Un guide incontournable de l'écosystème Bitcoin (1) : Exploiter la puissance d'un marché d'un billion de dollars

"Nous pensons que le prochain cycle de croissance exponentielle de la blockchain viendra de l'application à grande échelle du bitcoin."

Avec la création officielle du Satoshi Lab, coparrainé par Web3 Labs et Waterdrip Capital, à Hong Kong, les discussions sur l'écosystème Bitcoin se multiplient progressivement sur l'ensemble du marché des cryptomonnaies. L'utilisation de solutions de vérification côté client pour créer des contrats intelligents sur des scripts Bitcoin, tout en étant compatible avec le Lightning Network infiniment évolutif pour les transactions par canal, pourrait devenir un bloc du triangle qui garantit simultanément "la sécurité, la décentralisation et l'évolutivité" des solutions d'application à grande échelle de la chaîne.

Cet article propose une explication vulgarisée de certains concepts de base de l'écosystème Bitcoin. Du "triangle impossible de la blockchain" qui entrave les applications à grande échelle, au "Lightning Network" de Bitcoin qui surmonte le "triangle impossible", en passant par les solutions actuelles aux scripts Bitcoin et aux principes du modèle UTXO.

Quels sont les obstacles à l'application à grande échelle de la blockchain ?

Vitalik Buterin, le fondateur d'Ethereum, et Chang Chao, le fondateur de Babbitt, ont tous deux proposé que "les réseaux de blockchain ne puissent pas assurer à la fois la sécurité, la décentralisation et l'évolutivité", ce qui constitue le "triangle impossible de la blockchain". Le problème du "triangle impossible" a longtemps entravé l'application à grande échelle de la blockchain.

Pour garantir la sécurité, Ethereum s'est concentré sur le développement de la décentralisation au cours des dix dernières années et a continué à innover au niveau de la couche d'infrastructure de la chaîne publique sous-jacente afin d'accroître l'évolutivité de la chaîne publique Ethereum. Pour atteindre cet objectif, Ethereum a également itéré sur divers algorithmes d'air, de sharding, de rollup et d'autres technologies au cours des dix dernières années.

En ce qui concerne le problème de l'évolutivité, à en juger par Ethereum et ses tentatives de couche 2, il semble que tant que la solution reste limitée à la blockchain, il y aura une limite supérieure à la performance. Même la blockchain la plus puissante que nous voyons actuellement a encore du mal à dépasser la limite supérieure de TPS (transactions par seconde). On est loin des exigences des applications commerciales à grande échelle de millions de TPS, et l'industrie mondiale a encore un énorme retard à rattraper pour atteindre l'objectif de centaines de millions de TPS. Les chaînes publiques classiques, qu'il s'agisse d'Ethereum ou de Bitcoin, sont toutes confrontées à un goulot d'étranglement : "Comment résoudre le problème de l'évolutivité ?"

Comment fonctionne le réseau Lightning ?

Le réseau Lightning utilise l'informatique hors chaîne, c'est-à-dire le "canal de paiement", pour résoudre complètement le problème d'évolutivité du "triangle impossible" - tant qu'il est construit avec suffisamment de canaux, vous pouvez exécuter n'importe quel nombre de transactions simultanées.

Principe du réseau éclair

1. Prenons l'exemple du système bancaire : si A et B ouvrent un compte et transfèrent de l'argent. Lorsque deux personnes se trouvent dans la même banque, la compensation s'effectue au sein de la même banque. Lorsque A et B ne sont pas dans la même banque, ils doivent effectuer des opérations de règlement interbancaire par l'intermédiaire de la banque centrale.
2. Le réseau Lightning imite la manière dont les banques compensent leurs comptes : Les utilisateurs A et B ouvrent un canal Lightning entre eux par l'intermédiaire du Lightning Network. Lorsque le canal est ouvert, A et B l'utilisent pour régler directement sur le Lightning Network sans passer par la blockchain Bitcoin. Ce n'est que lorsque le canal est fermé que A et B doivent traverser le Lightning Network pour s'inscrire sur la blockchain Bitcoin.

Processus d'exploitation du canal de foudre

1. Payer des réserves : À l'instar du scénario traditionnel selon lequel vous devez payer des réserves à l'avance pour ouvrir un compte bancaire, l'ouverture d'un canal du Lightning Network nécessite également de payer des réserves en bitcoins.
2. Comptabilisation des transactions hors chaîne : Chaque transaction est enregistrée une par une via le Lightning Network, et un accord de pénalité doit être signé pour chaque comptabilisation.
3. Enregistrement du règlement sur la chaîne : Après la fermeture du canal Lightning, les données historiques des transactions sont regroupées et réglées en une seule fois, puis envoyées à la blockchain Bitcoin.

Comment le Lightning Network évite la fraude sur la chaîne

Si, au cours de la transaction par canal, A adopte un comportement frauduleux - en fermant le canal plus tôt que prévu pour régler les bitcoins. Lorsque le canal est fermé, une transaction frauduleuse est immédiatement générée sur la chaîne Bitcoin. Grâce à l'ouverture de la chaîne Bitcoin, B peut observer à temps et punir A au moyen d'un accord de pénalité signé à l'avance. La sanction consiste à confisquer toutes les réserves de A.

Le goulot d'étranglement de l'application à grande échelle du réseau Lightning

En théorie, le Lightning Network permet une évolutivité infinie et surmonte le triangle impossible de la blockchain. Mais le problème le plus important qui entrave l'application à grande échelle de Lightning Network est que ce dernier utilise le même script que Bitcoin, alors qu'il n'y a pas de contrats intelligents sur la chaîne Bitcoin, mais seulement des scripts simples, qui ne peuvent pas supporter d'applications complexes. En d'autres termes, la chaîne Bitcoin est incomplète au sens de Turing. Turing complet signifie qu'il peut théoriquement résoudre n'importe quel problème de calcul. En utilisant un langage de script Turing-complet, il peut être logiquement compatible avec d'autres langages de programmation, et peut théoriquement réaliser la logique que n'importe quel autre langage peut réaliser, et reproduire la logique réelle de l'entreprise dans la plus grande mesure possible. Il n'existe pas de contrats intelligents sur la blockchain Bitcoin, et encore moins d'applications basées sur des contrats intelligents. Le plus grand problème que le Lightning Network doit surmonter est de savoir comment mettre en œuvre des contrats intelligents sur Bitcoin.

Solutions existantes pour améliorer la "puissance" de la blockchain Bitcoin

1. Chaîne latérale
2. La chaîne latérale consiste à créer une chaîne dotée d'une fonction de contrat intelligent, à la copier et à la relier à la chaîne principale de Bitcoin dans les deux sens, de sorte que les actifs Bitcoin puissent être transférés de manière transparente entre la chaîne principale et la chaîne latérale, réalisant ainsi des contrats intelligents, < /span>La chaîne latérale nécessite un fournisseur de services centralisé tiers pour la réplication et le transfert d'actifs de la chaîne principale. Actuellement, il n'existe qu'une solution pan-centralisée. Par exemple, "WBTC" est un jeton ERC-20 émis par BitGo sur le réseau Ethereum et est ancré 1:1 avec la BTC en tant qu'actif dérivé. La solution de la chaîne latérale n'a jamais été soutenue par la communauté des développeurs de Bitcoin Core en raison du problème de centralisation de l'émission par des tiers. Mais il n'existe actuellement aucune technologie de pige à deux voies suffisamment décentralisée.
3. Pièces de monnaie colorées
4. En 2012, Meni Rosenfeld, président de la Bitcoin Association, a publié un article intitulé "Overview of Colored Coins", qui présentait un mécanisme permettant d'exploiter la "fongibilité" du bitcoin en "colorant" certaines pièces afin de différencier des jetons spécifiques d'autres jetons. pour créer des applications adaptées à ces pièces. La méthode spécifique consiste à utiliser l'instruction OP_RETURN dans le script Bitcoin, à ajouter 80 octets de caractères quelconques à la fin, à concevoir la chaîne selon le format spécifié dans les 80 octets, à marquer les "pièces de couleur" en spécifiant artificiellement la signification de la chaîne, et à effectuer des mises à jour. Contrats intelligents complexes. Mais un espace de 80 octets est trop restreint pour mettre en œuvre des fonctions complexes.
5. Le programme "Colored Coin" qui a suivi a également introduit de nouvelles technologies. Par exemple, la technologie de gravure "Ordinals" utilise l'espace "Segregated Witness" de 3 M dans le bloc Bitcoin pour y insérer de petites images afin d'émettre des NFT. Par exemple, BRC-20 utilise une chaîne de codes pour exprimer un contenu plus riche que 80 octets. Cependant, ces pièces colorées posent d'autres problèmes graves : elles occupent l'espace "Segregated Witness", qui était à l'origine utilisé pour stocker les signatures des transactions de transfert de bitcoins. Le nombre de transactions pouvant être exécutées sur Bitcoin est réduit, ce qui entraîne une baisse des performances de Bitcoin. Les développeurs du noyau de Bitcoin se sont également fortement opposés au système de pièces colorées, car les pièces colorées polluent le bitcoin natif. En outre, la forme spécifiée artificiellement nécessite toujours un tiers centralisé pour l'analyse du serveur.
6. Validation par le client

En 2016, Peter Todd, développeur du cœur de Bitcoin, a publié un article proposant le paradigme de vérification du client, en simulant la méthode traditionnelle de signature de contrat pour s'assurer que seules les deux parties connaissent les prémisses de confidentialité du contenu du contrat< /span>, sans aucune participation de tiers, réalisant ainsi une décentralisation complète. Parallèlement, lorsque la transaction est exécutée, l'initiateur de la transaction fournit les données complètes nécessaires sur l'historique de la transaction et l'autre partie les vérifie elle-même afin d'éviter les problèmes de fraude. Il n'y a pas de problème de centralisation et la vérification hors chaîne n'est pas limitée par les performances, de sorte que la plupart des gens considèrent qu'il s'agit de la solution "optimale" pour résoudre le problème de la complétude de Turing de la blockchain Bitcoin.

Signature d'un contrat traditionnel ou d'un contrat intelligent basé sur la blockchain

1. Signature d'un contrat traditionnel : Une transaction a lieu entre A et B. Un contrat est d'abord signé. Les deux parties confirment le contenu du contrat et le signent. Le contrat ne peut pas être modifié lors de la signature. Toute transaction dans le processus d'exécution du contrat futur est une transaction entre deux personnes, A et B, et ne nécessite pas l'intervention d'un tiers.
2. Signature d'un contrat intelligent sur la blockchain : Le processus de transaction est annoncé à l'ensemble du réseau, et tous les mineurs l'exécutent et le vérifient. L'ensemble du processus d'exécution n'est pas confidentiel et, comme il doit être publié sur l'ensemble du réseau pour parvenir à un consensus, les performances sont limitées.

La validation côté client est-elle étanche ?

Face à cela, certaines personnes semblent avoir des doutes. La blockchain décentralisée de Bitcoin résout elle-même les problèmes de sécurité dans le commerce traditionnel, mais avec l'introduction de la vérification du client, la solution revient à l'extérieur de la chaîne, même si elle résout le problème de la fraude, alors comment prévenir efficacement le problème de la double dépense ?

Introduction des "scellés jetables

Étant donné que la vérification côté client ne comporte pas de mécanisme de prévention de la double dépense, nous devons recourir à l'assistance d'un tiers pour résoudre ce problème. Pour ce faire, nous lions chaque état de chaque contrat qui doit être vérifié dans la validation du client à une sortie de transaction non dépensée (UTXO) spécifique de Bitcoin. Puisqu'il n'y a que deux formes d'UTXO, "dépensées" et "non dépensées". Lorsque vous souhaitez modifier le statut du contrat de vérification, vous devez dépenser l'UTXO lié (n'importe quel montant est acceptable), afin que la transaction qui le dépense puisse obtenir la confirmation de la blockchain. En outre, la transaction Bitcoin qui le dépense doit également fournir une preuve du contenu de la transition d'état (similaire à une valeur de hachage). En d'autres termes, l'UTXO lié peut être considéré comme la cire de scellement de cette "enveloppe" étatique. Si vous voulez ouvrir l'enveloppe une par une, vous devez ouvrir la cire de scellement.

Notes supplémentaires sur le modèle UTXO

Différent du modèle de compte d'Ethereum,Unspent transaction output (UTXO) est envoyé d'une adresse à une autre mais n'a pas encore été La somme des crypto-monnaies rachetées par le destinataire afin d'envoyer les fonds à quelqu'un d'autre lors d'une transaction ultérieure.

1. Par exemple, si Alice envoie 1 bitcoin à Bob, ce dernier possède l'UTXO tant qu'il ne dépense pas les BTC qu'il a reçus d'Alice. Une fois que Bob a dépensé 1 BTC, le cycle de vie de l'UTXO est terminé.
   

2. En supposant que le portefeuille de Bob n'a participé qu'à une seule transaction au cours de laquelle Bob a reçu 1 BTC d'Alice, le vérificateur de transactions sait que le solde UTXO de Bob est de 1 BTC. Si Bob envoie 1 BTC à Carol, son UTXO devient immédiatement 0 BTC. Si Bob tente ensuite de dépenser deux fois ses pièces lors d'une deuxième transaction sortante, le validateur constatera que son solde d'UTXO est insuffisant pour être utilisé lors d'une deuxième transaction sortante. Un validateur honnête ne propagera pasoune confirmera pas sa transaction à double dépense.

La prochaine croissance exponentielle : L'écosystème du bitcoin explose

Au cours de l'évolution du bitcoin, la conception de la vérification côté client a permis de contourner astucieusement les problèmes de centralisation des solutions de chaînes latérales et de pièces colorées, et d'introduire un mécanisme de scellement unique pour améliorer encore la sécurité. En ce moment, l'écosystème Bitcoin est en train de donner naissance à une série de nouveaux protocoles. Parmi eux, le protocole RGB suit non seulement les concepts susmentionnés, mais propose également d'être compatible avec le réseau Lightning, jetant ainsi les bases d'une évolutivité illimitée. Bien que la compatibilité entre le protocole RGB et le Lightning Network ne soit pas encore parfaite, nous sommes confiants dans l'avenir et pensons que l'infrastructure qui aide le protocole à s'optimiser en permanence permettra de dépasser les limites de longue date du "triangle impossible de la blockchain".

Nous avons davantage de raisons de penser que la croissance exponentielle de la blockchain au cours du prochain cycle proviendra de l'adoption à grande échelle de la blockchain, stimulée par l'explosion de l'écosystème Bitcoin. Nous pensons que le bitcoin va s'affranchir de sa fonction initiale de réserve de valeur unique et mettre en avant ses attributs de monnaie. Dans le même temps, elle continuera à greffer davantage d'applications dans l'écosystème Bitcoin grâce à des solutions diversifiées, à promouvoir l'évolutivité écologique et le développement durable, et à contribuer au monde de la blockchain. Les possibilités sont infinies.

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