Proposé dans un Livre blanc 2016, le Lightning Network (LN) est une solution de couche 2 s'appuyant sur Bitcoin.
Dans cet article, nous allons nous pencher sur l'histoire et l'état actuel du Lightning Network de Bitcoin.
Pourquoi le Lightning Network de Bitcoin a-t-il été créé ?
Le Lightning Network a été créé pour répondre aux problèmes d'évolutivité du Bitcoin, notamment en ce qui concerne la vitesse et le coût des transactions Bitcoin.
Le nombre maximal théorique actuel de transactions par seconde (TPS) du Bitcoin est de 10, bien qu’en réalité, il se situe entre 3 et 7. À titre de comparaison, les systèmes de paiement traditionnels comme VISA ont traité en moyenne 6 000 TPS en 2020 (selon L'argument avancé par VISA (soit 188 milliards de transactions par an).
Les frais de transaction du Bitcoin peuvent varier considérablement en fonction de la demande actuelle d'utilisation du réseau. Par exemple, le 20 avril 2021, les frais de transaction moyens dépassaient les 50 dollars, tandis que le 9 août 2021, la moyenne s'élevait à environ 2,50 dollars. Pour les transactions importantes, telles que les virements bancaires ou les transferts internationaux, la rapidité et le coût du Bitcoin sont comparables, voire supérieurs, à ceux des solutions alternatives. Mais si le Bitcoin doit être utilisé au quotidien paiements (ce qu'on appelle les « micro-transactions », par exemple une tasse de café ou de l'essence), la vitesse des transactions doit augmenter et leurs coûts doivent diminuer considérablement.
Le Lightning Network en théorie
Pour comprendre le fonctionnement du LN et les défis auxquels il est actuellement confronté, il faut parler du Bitcoin. Le facteur limitant du réseau Bitcoin réside dans le fait que chaque transaction doit être intégrée dans un nouveau bloc de la chaîne. Étant donné que les blocs sont ajoutés à la chaîne toutes les 10 minutes environ, il existe une limite stricte au nombre de transactions possibles sans modifier de manière significative le protocole Bitcoin.
En savoir plus : Comment fonctionnent les transactions en bitcoins ?
Des débats sur des refontes majeures du protocole Bitcoin ont déjà eu lieu par le passé et ont donné lieu à des « hard forks », notamment la création du Bitcoin Cash. Le Lightning Network, plutôt que de créer une nouvelle blockchain, est une solution de couche 2. Cela signifie qu’il permet au protocole Bitcoin de rester relativement inchangé, tout en offrant les avantages que pourraient apporter des refontes majeures — du moins en théorie.
LN fonctionne en mettant en place un canal de paiement entre deux parties, dans lequel seules la première et la dernière transaction sont enregistrées sur la blockchain Bitcoin. Toutes les transactions intermédiaires entre la première et la dernière s'effectuent hors chaîne, ce qui signifie qu'elles ne sont pas soumises aux contraintes du protocole Bitcoin.
Pour ouvrir un canal de paiement, les deux parties doivent engager une certaine quantité de bitcoins. Ces bitcoins sont bloqués et ne peuvent être libérés tant que le canal de paiement reste ouvert. Le montant total de bitcoins pouvant être transféré via ce canal correspond à la quantité totale de bitcoins engagée. Prenons un exemple pour illustrer cela :
Alice et Bob souhaitent établir un canal de paiement entre eux. Alice engage 10 BTC et Bob engage 5 BTC dans ce canal de paiement. Une transaction d’ouverture, regroupant les 15 BTC d’Alice et de Bob, est enregistrée sur la blockchain Bitcoin. Une fois cette transaction ajoutée à la blockchain, ce qui peut prendre 10 minutes ou plus, Alice et Bob peuvent effectuer un nombre illimité de transactions à une vitesse bien plus rapide et à un coût pratiquement nul. Voici les transactions entre Alice et Bob :
- Alice envoie 1 BTC à Bob Alice : 9 BTC Bob : 6 BTC
- Alice envoie 2 BTC à Bob Alice : 7 BTC Bob : 8 BTC
- Bob envoie 3 BTC à Alice Alice : 10 BTC Bob : 5 BTC
- Bob envoie 1 BTC à Alice Alice : 11 BTC Bob : 4 BTC
Lorsqu’un des deux, voire les deux, souhaitent fermer le canal, une transaction de clôture est envoyée à la blockchain avec les soldes finaux d’Alice et de Bob. Dans ce cas, le solde final d’Alice est de 11 BTC et celui de Bob de 4 BTC.
Et si Alice souhaitait effectuer une transaction avec Carol ? Eh bien, il se trouve que Bob dispose d’un canal de paiement avec Carol ; Alice effectue donc la transaction avec Bob, et Bob la transmet à Carol. Notez que dans ce scénario, Bob pourrait percevoir une petite commission pour avoir relayé la transaction. À long terme, selon la théorie de les six degrés de séparation, LN permet à Alice d'effectuer des transactions avec n'importe qui d'autre.
Le nœud A effectue une transaction avec le nœud Q bien qu'il ne dispose de canaux de paiement directs qu'avec les nœuds C et B.
Le Lightning Network en pratique
LN est un protocole relativement récent. Il doit faire face à de nombreux défis, allant de la facilité d'utilisation à la sécurité.
Certaines inquiétudes ont été exprimées quant à la facilité avec laquelle il est possible d'exploiter un nœud LN. Pour que le LN soit un succès, il faut un réseau solide de nœuds Bitcoin exécutant le protocole LN. L'exploitation d'un nœud LN peut être assez difficile et il se pourrait qu'il y ait des problèmes liés aux incitations financières pour l'exploitation de nœuds plus petits. On peut toutefois faire valoir que l'utilisation du LN n'est pas beaucoup plus compliquée que celle d'un nœud Bitcoin complet. Cependant, comme le LN est principalement destiné aux micro-transactions, l’utilisation quotidienne du LN se fera via des portefeuilles compatibles avec le LN. Contrairement à certains portefeuilles Bitcoin plus établis, la nouveauté de ces portefeuilles compatibles avec le LN implique des compromis entre la conservation et sans détention versions. Les portefeuilles LN sans garde sont plus difficiles à utiliser : ils sont plus complexes et moins intuitifs. Les options avec garde sont plus faciles à utiliser, mais vous devez confier vos bitcoins à un tiers.
En savoir plus : Comprendre la différence entre les portefeuilles « custodial » et « non-custodial », et en quoi cela est lié à la liberté économique.
LN doit également faire face à la concurrence. En février 2024, LN avait déjà conquis environ 5 000 BTC. Cela peut sembler beaucoup, mais à titre de comparaison, plus de 150 000 bitcoins sont bloqués sur Ethereum (WBTC, « wrapped Bitcoin ») en février 2024. Étant donné que les temps de bloc sur Ethereum sont d’environ 14 secondes, contre 10 minutes pour le Bitcoin, il est déjà beaucoup plus rapide d’effectuer des transactions en Bitcoin via le WBTC sur le réseau Ethereum. De plus, on peut imaginer que des projets Ethereum tels que ETH 2.0 et Ethereum Plasma permettra de réduire suffisamment les frais de transaction pour rendre le Lightning Network inutile et obsolète. Il est également important de garder à l’esprit que l’utilisation du WBTC offre tous les avantages considérables liés à l’accès à DeFi, ce qui n'est pas le cas de LN.
Enfin, et c'est là le plus inquiétant, LN a été confronté à un certain nombre de failles de sécurité. Parmi celles-ci, on peut citer :
- Attaques de « griefing »: Les fonds ne sont pas perdus, mais cela entraîne le gel des fonds Lightning de la victime, de sorte que le canal de paiement ne peut plus traiter aucune transaction.
- Inondations et pillages: Un pirate oblige de nombreuses victimes à retirer leurs fonds de la blockchain simultanément (flood). Il profite ensuite de cette congestion pour dérober les fonds qui n'ont pas pu être retirés avant l'expiration du délai (loot).
- Attaques par dilatation du temps: Un attaquant prolonge le délai avant que la victime ne prenne connaissance des nouveaux blocs en retardant leur transmission.
- Attaques par « pinning »: Un pirate incite une victime à fermer son canal LN de manière incorrecte et vole certaines transactions.
Il reste encore du travail à accomplir sur le réseau Lightning de Bitcoin
Bien que le LN présente des vulnérabilités, personne n’a encore réussi à en tirer parti. Il est probable que, compte tenu du niveau d’expertise très élevé requis pour exploiter ces failles, personne n’y soit parvenu. Les développeurs du LN sont convaincus que la découverte de ces vulnérabilités ne fera que renforcer le réseau – qu’il s’agit d’une étape nécessaire de sa croissance. Les développeurs se montrent optimistes quant à la mise au point de divers correctifs pour les failles qu’ils ont identifiées jusqu’à présent, même si les attaques de « pinning » et de « time-dilation » nécessiteront des ajustements à la fois au niveau des implémentations du LN et de Bitcoin Core.
Le Lightning Network d'aujourd'hui est confronté à de nombreux défis, mais le protocole est encore relativement récent et ce genre de problèmes est tout à fait normal. Les développeurs du Lightning Network continueront à améliorer le protocole et parviendront peut-être à résoudre ces problèmes afin de faciliter la scalabilité de Bitcoin sur la couche 2.
En savoir plus : Comprenez les différences entre le Bitcoin et le Bitcoin Cash, et pourquoi le Bitcoin Cash répond en grande partie à un besoin différent.
Pour une analyse objective du Lightning Network, rédigée par un contributeur à plein temps de Bitcoin Core, consultez l'article d'Antoine Riard intitulé super article.
