En tant que réseau peer-to-peer (P2P), le réseau principal Bitcoin a du mal à se développer au-delà de la réserve de valeur. Imaginez que vous ayez à payer des frais supplémentaires (volatiles) chaque fois que vous effectuez une transaction en ligne avec un dollar. C'est le prix à payer pour disposer d'une monnaie décentralisée à laquelle les banques centrales n'ont pas à faire face.

Et beaucoup considèrent qu'il s'agit d'un coût acceptable. Les guerres de blocs de Bitcoin ont donné naissance à Bitcoin Cash (BCH) et Bitcoin SV (BSV), dont la taille des blocs est beaucoup plus grande pour s'adapter aux transactions, mais elles n'ont pas eu beaucoup de succès. Un scénario plus probable pour la mise à l'échelle de Bitcoin viendra des solutions de couche 2 comme le Lightning Network.

Le Lightning Network résout le problème de la mise à l'échelle de Bitcoin, sans menacer sa décentralisation, par le biais de canaux de paiement. Grâce à eux, les transactions sur la chaîne sont effectuées hors chaîne dans la mesure où le financement en BTC le permet, pour être ensuite renvoyées et réglées par lots sur le réseau principal de Bitcoin.

Malheureusement, le LN représente une étape intermédiaire, ce qui est en soi un obstacle inhérent à l'adoption massive de toute entreprise humaine. De plus, pour transformer le bitcoin en une monnaie sans friction (frais négligeables), le LN doit surmonter certains compromis, dont le problème du "dernier kilomètre".

Mais en y regardant de plus près, on s'aperçoit que la vision initiale du bitcoin en tant que "système de paiement électronique de pair à pair" proposée par Satoshi Nakamoto est plus proche que jamais de se concrétiser.

Le problème du dernier kilomètre dans le Réseau Lightning 

Pour que les réseaux informatiques soient le plus efficaces possible, ils doivent être le plus centralisés possible. Comme un point de contrôle unique peut coordonner les ressources et les enregistrements sans avoir à obtenir le consensus de plusieurs nœuds, son temps de réponse est plus rapide et son temps de latence plus faible. Et si un goulot d'étranglement apparaît, un réseau centralisé peut optimiser la répartition de la charge pour éviter la congestion.

C'est pourquoi une CBDC serait plus efficace que le bitcoin en tant que monnaie sans friction. En gardant cela à l'esprit, le Lightning Network a théoriquement ce qu'il faut pour égaliser les règles du jeu. À tel point que la Federal Reserve Bank of Cleveland a publié en juin 2022 un document intitulé "The Lightning Network : Turning Bitcoin into Money".

Le document conclut que "le Lightning Network desserre une contrainte technologique clé en permettant un règlement plus rapide des paiements". Cependant, il existe un problème inhérent au LN. Ce problème du "dernier kilomètre" découle de la conception du réseau sous-jacent. Par exemple, pour que l'internet par fibre optique soit correctement distribué du centre vers les maisons individuelles, il faut une infrastructure supplémentaire.

De même, la distribution de marchandises à partir d'un entrepôt central, qui reçoit son chargement des trains en provenance des ports, ajoute une couche supplémentaire de complexité logistique et de coûts. Le problème du dernier kilomètre de LN vient de la distribution de liquidités par le biais de canaux de paiement. 

Lorsqu'un utilisateur ouvre un canal du Lightning Network, il le fait en engageant des fonds en BTC. Il s'agit de liquidités sortantes qui peuvent être envoyées à l'autre partie.

Pour qu'un utilisateur reçoive des paiements, il doit compter sur les liquidités en BTC bloquées dans les canaux LN connectés à son nœud. Il s'agit de liquidités entrantes dans le réseau LN.

Le document de Cleveland susmentionné décrit ce système comme un "système de règlement net annexé au système de règlement brut de Bitcoin", avec une mise en garde importante sur le fait qu'il "économise la liquidité, mais introduit un risque de crédit de contrepartie". Mais pourquoi cela ?

Supposons qu'il y ait plus de liquidités sortantes sur les canaux LN. Cela signifie que la capacité des utilisateurs à recevoir des paiements en temps voulu diminue, ce qui pose le problème du dernier kilomètre. La solution est évidente : disposer d'un portefeuille de garde qui gère les canaux de liquidité des utilisateurs sous le capot.

Mais cela signifie également que les utilisateurs perdent la caractéristique essentielle du bitcoin, à savoir la possession de leurs propres fonds. Par exemple, le Wallet of Satoshi du Lightning Network est un portefeuille de garde qui rééquilibre automatiquement la capacité des canaux entrants et sortants. 

Il peut le faire par le biais de partenariats avec d'autres nœuds LN qui fournissent facilement une infrastructure de liquidité. Malheureusement, ce type de gestion automatisée nécessite de renoncer au contrôle des clés privées.

En d'autres termes, le portefeuille de garde de Satoshi ou Blue Wallet résout un énorme problème de l'expérience utilisateur pour la LN, mais il le fait au prix d'un "risque de crédit de contrepartie". Mais en fin de compte, même le document de Cleveland admet que "si le LN avait existé en 2017, la congestion aurait pu être inférieure de 93 %".

Heureusement, des solutions se profilent à l'horizon pour résoudre le problème du dernier kilomètre dans le domaine de l'autogarde.

Solutions Actuelles et Émergentes

Dans l'état actuel des choses, il n'est pas raisonnable de s'attendre à une adoption massive des LN, avec des portefeuilles autogarde, étant donné le degré élevé de gestion des liquidités exigé des utilisateurs. En théorie, les utilisateurs pourraient se joindre à des groupes de discussion privés et organiser le rééquilibrage des canaux avec des contreparties de confiance pour atténuer ce problème.

Il n'est pas raisonnable non plus de s'attendre à ce que cette pratique soit normalisée. Mais une évolution de cette première approche est déjà en cours.

Marchés du Canal Lightning

Il est évident qu'il existe une demande de fournisseurs de liquidités au sein du Lightning Network. Pour leur service de routage des paiements P2P, ils reçoivent des incitations sous forme de frais. Mais comment l'utilisateur final peut-il savoir quelle est la meilleure commission ? Comme toujours, la solution vient d'une marketplace qui fixe les prix de la demande concurrente disponible. 

Par exemple, le Magma marketplace dispose d'un explorateur Lightning Amboss qui permet aux utilisateurs d'acheter ou de vendre des canaux LN à travers tous les types de clients. Il a connu un certain succès jusqu'à présent, ayant fourni 178,96 BTC de liquidité sur 3672 canaux ouverts.

Bien que ce processus soit rationalisé, on peut affirmer qu'il s'agit d'une autre étape compliquée qui nuit à l'expérience de l'utilisateur. C'est là que l'interactivité du portefeuille entre en jeu.

Innovations en matière d'interactivité du portefeuille

Au moment de la rédaction de cet article, les participants aux LN qui préfèrent l'approche autogarde doivent franchir une étape supplémentaire au-delà de la gestion des liquidités. Chaque fois qu'un utilisateur souhaite effectuer un paiement LN, le nœud destinataire doit être en ligne afin de signer un contrat haché à durée déterminée (HTLC).

Fidèle à l'origine du bitcoin P2P, HTLC rend les intermédiaires superflus en proposant des transactions conditionnelles. Hashlock exige du destinataire qu'il fournisse une preuve cryptographique, sous forme de préimage secrète, pour réclamer les fonds envoyés. En outre, le timelock fixe la date limite de la transaction. Si le délai n'est pas respecté, l'expéditeur est automatiquement remboursé de ses fonds en BTC.

Il suffit de dire que le HTLC minimise considérablement le risque de contrepartie en tant que mécanisme sans confiance, ce qui en fait un rouage essentiel de l'autogarde. D'autre part, les utilisateurs de LN en dépôt peuvent bénéficier d'une disponibilité des nœuds 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Afin d'égaliser l'expérience, l'une des principales priorités est de développer les Paiements Async.

L'initiative Async Payments permettrait d'initier des transactions même si le nœud du destinataire est hors ligne. Leur charge serait prise en charge par un nœud intermédiaire, qui ne s'activerait que lorsque le destinataire se reconnecterait au Lightning Network.

Pour contrer le problème de confiance évident que pose cette couche supplémentaire, Matt Corallo a proposé une solution sous la forme de fournisseurs de services Lightning (LSP) toujours en ligne. Cette solution repose sur l'utilisation de LNURL. Comme son acronyme l'indique, LNURL est un protocole ajouté à HTTP qui facilite la communication entre les clients LN. 

Les LSP utiliseraient le LNURL pour signaler le statut en ligne/hors ligne des bénéficiaires des paiements. Plus précisément, les LSP pourraient bloquer le paiement jusqu'à ce qu'un tel signal soit reçu. Une fois que le LNURL signale la reconnexion du bénéficiaire, les fonds "bloqués" ne sont transmis qu'à ce moment-là, ce qui préserve l'approche d'autogarde tout en permettant une utilisation en ligne permanente.

Étant donné que les LSP ne conservent pas techniquement les fonds, mais se contentent de relayer les paiements pour éviter l'expiration des délais, ils ne peuvent même pas être considérés comme des dépositaires sur le plan juridique.

Enfin, un nouveau développement visant à améliorer l'interactivité du portefeuille concerne les paiements statiques. Déjà possible grâce à la version 0.13.0-beta d'Atomic Multi-path Payments (AMP), cette fonctionnalité permet aux utilisateurs de fragmenter des paiements uniques, puis de les relayer par le biais de plusieurs canaux de paiement.

Comme les fragments sont transmis simultanément et que le destinataire ne peut réclamer que tous les fragments, la transaction échoue ou est entièrement réglée. L'AMP est une avancée significative car les fragments contournent les limites de liquidité des canaux. En même temps, un utilisateur peut émettre une facture statique parce qu'elle peut être réglée par de multiples petits paiements.

Solutions d'Interactivité de la Blockchain

Si les solutions d'interactivité des portefeuilles sont prometteuses, même si elles sont résolues, les utilisateurs de LN autogarde doivent encore s'occuper de la mise en place initiale. Là encore, les utilisateurs de LN en dépôt n'ont aucun coût lorsque leurs portefeuilles sont en ligne, car ils s'appuient sur l'infrastructure préétablie.

En revanche, pour lancer leur premier canal de paiement, les participants aux LN autogarde, qui utilisent Phoenix, Zap, Breez ou le portefeuille Muun, doivent s'engager à effectuer une transaction sur la chaîne, ce qui entraîne des frais liés à la chaîne de blockchain. Après tout, c'est à eux de fournir des liquidités à traiter en dehors de la chaîne.

Cela signifie que si davantage de paiements doivent être effectués auprès de différents commerçants, les utilisateurs de LN autogarde devront payer plus de frais sur la chaîne, ce qui ne ressemble pas à une mise à l'échelle de l'argent sans friction.

Le remède essentiel pour résoudre ce problème est la proposition de longue date de l'usine à canaux, introduite pour la première fois en 2017 dans l'article "Scalable funding of Bitcoin micropayment channel networks" par Conrad Burchert, Christian Decker et Roger Wattenhofer. 

En d'autres termes, une usine à canaux étend l'allocation de fonds multisig. Par exemple, s'il existe une usine (adresse) multisig 10 sur 10 (10 utilisateurs), les parties au sein de ce pool de liquidités partagé pourraient s'engager mutuellement sur des canaux. Ce faisant, elles n'auraient pas besoin de diffuser des transactions individuelles sur la chaîne, ce qui leur permettrait d'éviter les frais associés.

L'usine de canaux introduit également un fractionnement de la liquidité, les utilisateurs redistribuant les fonds entre eux ou ajoutant de nouveaux participants, ce qui ne nécessite pas de nouvelles transactions sur la chaîne. Une fois qu'ils ont décidé de fermer ce pool partagé, la transaction finale est réglée sur la chaîne en tant que lot individuel de tous les règlements LN exécutés. 

Il est facile de voir comment de tels pools pourraient être constitués autour de stratégies de trading, les alertes de trading servant comme déclencheurs d'engagements de paiements.

En effet, l'approche de l'usine de canaux supprimerait les frais et les temps d'attente des portefeuilles autogarde pour les conformations sur la chaîne. Bien qu'il s'agisse de la solution finale de mise à l'échelle de l'autogarde, elle nécessite des clauses restrictives pour être déployée.

Covenants Comme Précurseurs Pour l'Auto-Garde à Grande Échelle

Les usines étant basées sur la signature, elles créent un goulot d'étranglement UTXO. Si un seul utilisateur ne signe pas, c'est toute l'usine de canaux qui s'effondre. En retour, plus d'utilisateurs ajoutés augmentent les points de défaillance.

Pour remédier à cette situation simple covenants avec des arbres de temporisation. En théorie, cela faciliterait l'intégration de canaux pour des millions d'utilisateurs sous un seul UTXO. Une telle approche tient compte des utilisateurs occasionnels, qui ne serient pas tenus de s'engager par des signatures, tout en tenant compte des destinataires asynchrones (ils n'ont pas besoin d'être en ligne 24 heures sur 24, 7 jours sur 7).

Au lieu de cela, ces covenants seraient gérés avec des arbres de délais. En utilisant des conditions et des verrouillages temporels, les utilisateurs recevraient des penalites pour toute tentative de mettre un ancien état en chaîne. Les scripts de covenant pourraient même être utilisés pour l'extraction de données de facturestion à partir des rapports de transactions, l'analyse avancée des risques, les rapports automatisés, et bien plus encore.

À l'heure actuelle, l'enveloppe qui pousse à l'engagement provient d'Ark. Ce projet contourne les problèmes de confiance dans le réseau Lightning en introduisant des UTXO virtuelles (VTXO). La partie virtuelle est facile à comprendre à l'aide d'un exemple :

Pour les BTC déposés, Alice reçoit un chèque dont la date d'expiration (time-lock) est de quatre semaines.

Ce chèque virtuel sert de moyen de paiement, mais sans nécessiter d'interaction avec le réseau principal de Bitcoin.

En interagissant avec le protocole Ark, Alice renouvelle l'expiration du chèque tous les mois. Dans le cas contraire, le chèque est automatiquement échangé contre des bitcoins, sur le réseau principal de Bitcoin.

Bien qu'un covenant ne soit pas nécessaire au fonctionnement d'Ark, il le complète parfaitement si des conditions sont ajoutées au script VTXO, en tant que représentations hors chaîne des UTXO Bitcoin non dépensés. Cette Ark-based construction comprend un cadre dans lequel une pré-signature n'est même pas nécessaire pour intégrer les utilisateurs. 

En d'autres termes, les utilisateurs n'auraient pas à interagir avec les fournisseurs de services de l'Arche (ASP), ce qui mettrait l'expérience de l'utilisateur sur un pied d'égalité avec les portefeuilles de garde. 

Les nouvelles solutions d'auto-garde sont-elles importantes ?

Tout comme le coût des batteries représente un obstacle majeur à l'adoption massive des véhicules électriques, le réseau Lightning est confronté au même problème lorsque les utilisateurs se confrontent à la gestion des canaux de liquidité. Dans un monde où la plupart des gens sont habitués à simplement brandir une carte Visa/Mastercard à proximité d'un point de vente, cette situation est parfaitement compréhensible. 

Le recours à la gestion manuelle des liquidités est perçu comme primitif et régressif. Par conséquent, cet obstacle l'emporte sur le potentiel LN de l'évolution de Bitcoin vers une monnaie quotidienne sans friction. Les portefeuilles de garde ont contourné cet obstacle en se débarrassant de la fonction principale d'autogarde de Bitcoin. 

Pourtant, les utilisateurs de ces portefeuilles bénéficient d'une réception des paiements toujours en ligne, car ils évitent les canaux de liquidité encombrants sous le capot. Cela dit, des solutions sont clairement à l'horizon pour résoudre ces deux problèmes, y compris Zeus Pay qui "hodls" les factures en utilisant l'approche de la facture statique mentionnée précédemment.

Aqua Wallet a également fait preuve d'ingéniosité en intégrant la sidechain Liquid à la LN. Le portefeuille auto-garde échange automatiquement des fonds vers Liquid, sous forme de L-BTC, chaque fois que les utilisateurs de LN reçoivent des fonds. Pour renforcer encore l'expérience utilisateur, le Boltz d'Aqua s'occupe de la maintenance du nœud Lightning.

Où cela laisse-t-il l'écosystème LN dans son ensemble? En territoire de compromis. Même la chaîne latérale Liquid n'est pas comparable à la souveraineté du réseau principal Bitcoin. Les autres solutions n'offrent pas non plus une voie claire vers une mise à l'échelle autogarde.

En fin de compte, il est très probable que les portefeuilles de dépôt resteront dominants, avec un ratio estimé à 1:8 en faveur des portefeuilles de dépôt. Cette tendance s'aligne sur toutes les autres activités humaines, où le chemin qui présente le moins de friction est celui qui est le plus utilisé.