Depuis 2020, l'activité Defi a connu une croissance rapide, TVL étant passée de 600 millions de dollars américains à 37 milliards de dollars américains, soit une multiplication par 60. Avec l’augmentation rapide de l’utilisation des transactions sur la chaîne blockchain et le développement de scénarios d’application DeFi, le réseau blockchain est devenu de plus en plus encombré et l’expansion du réseau principal est impérative.

Alors pourquoi ni Bitcoin ni Ethereum ne choisissent-ils directement d’augmenter la capacité des blocs pour augmenter la capacité de transport des transactions ? La raison en est que lorsque la capacité du bloc augmente, davantage de petits nœuds sortent et évoluent progressivement vers la centralisation. Par conséquent, les développeurs ont porté leur attention sur le développement de la couche 2, qui est construite au-dessus du réseau blockchain existant pour améliorer son efficacité. En déchargeant une partie du traitement afin de réduire la congestion du réseau et les coûts excessifs associés aux transactions en chaîne, ce processus ne sera pas possible. Affecte la capacité de bloc Layer1 existante et évite la centralisation.

Actuellement, Bitcoin traite en moyenne 7 transactions par seconde, tandis que le réseau Ethereum est capable de traiter environ 30 transactions par seconde et, à titre de comparaison, Visa traite en moyenne environ 1 700 transactions par seconde. Alors que le nombre de personnes utilisant les deux blockchains a augmenté au fil du temps, Bitcoin et Ethereum ont presque atteint leurs limites de capacité et nécessitent des solutions pour les aider à accueillir davantage d'utilisateurs. Dans cet article, nous examinerons pourquoi Bitcoin a plus besoin de la couche 2 qu’Ethereum, et analyserons les obstacles et les perspectives actuels de Bitcoin Layer 2.

Bitcoin contre Ethereum

Différences fondamentales entre Bitcoin et Ethereum

Bitcoin est la première cryptomonnaie basée sur la technologie blockchain, qui donne de la valeur aux données. En tant que système de paiement électronique peer-to-peer, il fonctionne indépendamment de toute autorité centrale. Bitcoin effectue principalement quelques transferts de valeur simples. Par exemple, Bob transfère une certaine quantité de Bitcoins à Sally à un certain moment, et le seul paramètre pouvant être ajusté est le nombre de Bitcoins au moment du transfert.

Ethereum est un réseau blockchain distribué décentralisé et open source, alimenté par sa crypto-monnaie native, Ethereum, utilisé pour effectuer des transactions et interagir avec des applications construites sur le réseau Ethereum. Alors que Bitcoin utilise la technologie blockchain pour les transactions monétaires et permet d'attacher des nœuds et des messages à chaque transaction, Ethereum va encore plus loin et utilise la blockchain pour créer un ordinateur décentralisé. Ethereum s'appuie sur le langage de programmation Solidity combiné à la technologie blockchain pour lancer un environnement de développement de contrats intelligents, permettant aux développeurs d'effectuer un traitement de données plus complexe, de terminer le développement d'applications décentralisées et de dépasser les limites du simple transfert de valeur de Bitcoin.

Bien que les réseaux Bitcoin et Ethereum soient tous deux basés sur les concepts de registres distribués et de cryptage, ils diffèrent considérablement en termes de spécifications techniques.

Tout d’abord, Bitcoin, en tant qu’équivalent numérique en or, est utilisé pour stocker de la valeur, qui est essentiellement une transaction en devises, tandis que les données attachées aux transactions du réseau Bitcoin ne sont utilisées que pour enregistrer les informations de transaction. Alors qu'Ethereum est utilisé pour alimenter le réseau Ethereum et ses applications, les transactions sur Ethereum peuvent contenir du code exécutable pour créer des contrats intelligents ou interagir avec des contrats auto-exécutables et des applications créées à l'aide de ceux-ci.

Deuxièmement, Bitcoin émet de nouveaux jetons en utilisant la couche Omni, une plateforme de création et d'échange de devises sur la blockchain Bitcoin. L'adoption de la couche Omni tourne principalement autour des pièces stables. Les jetons Ethereum sont émis selon différentes normes, dont la plus populaire est la norme ERC-20, qui définit les règles des jetons sur le réseau. La norme ERC-20 comprend plusieurs fonctionnalités que les développeurs doivent implémenter avant de lancer un token. Ces fonctionnalités incluent la fourniture d'informations sur l'offre totale de jetons, la fourniture des soldes des comptes sur les adresses des utilisateurs et la possibilité de transférer des fonds entre adresses.

Enfin, d'autres différences entre ces réseaux incluent des différences dans les mécanismes de consensus, des différences dans le temps nécessaire pour ajouter de nouveaux blocs et des différences dans le nombre de transactions traitées par seconde.

Différentes solutions d'agrandissement

L’une des solutions actuelles de mise à l’échelle du Bitcoin est l’amélioration technologique, qui est une solution de mise à l’échelle en chaîne. Comme Segregated Witness (SegWit) de 2017, une mise à niveau qui « isole » certaines données au-delà de l'espace disponible de chaque bloc se propageant sur le réseau, ajoutant à la blockchain en supprimant les données de signature des transactions Bitcoin. Lorsque certaines parties d'une transaction sont supprimées du bloc, qui libère de l'espace ou de la capacité pour ajouter plus de transactions à la chaîne, la mise à niveau de SegWit étend l'espace du bloc à 4 Mo. La mise à niveau Taproot 2021 rationalise le traitement des transactions, rendant plus facile et plus rapide la confirmation des transactions sur le réseau Bitcoin. Cela augmente également le nombre de transactions pouvant être traitées et réduit le coût global des transactions sur le réseau.

De plus, les développeurs ont travaillé sur des solutions de mise à l'échelle de couche 2 hors chaîne, en commençant par des solutions permettant de créer une couche de transaction au-dessus de la blockchain sous-jacente du Lightning Network. Sur le Lightning Network, les transactions sont rapides et les frais extrêmement faibles car ils sont envoyés via des canaux de paiement créés par l'utilisateur. Les canaux de paiement générés par les utilisateurs du Lightning Network sont préfinancés avec Bitcoin et peuvent permettre de déplacer la plupart des transactions de la blockchain de base vers ce réseau de deuxième couche. Ces transactions ne seront pas réglées sur le réseau Bitcoin lui-même, car les seules transactions réglées sur la blockchain Bitcoin sous-jacente sont celles qui ouvrent et ferment les canaux de paiement Lightning Network. En fait, la chaîne latérale Bitcoin consiste à établir une chaîne parallèle sur la blockchain Bitcoin qui est indépendante de la chaîne principale Bitcoin mais peut interagir avec elle. La chaîne latérale utilise la sécurité et la stabilité de la chaîne principale pour construire un ensemble relativement indépendant. système de blockchain. Sur la chaîne latérale Bitcoin, les utilisateurs peuvent effectuer diverses opérations, telles que la création de nouvelles monnaies numériques, l'exécution de contrats intelligents, la mise en œuvre de la protection de la vie privée, etc. Par rapport à la chaîne principale Bitcoin, la chaîne latérale Bitcoin peut fournir plus de fonctions pour Bitcoin et améliorer l'évolutivité et la flexibilité de Bitcoin.

Le plan d’expansion d’Ethereum est également divisé en expansion en chaîne et expansion hors chaîne. L'expansion en chaîne consiste à améliorer les performances de la blockchain elle-même, en transformant Ethereum lui-même pour obtenir une meilleure évolutivité ; l'expansion hors chaîne est distincte du réseau principal de première couche, sans modifier le protocole Ethereum existant.

Le cœur de l'expansion en chaîne est la solution permettant d'obtenir l'effet d'expansion en modifiant une couche du protocole réseau principal. Il s'agit d'une mise à niveau technique d'Ethereum lui-même, qui implique le processus de prise de décision d'Ethereum, elle nécessite donc les développeurs d'Ethereum. les chercheurs et les communautés Les membres décident ensemble. L'expansion actuelle en chaîne utilise principalement le partitionnement (qui sera progressivement mis en œuvre après la mise à niveau de Cancun au cours du second semestre de l'année). La chaîne de partitionnement peut aider à répartir les ressources informatiques nécessaires au fonctionnement d'Ethereum sur un total de 64 réseaux, ce qui permettra de le faire. réduire le coût de chaque machine exécutant les exigences de mémoire vive des appareils Blockchain.

Par rapport à l’expansion en chaîne d’Ethereum, l’écologie de l’expansion hors chaîne est plus riche. L'expansion hors chaîne consiste à exécuter la transaction ou le processus de traitement hors chaîne. Elle doit être étendue sans modifier le protocole de chaîne publique du réseau principal existant. Pour l'expansion hors chaîne, le problème le plus critique est le traitement des données de transaction. le traitement des données de transaction est placé sur le réseau principal de couche 1 affectera sa sécurité. C'est la différence entre tous les plans d'expansion hors chaîne. La solution de mise à l'échelle hors chaîne d'Ethereum utilise principalement Rollup, qui s'appuie sur des serveurs qui regroupent un grand nombre de transactions et les soumettent ensuite directement à la blockchain Ethereum. Une autre solution de couche 2 est appelée sidechain, qui est un réseau indépendant fonctionnant en parallèle avec le réseau Ethereum, permettant aux utilisateurs d'échanger des jetons d'un réseau à un autre protocole réseau, leur permettant ainsi de créer des applications basées sur Ethereum, tout en payant moins. .

Comparé à Ethereum, Bitcoin a besoin de la couche 2 pour améliorer son évolutivité

Le volume des transactions continue d'augmenter et la couche 2 est nécessaire de toute urgence pour le support.

La taille des blocs de Bitcoin a toujours été controversée. En fait, lorsque Bitcoin est né, il n’y avait aucune limite sur la taille des blocs et sa propre structure de données pouvait atteindre un maximum de 32 Mo. À cette époque, la taille moyenne des blocs emballés était de 1 à 2 Ko. Certaines personnes pensaient que la limite supérieure de la blockchain était trop élevée, ce qui entraînerait facilement un gaspillage de ressources informatiques et la rendrait sujette aux attaques DDOS. Par conséquent, afin de garantir la sécurité et la stabilité du système Bitcoin, Satoshi Nakamoto a décidé de limiter la taille des blocs à 1 Mo. Sur la base du calcul selon lequel chaque transaction représente 250 milliards et qu'un bloc moyen est généré toutes les dix minutes, le réseau Bitcoin peut théoriquement gérer jusqu'à 7 transactions par seconde. Cependant, à cette époque, le nombre d’utilisateurs de Bitcoin était faible et le volume des transactions était également très faible, ce qui ne posait pas de problèmes de congestion dans le réseau blockchain. Cependant, après 2013, le nombre d’utilisateurs de Bitcoin est devenu de plus en plus important, et les problèmes de congestion du réseau Bitcoin et d’augmentation des frais de transaction sont progressivement apparus.

Début 2023, le protocole Ordinals a introduit une nouvelle direction de développement pour Bitcoin, et le protocole de jeton BRC-20 est également rapidement devenu populaire. La popularité du marché a rendu le réseau Bitcoin très encombré et les coûts d'exploitation ont atteint de nouveaux sommets. Les frais facturés pour un seul bloc de transactions Bitcoin ont dépassé la récompense de bloc, prouvant la demande croissante d’Ordinals et de BRC-20 pour l’espace de bloc. Selon le navigateur Bitcoin, le nombre actuel de données de transactions non confirmées sur le réseau Bitcoin atteint un maximum de 504 182, et la vitesse de traitement de 7 transactions par seconde est évidemment incapable de répondre aux besoins des utilisateurs. Dans le même temps, les frais de transaction sur le réseau Bitcoin ont également augmenté, les frais de gaz dépassant 500 Satoshi/octet.

Des vitesses de transaction lentes, des délais de confirmation de transaction longs, des frais de transaction élevés et des limitations d'évolutivité du réseau ont tous entravé le développement de l'écosystème Bitcoin à ce stade. Par conséquent, l'état de développement actuel de Bitcoin nécessite la couche 2 comme support.

L'expansion du bloc est bloquée, la couche 2 est le meilleur choix

Dès 2010, lorsqu'il a commencé à envisager un plan d'extension de bloc, même si la capacité était fixée à 1 million, Satoshi Nakamoto pensait que s'il y avait un besoin d'expansion, il suffirait de définir directement la hauteur du bloc dans le code pour automatiquement améliorer la capacité du bloc. Après la retraite de Satoshi Nakamoto, les tâches de développement et de maintenance de Bitcoin ont été transférées de Satoshi Nakamoto à Gavin. D'autres développeurs ont lentement rejoint et se sont développés pour devenir l'équipe de développement Core actuelle.

Plus tard, il y a eu des désaccords au sein de l'équipe de développement Core sur l'opportunité de suivre le plan de Satoshi Nakamoto et de mettre en œuvre un hard fork pour supprimer la limite de 1 million. La plupart des développeurs estiment que cette limite ne devrait pas être supprimée.L'équipe principale estime que si la limite de 1 million est supprimée, les futurs blocs deviendront de plus en plus grands, augmentant le seuil d'exécution des nœuds, affectant la décentralisation du système et augmentant les risques du système.

Au final, entre sécurité et évolutivité, la communauté BTC a préféré la sécurité, et ces développeurs ont proposé « SegWit + Lightning Network ». Afin de résoudre les problèmes d'évolutivité affectant le Lightning Network et d'obtenir certains effets d'expansion, l'équipe de développement Core a proposé la solution Segregated Witness (Segwit) en décembre 2015. Par la suite, Gregory, CTO de Blockstream, a inscrit le réseau Lightning dans la feuille de route Bitcoin, formant ainsi l'itinéraire « Segregated Witness + Lightning Network ». À ce stade, les différences entre le plan d’expansion de bloc promu par Gavin et les développeurs principaux de Blockstream, qui dominent le développement de Bitcoin, se sont officiellement formées. Cependant, certaines personnes ont rejeté cette mise à niveau technique. En août 2017, le hard fork BTC a dérivé du BCH. Après le hard fork, BCH a augmenté la limite de bloc à 8 Mo, puis à 32 Mo. Le TPS moyen est d'environ 120. En outre, la communauté BCH s'est à nouveau divisée en 2018 en raison de différences dans le parcours de mise à niveau technique et s'est éloignée du BSV (Bitcoin Satoshi Vision).

En fait, la complexité de la solution d'extension de bloc Bitcoin est élevée. La solution la plus acceptée par la communauté consiste à construire une nouvelle couche basée sur Bitcoin Layer 1, qui est compatible et n'affecte pas le système Bitcoin tout en résolvant le problème. problème de congestion en chaîne. À en juger par le résultat final de la bataille d'expansion, la faction Core a remporté la victoire finale et l'expansion du bloc Bitcoin a pris fin. Après avoir terminé Segregated Witness, Bitcoin s'est pleinement développé vers la couche 2 telle que Lightning Network et Sidechain.

Pour briser les limites des registres simples, ce n’est autre que Turing-complete Layer2.

Comme nous l'avons évoqué dans la première partie, Ethereum brise les limites du simple registre de Bitcoin et établit un système de contrat intelligent pour réaliser un transfert de valeur complexe. Par conséquent, Ethereum répond aux besoins financiers liés aux actifs depuis sa création, qu'il s'agisse des actifs qu'il émet ERC20 (jeton), ERC721 (NFT) ou de ses produits Defi en chaîne, tels que Maker Dao, UniSwap, OpenSea, etc. ., ils répondent tous aux divers besoins des utilisateurs. En particulier, Ethereum dispose d'une machine virtuelle Turing-complete EVM, qui résout le problème du règlement sur la chaîne d'actifs. Par conséquent, l'écosystème EVM prend en charge la fourniture de DEX en chaîne pour les jetons/NFT et a également permis de nombreux bien connus. Applications défi.

L’émission et la circulation des actifs ont toujours été le récit d’Ethereum, mais elles sont désormais également devenues le récit de Bitcoin. Dès l’émergence d’Ethereum en 2014, Bitcoin avait déjà commencé à explorer les besoins commerciaux en matière d’émission d’actifs. Par exemple, l’USDT, la première monnaie stable émise par le protocole Omni Layer le plus connu. À cette époque, le plus grand stablecoin crypté au monde était émis sur l'UTXO OpReturn du réseau Bitcoin. Cependant, comme OpReturn ne prenait alors en charge que 80 octets d'espace de contenu, le protocole OmniLayer a échoué. En conséquence, le réseau Bitcoin a continué de subir des mises à niveau techniques, notamment la mise à niveau segwi et la mise à niveau Taproot que nous avons mentionnées. C’est précisément grâce à ces deux mises à niveau techniques qu’il offre la possibilité de développer ultérieurement l’écosystème Bitcoin.

Bien que le témoin séparé de Bitcoin résolve le problème de mise à l’échelle de 80 octets à 4 Mo, il ne résout pas le problème de l’informatique en chaîne. Par conséquent, Bitcoin ne peut actuellement faire que la logique d’émission d’actifs, et il est impossible de créer des applications informatiques en chaîne telles que AMM DEX comme Ethereum, qui prend en charge l’informatique en chaîne. La performance des actifs actuellement émis dans l’écosystème Bitcoin est en effet gratifiante. Par exemple, le nombre de transactions d'inscription BRC20 a dépassé les 10 millions et la valeur marchande du Bitcoin NFT est déjà équivalente à celle du marché Ethereum. La prochaine chose que le réseau Bitcoin doit résoudre est d’être capable de finaliser de manière indépendante le règlement d’actifs comme Ethereum Layer 1.

À en juger par les solutions d'expansion hors chaîne mentionnées ci-dessus, la couche 2 d'Ethereum actuelle ne copie que la couche 1 d'Ethereum. Il n'y a aucun problème commercial réel que la couche 2 doit résoudre. Ce que la couche 2 d'Ethereum doit résoudre, c'est réduire les frais de gaz, en particulier. Une fois le sharding Ethereum mis en œuvre, cela pourrait devenir un défi supplémentaire pour le protocole de couche 2 actuel. Par rapport à Ethereum, les solutions de couche 2 de Bitcoin sont encore très peu nombreuses. La machine virtuelle complète en chaîne non Turing de Bitcoin ne peut qu'enregistrer les actifs, mais ne peut pas effectuer de règlement. Par conséquent, la couche 1 de Bitcoin doit nécessiter que Turing complète Bitcoin Layer2 pour l'aider à résoudre. le problème du règlement des actifs émis. C’est pourquoi Bitcoin doit développer davantage la couche 2 qu’Ethereum.

Par rapport à la prospérité d'écosystèmes tels qu'Ethereum, il existe encore très peu de projets dans l'écosystème Bitcoin. Actuellement, la valeur marchande TVL de l'ensemble de l'écosystème Ethereum atteint environ 26 milliards de dollars américains, et la valeur TVL de l'écosystème Bitcoin est d'environ 180 millions de dollars américains. Cependant, Bitcoin La valeur marchande du Bitcoin est de près de 600 milliards de dollars américains et celle de l'Ethereum est d'environ 230 milliards de dollars américains. Par conséquent, à long terme, le développement de Bitcoin Layer 2 a encore une marge de croissance considérable.

La perspective du Bitcoin Layer 2

En 2012, les pièces colorées sont devenues à la mode, tirant parti de la blockchain Bitcoin et visant à « colorer » un Bitcoin spécifique pour le distinguer des autres Bitcoins. L'objectif était de tirer parti du Bitcoin et de son infrastructure existante pour effectuer des transactions non monétaires. Bien que les pièces colorées ne se soient jamais développées de manière totalement indépendante, elles ont inspiré de nouvelles technologies largement utilisées aujourd’hui. En 2017, la mise à niveau SegWit (Segregated Witness) a été activée, augmentant l'espace de bloc à 4 Mo, améliorant ainsi le débit des transactions. Jusqu’en 2018, les développeurs ont progressivement lancé Lightning Network et Sidechains, et Bitcoin L2 est devenu public. La mise à niveau Taproot 2021 apporte encore un autre Bitcoin plus sécurisé, efficace et privé. Cette année, l’émergence du protocole BRC-20 a encore enrichi l’écosystème lié au Bitcoin. Dans l’écosystème Bitcoin actuel, les protocoles les plus courants incluent les chaînes latérales et les réseaux Lightning. À mesure que le volume de transactions sur le réseau Bitcoin augmente, la manière de permettre à Bitcoin de transporter plus de transactions et d'écologie est actuellement la principale direction de développement. Qu'il s'agisse du réseau Lightning, de la chaîne latérale ou du protocole RVB, le développement de Bitcoin Layer 2 se poursuit également. travailler à la compatibilité avec la sécurité et l’évolutivité du réseau Bitcoin.

L'échelle actuelle de l'écosystème Bitcoin est encore loin de celle d'Ethereum. Premièrement, il y a moins de projets connus par rapport à Ethereum. Deuxièmement, l'échelle des utilisateurs n'est pas aussi bonne que celle d'Ethereum. la valeur marchande la plus élevée, son potentiel de croissance est encore grand.

Les différentes infrastructures de l’écosystème Bitcoin s’améliorent de jour en jour, attirant de plus en plus de projets et l’attention des investisseurs. Des projets tels que les protocoles OmniBOLT et RGB basés sur Lightning Network pourront bénéficier de capacités de développement plus puissantes, et certains projets Bitcoin Layer2 compatibles Ethereum bénéficieront également de l'écosystème. À l’avenir, l’écosystème Bitcoin accélérera le développement dans des domaines tels que le paiement, DeFi et NFT, couvrant davantage de pistes et d’utilisateurs.