Explication des solutions de mise à l'échelle L2 pour Bitcoin

Les Principes de Base

Les solutions de couche 2 (L2) pour Bitcoin sont des protocoles construits au-dessus de la blockchain de la crypto-monnaie originale. Ces ajouts visent à améliorer l'efficacité du réseau et à étendre ses capacités. En traitant les transactions en dehors de la blockchain principale (couche 1), les solutions L2 réduisent sa charge et offrent un certain nombre d'avantages. Ces technologies sont essentielles pour résoudre le trilemme de la blockchain et favoriser la croissance de l'écosystème du bitcoin. De nombreux acteurs du marché considèrent Bitcoin principalement comme une réserve de valeur. Cependant, les solutions L2 améliorent considérablement sa fonctionnalité, lui permettant de prendre en charge des applications et des systèmes complexes.

Des solutions de Niveau 2 pour relever les défis de Bitcoin

Conçu à l'origine comme un système de paiement décentralisé et sécurisé, le bitcoin s'est heurté à d'importants problèmes d'évolutivité au fur et à mesure que sa popularité grandissait. La crypto-monnaie originale est confrontée à un temps de création de bloc de 10 minutes et à un débit de sept transactions par seconde (TPS), ce qui entraîne des frais plus élevés et des retards pendant les périodes de pointe.

En outre, le langage Script de Bitcoin limite le développement de contrats intelligents complexes et d'applications décentralisées (dapps). Des solutions de couche 2 sont apparues pour relever ces défis. Au-delà de l'amélioration de l'évolutivité, les solutions de couche 2 offrent de nouvelles possibilités au sein de l'écosystème Bitcoin:

• La Programmabilité Améliorée: Les solutions L2 facilitent l'utilisation de contrats intelligents complexes, ouvrant la voie à la finance décentralisée (DeFi), aux jetons non fongibles (NFT) et à d'autres innovations Web3.
• Le DeFi sur le Bitcoin: Des technologies telles que Lightning Network et Stacks permettent des transactions à faible coût et sans intermédiaire, permettant aux utilisateurs d'échanger, de prêter et d'emprunter.
• Résoudre le Trilemme de la Scalabilité: Les solutions Bitcoin-L2 permettent d'équilibrer la décentralisation, la sécurité et les performances. Alors que le réseau primaire donne la priorité à la décentralisation et à la sécurité, les solutions de la couche 2 améliorent considérablement l'évolutivité.

Comment fonctionnent les Solutions de la Couche 2 de Bitcoin?

Les solutions de couche 2 pour Bitcoin fonctionnent en dehors de la chaîne, ce qui réduit considérablement la charge sur la chaîne de blocs principale. Cela permet aux utilisateurs d'effectuer de nombreuses transactions sans enregistrer chacune d'entre elles directement sur la blockchain, ce qui augmente le débit et réduit considérablement les frais, rendant ainsi les paiements de détail plus réalisables. Les principales mises en œuvre des solutions de la couche 2 de Bitcoin comprennent les canaux d'état, les rollups et les sidechains.

Les Chaînes d'État

Les canaux d'état sont un élément clé des solutions de couche 2, facilitant les transactions rapides et peu coûteuses entre les utilisateurs en tirant parti de canaux de communication dédiés. Les transactions de crypto-monnaies impliquent généralement une interaction entre les portefeuilles, nécessitant la validation du consensus de la blockchain pour mettre à jour l'état du réseau. Chaque transaction nécessite une validation, ce qui entraîne des retards et des coûts.

Les canaux d'État rationalisent ce processus en permettant aux participants d'effectuer des transactions hors chaîne. Une adresse multisig est créée pour conserver les fonds au nom des participants. Les transactions mettent à jour l'état hors chaîne sans toucher la blockchain principale, chaque nouvelle transaction écrasant l'état précédent.

Cette communication hors chaîne se poursuit jusqu'à la fin de la session. À ce moment-là, les soldes finaux sont consolidés et soumis en une seule transaction à la blockchain principale, mettant à jour l'état du réseau. Les canaux d'état améliorent la vitesse des transactions et réduisent les frais, ce qui est particulièrement avantageux pour les transferts multiples. Le Lightning Network, conçu pour les micropaiements, est un exemple de cette technologie.

Le Lightning Network (LN) est une solution Bitcoin de niveau 2 qui utilise des canaux de paiement entre utilisateurs pour faciliter les transactions. Issu de la proposition de Satoshi Nakamoto en 2009, le concept a été développé par Joseph Poon et Thaddeus Dryja en 2015, pour aboutir à l'article "The Bitcoin Lightning Network". Le LN fonctionne en dehors du réseau Bitcoin principal et traite jusqu'à un million de transactions par seconde. Les utilisateurs ouvrent un canal LN en déposant des bitcoins dans une adresse multisig, et effectuent des transactions au sein du canal. Le réseau met à jour les soldes et consolide les données des transactions dans une entrée unique de la blockchain Bitcoin lorsque le canal est fermé.

Ce protocole réduit considérablement les frais et accélère les transactions. L'adoption généralisée du LN inclut de nombreux commerçants et quelques échanges centralisés pour les dépôts et les retraits. En juin 2024, il y aura 13 600 nœuds LN et 52 060 canaux de paiement, avec une capacité de 4 971 BTC (environ 344 millions de dollars), selon 1ML.

Les Chaînes latérales (Sidechains)

Les sidechains permettent d'effectuer des transactions sans surcharger le réseau principal. Ces blockchains indépendantes sont liées au réseau principal mais fonctionnent avec un certain degré d'autonomie, en employant leurs propres algorithmes de consensus et diverses approches distinctes des canaux d'état. Contrairement à la couche primaire, les sidechains peuvent avoir des architectures très différentes. Dans le cas du Bitcoin, les sidechains permettent l'exécution de contrats intelligents et sous-tendent des protocoles complexes tels que les échanges décentralisés (DEX).

Reliées au réseau principal par des ponts, les sidechains améliorent la fonctionnalité de l'écosystème. Les utilisateurs peuvent transférer des actifs entre les chaînes à l'aide de contrats intelligents spécialisés qui bloquent un certain montant dans un réseau et libèrent un montant équivalent dans un autre réseau.

La mise en œuvre des sidechains varie, notamment en termes de sécurité. Certaines sidechains utilisent leurs propres systèmes de sécurité, restant indépendantes de la blockchain principale tout en permettant l'échange de ressources. D'autres s'intègrent plus étroitement aux mécanismes de sécurité du réseau parent. Parmi les exemples notables de sidechains Bitcoin, on peut citer Stacks et Rootstock Infrastructure Framework (RIF).

Les Stacks propose des contrats intelligents compatibles avec Bitcoin tout en tirant parti de la sécurité de la blockchain Bitcoin. Cette sidechain Bitcoin semi-autonome fonctionne sur la base d'un algorithme de consensus unique appelé Proof of Transfer (PoX), qui combine les mécanismes Proof-of-Stake et Proof-of-Burn. Elle relie les mineurs de Bitcoin et les stakers de Stacks. Les mineurs de Bitcoin utilisent des BTC pour gagner le droit de valider des blocs sur la sidechain Stacks, recevant des récompenses en jetons STX. Inversement, les stakers de Stacks bloquent leurs STX pour obtenir des récompenses en BTC.

Au lieu d'utiliser directement la blockchain Bitcoin, Stacks s'appuie sur les mineurs Bitcoin pour la validation. Un pont intégré facilite le transfert de crypto-actifs entre les réseaux, SBTC représentant Bitcoin sur Stacks. Stacks prend en charge les contrats intelligents et les applications DeFi. À l'heure actuelle, la valeur totale bloquée (TVL) dans Stacks dépasse 126 millions de dollars.

Les Roulements (Rollups)

Les rollups sont des solutions de niveau 2 construites au-dessus du réseau primaire, fonctionnant principalement comme des couches d'exécution des transactions. Ils améliorent la vitesse des transactions et réduisent considérablement les frais. Les rollups regroupent les transactions en lots, qui sont ensuite envoyés au réseau principal (couche 1) pour validation finale. Chaque lot peut contenir jusqu'à 10 000 transactions.

De nombreuses solutions de rollup emploient des méthodes de preuve sans connaissance, connues collectivement sous le nom de ZK-Rollups. Celestia Labs a développé Rollkit, une plateforme offrant un cadre modulaire pour la prise en charge des rollups souverains sur la blockchain Bitcoin. Selon l'équipe du projet, Rollkit permet aux développeurs de créer des rollups avec des environnements d'exécution personnalisés, en tirant parti des garanties de disponibilité des données de Bitcoin et de sa résistance à la réorganisation. Cette technologie optimise l'espace des blocs, réduit les frais et facilite la mise en œuvre des solutions DeFi sur Bitcoin.

Le développement de Rollkit a été rendu possible par la mise à niveau de Taproot et s'est inspiré du protocole Ordinals, qui a démontré comment des données arbitraires pouvaient être publiées dans les blocs Bitcoin. Les développeurs n'ont eu besoin que d'implémenter des fonctions pour envoyer et récupérer des rollups. Rollkit prend en charge des couches d'exécution personnalisables, notamment EVM, CosmWasm et Cosmos SDK. L'équipe a testé l'intégration en utilisant un réseau de test Bitcoin local et Ethermint pour exécuter la machine virtuelle Ethereum (EVM). Le protocole Merlin est un autre exemple de projet de rollup pour le réseau Bitcoin.

Merlin Protocol est un projet de rollup pionnier conçu pour intégrer des actifs Bitcoin de valeur à la machine virtuelle Ethereum (EVM), en surmontant les limites du réseau Bitcoin. Grâce au protocole BTC Connect de Particle Network, les utilisateurs peuvent accéder au réseau directement via leurs portefeuilles Bitcoin. Pour atteindre l'évolutivité, Merlin utilise des ZK-Rollups, la finalisation des transactions ayant lieu sur la blockchain Bitcoin, ce qui garantit une sécurité élevée.

Merlin prend en charge les portefeuilles Web3 tels que MetaMask, offrant ainsi une expérience utilisateur transparente. Les projets créés sur Ethereum et d'autres réseaux EVM peuvent être migrés vers Merlin avec des changements de code minimes. Le protocole s'adapte aux jetons BRC-20 et ERC standard, et a déjà attiré des applications DeFi avec une valeur totale bloquée (TVL) dépassant le milliard de dollars.

Les Défis potentiels des solutions de Couche 2 Bitcoin

Les solutions de la Couche 2 et les sidechains de l'écosystème Bitcoin s'appuient sur des ponts pour interagir avec la blockchain principale. Cela implique généralement de verrouiller les actifs sur la chaîne principale de Bitcoin tout en émettant des jetons équivalents sur la couche secondaire. Cette méthode présente toutefois des failles de sécurité. Les ponts construits sur ce modèle ont souvent été la cible de piratages, entraînant des pertes de plusieurs milliards de dollars. Malgré les efforts déployés pour améliorer les protocoles de passerelle, de nombreuses solutions de la couche 2 de Bitcoin dépendent encore du modèle de verrouillage et de libération, potentiellement peu sûr.

L'efficacité des rollups et des canaux d'état dépend de la vitesse de finalisation et du coût sur le réseau principal. L'efficacité de ces solutions de Couche 2 est directement influencée par ces facteurs. Bien que de nombreuses solutions existantes se soient avérées viables, des améliorations continues sont nécessaires. Des optimisations significatives ont été réalisées avec la mise à jour Dencun d'Ethereum, ce qui suggère que des efforts similaires seront essentiels pour faire progresser les technologies de la couche 2 de Bitcoin.

L'évolution future des solutions L2 de Bitcoin

Les solutions de la Couche 2 de Bitcoin sont appelées à progresser encore, en élargissant les fonctionnalités et en améliorant les performances du réseau.

Parmi les pistes de développement possibles, on peut citer

• Les Améliorations Technologiques: Advancements in cryptographic methods and consensus algorithms could enhance the security, reliability, and user-friendliness of L2 solutions.
• Une Adoption Large: La sensibilisation accrue aux nouvelles technologies pourrait conduire à leur adoption généralisée par les acteurs du marché et les organisations.
• Integration With TradFi: Les réseaux L2 de Bitcoin pourraient s'intégrer plus étroitement aux systèmes financiers traditionnels, ouvrant la voie à des produits et services innovants.
• Focus sur l'expérience utilisateur: Les développeurs se concentreront sur l'amélioration de l'interface utilisateur afin d'attirer un public plus large.
• La collaboration et la normalisation: Une coopération plus étroite entre les projets L2 pourrait conduire à la normalisation et à l'interopérabilité.

La Conclusion

Les solutions de la Couche 2 jouent un rôle clé dans l'amélioration de la capacité de Bitcoin à traiter davantage de transactions et à mieux fonctionner, en remédiant à ses limites inhérentes. En traitant les transactions en dehors de la blockchain principale, les solutions de la couche 2 désengorgent le réseau, réduisent les frais et permettent des transactions plus rapides. Ces avancées rendent le bitcoin plus adaptable et lui permettent de prendre en charge des applications et des systèmes complexes. Des technologies telles que le Lightning Network, les piles et le protocole Merlin démontrent le potentiel des solutions L2 à s'intégrer à Bitcoin et à en améliorer les capacités. Au fur et à mesure que ces technologies progressent, elles continueront à promouvoir la croissance et l'adoption de Bitcoin dans divers secteurs, y compris la finance décentralisée et les systèmes financiers traditionnels.