
- Différences clés entre les solutions de couche deux de Bitcoin et d'Ethereum
- Pourquoi les solutions de couche deux pour Bitcoin sont-elles nécessaires ?
- Comment fonctionnent les solutions de couche deux pour Bitcoin
- Canaux d'état
- Sidechains
- Rollups
- Avantages des solutions de couche deux pour Bitcoin
- Défis des solutions de couche deux pour Bitcoin
- Projets clés de couche deux pour Bitcoin
Quelles sont les solutions de couche deux pour Bitcoin ?
Les solutions de couche deux pour Bitcoin (Bitcoin L2) sont des protocoles secondaires construits sur la blockchain principale de Bitcoin. Leur objectif est de résoudre les problèmes de scalabilité, d'améliorer la vitesse des transactions et de réduire les frais. Certaines L2 introduisent également des capacités de contrats intelligents, élargissant ainsi 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.
Différences clés entre les solutions de couche deux de Bitcoin et d'Ethereum
Bien que Bitcoin et Ethereum utilisent tous deux des solutions de couche deux, ils diffèrent fondamentalement en raison de leurs architectures sous-jacentes :
Héritage de la sécurité : Les solutions L2 d'Ethereum héritent directement de la sécurité du mainnet d'Ethereum grâce à des validateurs actifs. En revanche, les L2 de Bitcoin s'appuient sur leurs propres protocoles de sécurité car ils ne bénéficient pas d'une implication directe des validateurs du réseau principal de Bitcoin.
Vérification des transactions : Les L2 d'Ethereum utilisent des méthodes de vérification avancées telles que les preuves de fraude et les preuves à connaissance zéro, ce que Bitcoin n'a pas actuellement. Cela limite la complexité des solutions L2 qui peuvent être construites sur Bitcoin comparé à Ethereum.
Fonctionnalité de contrat intelligent : Ethereum a été conçu pour prendre en charge nativement les contrats intelligents, alors que Bitcoin ne l'a pas été. Ainsi, les L2 de Bitcoin visent souvent à ajouter cette capacité, améliorant sa fonctionnalité au-delà des simples transferts de valeur.
Couches de règlement : Les L2 de Bitcoin règlent les transactions sur la blockchain Bitcoin, tirant parti de son consensus par preuve de travail pour la sécurité. Les L2 d'Ethereum, en revanche, se règlent sur le mainnet d'Ethereum, qui utilise un modèle de consensus par preuve d'enjeu.
Pourquoi les solutions de couche deux pour Bitcoin sont-elles nécessaires ?
La nécessité des solutions de couche deux 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 une manière de s'adapter 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 de contrat intelligent : La couche de base de Bitcoin manque de fonctionnalités avancées de contrat intelligent, essentielles pour les applications décentralisées (dApps) et les plateformes de finance décentralisée (DeFi).
Libération de capital : Une part importante du capital de Bitcoin reste sous-utilisée car 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 couche deux pour Bitcoin
Un réseau blockchain comprend deux couches : la couche d'exécution, qui traite les transactions, et la couche de consensus, qui valide et approuve ces transactions. Les L2 de Bitcoin développent une couche d'exécution distincte 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 couche deux pour Bitcoin incluent :
Canaux d'état : Utilisés par le Lightning Network, les canaux d'état permettent à deux parties d'effectuer de nombreuses transactions hors chaîne. Seul l'état final est enregistré sur la blockchain, améliorant la vitesse et réduisant les coûts.
Sidechains : Fonctionnant comme des blockchains séparées liées à Bitcoin, les sidechains comme le Liquid Network permettent des transactions plus rapides et des fonctionnalités supplémentaires, se 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, tels que ceux utilisés dans le Lightning Network, permettent à deux parties de réaliser un nombre illimité de transactions Bitcoin hors chaîne, sans enregistrer chaque transaction sur la blockchain principale de Bitcoin. Cette approche améliore considérablement 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. Ils conviennent de la distribution initiale de Bitcoin entre eux 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 respectifs de Bitcoin dans l'état actuel du canal. Ces transactions ne sont pas diffusées au réseau Bitcoin pendant ce processus.
Lorsqu'ils ont terminé leurs transactions, les deux parties signent et diffusent l'état final du canal à la blockchain Bitcoin. Cet état final reflète la distribution la plus récente convenue de Bitcoin entre les deux parties. Les conditions multi-signature sont remplies, permettant la redistribution des fonds selon les soldes finaux.
Sidechains
Les sidechains Bitcoin, telles que le Liquid Network, fonctionnent sur des blockchains distinctes qui sont rattachées à Bitcoin. Ces sidechains 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 sidechains Bitcoin :
Attache bidirectionnelle : La technologie fondamentale qui permet le transfert d'actifs entre la chaîne principale de Bitcoin et une sidechain est appelée « attache bidirectionnelle ». Pour déplacer des actifs de la chaîne principale de Bitcoin vers une sidechain, 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 sidechain détecte alors cet événement de verrouillage et réagit en émettant et en libérant une quantité équivalente de jetons sur la sidechain, souvent appelés sBTC (sidechain BTC), représentant les bitcoins verrouillés de la chaîne principale. Une fois sur la sidechain, les utilisateurs peuvent transférer et utiliser librement 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 sidechain. Pour retourner des actifs à la chaîne principale de Bitcoin, l'utilisateur brûle ou détruit les jetons de la sidechain. Cet événement de brûlage est détecté par la chaîne principale, qui libère alors les bitcoins initialement verrouillés à l'adresse de l'utilisateur sur la chaîne principale.
Fédération/Validateurs : Pour gérer et valider le processus d'attache bidirectionnelle en toute sécurité, les sidechains utilisent une fédération ou un groupe de validateurs. Cette fédération remplit plusieurs fonctions critiques. La fédération ou le groupe de validateurs joue un rôle crucial dans la gestion et la sécurisation du processus d'attache bidirectionnelle entre la chaîne principale et la sidechain. Ils surveillent le verrouillage et le déverrouillage des actifs sur les deux chaînes, veillant à ce que les transactions soient 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-signature ou des contrats intelligents, qui travaillent tous pour maintenir l'intégrité et la sécurité du processus de transfert d'actifs.
Consensus indépendant : Une caractéristique définissante des sidechains est leur mécanisme de consensus indépendant, qui fonctionne séparément de la chaîne principale de Bitcoin. Cette indépendance permet aux sidechains de mettre en œuvre des paramètres de bloc personnalisés, y compris des temps de bloc, des tailles de bloc et des débits de transaction différents, 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 sidechain. De plus, les sidechains introduisent des fonctionnalités avancées comme les contrats intelligents, les améliorations de la confidentialité et d'autres solutions de scalabilité qui ne sont pas nativement disponibles sur la chaîne principale de Bitcoin.
Rollups
Les rollups de couche deux pour Bitcoin fonctionnent en déplaçant l'exécution des transactions et les données hors de la blockchain principale de Bitcoin vers une chaîne ou une 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 cryptographique ou un engagement compact, qui représente l'effet net de toutes ces transactions sur l'état. Cette preuve compressée est ensuite soumise périodiquement à la blockchain Bitcoin comme une seule transaction. Un contrat intelligent ou un mécanisme de vérification sur la couche une de Bitcoin peut valider et appliquer efficacement la transition d'état représentée par la preuve de rollup.
Cependant, les rollups sur Bitcoin rencontrent un défi clé car la couche de base de Bitcoin n'a pas 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 de Bitcoin.
Les rollups souverains utilisent Bitcoin comme une couche de disponibilité des données sans s'appuyer sur elle pour les preuves de validité. Ces rollups fonctionnent indépendamment, traitant les transactions hors chaîne et publiant uniquement les 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'attache décentralisé, tel que le sBTC, est utilisé, s'appuyant sur un groupe de signataires décentralisé plutôt que sur la couche de base de Bitcoin.
L'extension du langage de script de Bitcoin et des opcodes 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 par soft-fork de Bitcoin pour ajouter de nouveaux opcodes comme OP_CAT ou WTC pour une meilleure programmabilité.
Avantages des solutions de couche deux pour Bitcoin
La couche une de Bitcoin, bien que renommée 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 fonctionnalités de contrat intelligent, et entraînent souvent des frais de transaction élevés en raison de la congestion du réseau. Pour relever ces défis, des solutions de couche deux pour Bitcoin ont été développées, offrant une gamme d'améliorations qui améliorent considérablement l'utilisabilité et la fonctionnalité du réseau Bitcoin.
Scalabilité : L'un des avantages les plus significatifs des solutions de couche deux 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 couche deux peuvent gérer un volume de transactions par seconde beaucoup plus élevé par rapport à la couche de base de Bitcoin. Ce déchargement 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 : Comme les transactions de couche deux ne nécessitent pas que toutes les données de transaction soient enregistrées sur la blockchain Bitcoin, elles réduisent considérablement la quantité de données devant 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 des applications telles que les envois de fonds et les micropaiements, où les frais élevés peuvent être prohibitifs.
Confirmations plus rapides : Les solutions de couche deux offrent des confirmations de transactions 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 couche deux offrent des fonctionnalités de confidentialité améliorées. Des techniques telles que le routage en oignon et l'anonymat des canaux de paiement rendent plus difficile la traçabilité des transactions, offrant aux utilisateurs un niveau de confidentialité plus élevé.
Capacités de contrat intelligent : Certains projets de couche deux pour Bitcoin permettent la fonctionnalité de contrat intelligent sur Bitcoin. Cette addition débloque de nouveaux cas d'utilisation, y compris les dApps et les protocoles defi.
Sécurité héritée : Les solutions de couche deux tirent une partie de leur sécurité de la blockchain Bitcoin sous-jacente. En ancrant les transactions au robuste et décentralisé consensus par preuve de travail de Bitcoin, les réseaux de couche deux peuvent bénéficier de la puissance de calcul massive qui sécurise le réseau Bitcoin.
Défis des solutions de couche deux pour Bitcoin
Malgré leurs avantages, les réseaux de couche deux pour Bitcoin font face à des défis, notamment dans la sécurisation des ponts entre Bitcoin et les réseaux L2 et la rapidité et la capacité de régler les preuves sur le réseau Bitcoin. Les ponts peuvent être exposés 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 sont confrontées les solutions de couche deux pour Bitcoin incluent :
Pont sécurisé entre Bitcoin et les réseaux L2 : Les réseaux L2 de Bitcoin comme les sidechains utilisent des ponts pour se connecter avec la chaîne principale de Bitcoin. Ces ponts fonctionnent en verrouillant des actifs sur Bitcoin et en émettant des jetons équivalents sur la chaîne L2. Cependant, ce design de pont présente des risques de sécurité et des problèmes d'expérience utilisateur. De nombreux hacks et pertes de cryptomonnaies ont eu lieu 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.
Maintenir la sécurité sans validation directe de Bitcoin : Contrairement aux L2 d'Ethereum où les validateurs vérifient les transactions L2, les L2 de Bitcoin n'héritent pas entièrement de la sécurité des nœuds de Bitcoin, qui valident les transactions. Les L2 de Bitcoin doivent s'appuyer sur leurs propres protocoles de sécurité indépendants, ce qui rend 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 de relais, ou le fonctionnement de leur propre mécanisme de consensus. Cela pourrait conduire à une 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 garantir la compatibilité, maintenir les normes de sécurité et obtenir un consensus au sein de la communauté sur les mises à jour proposées.
Projets clés de couche deux pour Bitcoin
Alors que Bitcoin continue d'évoluer, plusieurs projets de couche deux ont émergé pour résoudre ses problèmes de scalabilité, d'efficacité et de fonctionnalité. Voici quelques-uns des projets L2 pour Bitcoin les plus en vue actuellement :
1. Lightning Network Le Lightning Network est sans doute la solution de couche deux pour Bitcoin la plus connue. 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 faibles
- Règlements de paiement instantanés
- Confidentialité améliorée grâce au routage en oignon
Lisez "Qu'est-ce que le Lightning Network ?" dans notre Centre d'apprentissage pour un aperçu approfondi du réseau Lightning de Bitcoin.
2. Liquid Network Le Liquid Network, développé par Blockstream, est une sidechain Bitcoin conçue pour des transactions rapides et confidentielles. Il permet l'émission et le transfert d'actifs, y compris des bitcoins 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 :
- Attache bidirectionnelle pour le transfert de Bitcoin
- Transactions confidentielles
- Émission et gestion d'actifs
- Temps de règlement rapide
3. Rootstock Rootstock est une sidechain Bitcoin compatible avec la machine virtuelle Ethereum (EVM) utilisant le consensus par preuve de travail et le minage fusionné. Elle permet aux utilisateurs de Bitcoin de verrouiller du BTC et de frapper du RBTC, améliorant la fonctionnalité
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