Le réseau Lightning de Bitcoin : de sept à 40 millions de TPS

Blockchain est la course vers Mars à la recherche de solutions évolutives. Bitcoin traite sept transactions par seconde. En moyenne, 400 transactions par minute, tandis que Visa traite entre 1000 et 4000 transactions par seconde. Malheureusement, jusqu’à présent, les chances du bitcoin dans cette course ont été limitées par la scalabilité. Voici le Lightning Network, qui a fait de la bataille entre Visa et Bitcoin une véritable course de chevaux. Mais avant les bonnes nouvelles, nous devons nous rappeler les mauvaises nouvelles de Bitcoin dans cette épreuve de vitesse.

L’évolutivité de la blockchain est un obstacle majeur

Selon Deloitte Insights,  » les systèmes basés sur la blockchain peuvent être lents « .« Les entreprises qui s’appuient sur des systèmes traditionnels de traitement des transactions s’inquiètent de la lenteur des transactions de Blockchain. Cela a été évident en 2017 et 2018.

Selon l’étude de Tata Communications de 2018, 44 % des personnes interrogées utilisent la blockchain. Toutefois, elle met également en évidence les nombreux problèmes liés au déploiement des nouvelles technologies. Le problème non résolu de l’évolutivité, qui constitue un obstacle à l’adoption de la blockchain et à ses applications pratiques, est une question d’architecture. Pour faire évoluer une blockchain, on pense qu’il faut augmenter la taille des blocs ou diminuer leur durée en réduisant la complexité du hachage. Quoi qu’il en soit, l’échelle d’une blockchain atteindra une limite avant de pouvoir concurrencer des entreprises telles que VISA.

La vitesse des transactions en bitcoins est beaucoup plus lente que celle des autres monnaies. La taille des blocs est actuellement de 1MB (1.048.576 octets). La taille moyenne des transactions est de 380,04 octets. Cela suppose que chaque transaction est une à x portefeuilles de sorte qu’une transaction par lot serait une transaction. Pour passer des sept transactions par seconde de Bitcoin à la moyenne de 1736 TPS de Visa, Bitcoin doit augmenter son TPS de 377,5x. Cela signifie également que la taille des blocs doit être augmentée de 1 Mo à 377,5 Mo, ou que le temps de blocage doit être réduit de dix minutes à 1,6 seconde.

L’augmentation de la taille des blocs ou la diminution de leur durée ne sont pas envisageables, principalement en raison d’un facteur : Le temps de relais nécessaire pour diffuser un nouveau bloc Bitcoin à chaque nœud du réseau est un facteur important.

Il existe actuellement 15 643 nœuds de réseau Bitcoin. Il faut du temps pour transmettre 1MB (1.048.576 octets) à travers le réseau peer-to-peer. L’Institut de technologie de Karlsruhe a mesuré les temps de propagation des blocs de Bitcoin. Le 17 janvier 2019, la vitesse moyenne de propagation des blocs était de 13 989,42 millisecondes. Cela signifie qu’il a fallu environ 14 secondes pour que le bitcoin se répande sur 99 % du réseau.

Le temps de blocage ne doit pas être inférieur à 99 % du temps de relais, car un nouveau bloc sera généré et reçu par la majorité des autres nœuds du réseau. Au fur et à mesure que le temps de bloc se rapproche du temps de relais, davantage de problèmes apparaissent, tels que les fourches, les réorganisations de chaînes et les blocs orphelins. Dans des cas extrêmes, des failles de sécurité telles que les attaques à double détente peuvent également être présentes.

En augmentant la taille des blocs (de 1 Mo à 2 Mo), le temps nécessaire à chaque nœud pour télécharger un nouveau bloc serait multiplié par deux environ. À 2 Mo, le temps de relais des blocs pour 99 % des nœuds serait d’environ 28 secondes. Pour réduire l’impact du relais de blocs, une solution consiste à augmenter la bande passante entre tous les nœuds du réseau Bitcoin. Comme il s’agit d’un réseau P2P qui repose sur des transactions de pair à pair, cette responsabilité incombe à chaque pair. Il convient également de rappeler que le bitcoin doit fonctionner dans des conditions contradictoires. Cela signifie qu’il doit pouvoir fonctionner là où la bande passante est rare et qu’il doit également pouvoir être acheminé par TOR et VPN.

Il est donc de plus en plus évident que le débat sur la taille des blocs appartient au passé. Avec l’importance du bitcoin aujourd’hui, il serait déjà impossible de soutenir la blockchain de manière décentralisée avec une légère augmentation de la taille des blocs. Il est peu probable que l’avenir proche permette la transmission de blocs de 377MB de manière décentralisée toutes les 10 minutes. Une meilleure solution est donc nécessaire pour en faire un système de paiement adapté aux réseaux de cartes de crédit.

Entrez dans le réseau Lightning

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Le réseau Lightning est un protocole décentralisé construit indépendamment de la blockchain Bitcoin et superposé à la blockchain. Il permet d’effectuer des micropaiements en bitcoins par le biais d’un réseau peer-to-peer sans diffusion sur la blockchain. Il permettra des transactions rapides et bidirectionnelles entre les participants sans avoir besoin d’un dépositaire et est considéré par beaucoup comme la solution au problème d’échelle du bitcoin.

Le bitcoin est un réseau de première couche. Cela signifie qu’elle peut gérer plusieurs couches numériques liées à sa blockchain. Lightning Network, l’une de ces couches numériques, est, c’est-à-dire un protocole de deuxième couche qui interagit avec la blockchain Bitcoin pour améliorer ses performances (dans notre cas, la vitesse et l’accessibilité). Bitcoin est un réseau sans permission. Cela signifie que les paiements ne sont pas soumis à autorisation. Les nœuds complets vérifient la validité des paiements. Lightning n’exige pas d’autorisations provenant directement de la blockchain pour les micropaiements hors chaîne. Elle utilise plutôt la blockchain pour les règlements entre les canaux.

Le réseau Lightning va faire exploser le TPS de VISA. Lightning peut traiter des millions, voire des milliards de transactions par seconde. Bien qu’il n’y ait aucun moyen de connaître la vitesse exacte des transactions, la structure décentralisée de Lightning sera en mesure de traiter les paiements beaucoup plus rapidement que VISA une fois que les processus compliqués de la blockchain utilisés par Bitcoin seront remplacés.

La décentralisation de Lightning et les effets de réseau de VISA

La base d’utilisateurs de VISA compte un peu plus de 1,14 milliard de personnes dans le monde. Lightning, qui utilise le nombre de canaux uniques pour mesurer sa taille, ne compte que 59 745 utilisateurs sur ses canaux publics (août 2021). VISA reste à ce jour le réseau de paiement le plus populaire. Mais comment VISA en est-elle arrivée là ? Elle a été amenée à étendre son réseau pour répondre au nombre croissant d’utilisateurs. Plus il était adopté, plus il attirait rapidement de nouveaux utilisateurs, et plus il attirait d’utilisateurs, plus le réseau fonctionnait rapidement. L’effet de réseau est une prophétie auto-réalisatrice.

Les canaux Lightning sont un vaste réseau de mini-réseaux qui permettent aux utilisateurs d’effectuer des transactions entre eux. Lightning ne nécessite pas une infrastructure de paiement de la taille de celle de VISA. Les machines des utilisateurs sont décentralisées, de sorte que Lightning ne dépend pas d’une infrastructure à grande échelle. C’est l’essence même d’Éclair. C’est également une excellente solution aux retards de courant sur la chaîne du bitcoin. La plus grande innovation de Lightning est sa capacité à permettre aux utilisateurs d’effectuer des micropaiements directement à partir de leur ordinateur ou de leur téléphone portable sans avoir à attendre les confirmations de la blockchain Bitcoin.

Quel est l’équivalent pour VISA ? La chose la plus proche est la pré-autorisation. La première est que la limite de crédit du titulaire de la carte détermine le montant maximum qu’un utilisateur peut dépenser. Vous pouvez toutefois ouvrir un onglet dans un bar et fixer une limite qui autorise les paiements par autorisation partielle. Une fois l’onglet fermé, il sera entièrement autorisé.

Conclusion

Nous ne pouvons pas encore conclure de manière précise et scientifique que le réseau Lightning de Bitcoin a effectivement une capacité de paiement actuelle de 40 millions de TPS, simplement parce qu’il n’y a pas un tel volume de transactions à essayer. Cependant, les données montrent que le réseau Lightning gagne rapidement en popularité. Un pays comme le Salvador est essentiellement ajouté en volume de transactions sans ressentir de stress au niveau de la blockchain, ce qui est certainement de bon augure pour le succès du Lightning Network. Quoi qu’il en soit, il semble évident que la mise à l’échelle ne se fera pas en augmentant la taille des blocs mais en compressant les principales transactions de la blockchain. Quoi qu’il en soit, l’avenir du bitcoin et du réseau Lightning est prometteur et a un réel potentiel pour devenir le système monétaire et le réseau de paiement les plus importants et les plus performants au monde.