Qu’est-ce que le Lightning Network ?

Lightning Network

 

Le Lightning Network (appelé réseau Lightning en français) est un réseau décentralisé bâti en surcouche du réseau Bitcoin permettant des paiements pair-à-pair, instantanés et quasi-gratuits. Il constitue une solution de choix pour résoudre les problèmes de scalabilité de Bitcoin. Bien qu’il soit toujours en phase de développement, il est aujourd’hui déployé sur le réseau principal et grandit de jour en jour.

 

Quel problème résout le Lightning Network ?

Par conception, la quantité de transactions réalisables sur le réseau Bitcoin est limitée par ce qu’on appelle la taille limite des blocs. La taille des blocs, qui sont les ensembles de transactions ajoutés à la chaîne de blocs, ne peut en effet pas dépasser 1 Mo actuellement. Cela ne pose pas de problème lorsque l’usage reste bas : toutes les nouvelles transactions sont validées et inclues par les mineurs dans le bloc suivant, ce qui fait qu’une transaction sera confirmée en 10 minutes environ.

Cependant, lors des pics d’utilisation, il arrive régulièrement que la limite soit atteinte et que les blocs soient pleins. Comme les mineurs cherchent à maximiser leur profit, ils privilégient les paiements possédant les frais les plus élevés, ce qui crée un mécanisme d’enchères. On observe alors un accroissement des frais de transaction des utilisateurs les plus pressés et une augmentation des temps de confirmation des moins pressés. Cela s’est produit par exemple en décembre 2017 où les frais médians dépassaient la dizaine d’euros et les temps de confirmation pouvaient se compter en jours !

Bitcoin a donc un problème de scalabilité, c’est-à-dire qu’il s’adapte mal à la demande croissante d’utilisation. Pour résoudre ce problème, la solution la plus simple serait d’augmenter la taille limite des blocs, comme le font d’autres cryptomonnaies. Mais une grande partie de la communauté préfère ne pas recourir à cette solution pour préserver une décentralisation maximale du réseau. Les développeurs de Bitcoin privilégient donc plutôt un passage à l’échelle hors-chaîne, qui se fera par l’intermédiaire de plusieurs solutions, dont le très plébiscité Lightning Network.

 

Comment fonctionne le Lightning Network ?

L’idée de base : les canaux de paiements

Le réseau Lightning se base sur ce qu’on appelle des canaux de paiement bidirectionnels. Ces derniers utilisent des contrats intelligents programmés grâce au langage de script de Bitcoin. Ils permettent d’effectuer des paiements répétés entre deux personnes sans qu’ils n’aient à payer de frais de transaction.

L’ouverture d’un canal de paiement consiste à mettre des fonds sous séquestre à l’aide d’un contrat multisignatures inclus dans une transaction d’ouverture réalisée sur la chaîne de blocs. Ce contrat multisignatures représente une sorte de coffre-fort partagé entre les deux personnes : le déblocage des fonds placés à l’intérieur nécessite les signatures des deux parties. On peut par exemple considérer le cas de Alice et Bob qui ouvrent un canal en plaçant 10 milli-bitcoins (mBTC) chacun, soit un peu plus de 50 euros au prix actuel.

 

Ouverture du canal

 

Une fois le canal ouvert, les deux personnes sont libres de procéder à des transactions qui ne seront pas écrites sur la chaîne et ceci sans frais. Ces transactions sont cependant limitées par la capacité du canal : Alice et Bob ne peuvent pas envoyer plus de bitcoins qu’ils n’en possèdent.

 

Paiements hors-chaîne

 

À tout moment, le canal peut être fermé. La fermeture se fait normalement de façon consensuelle : si les deux parties sont honnêtes, elles se verseront ce qu’elles se doivent dans la transaction de fermeture. Ici, Alice recevra 6 mBTC et Bob 14 mBTC.

 

Fermeture du canal

 

Qu’est-ce qui garantit qu’ils ne trichent pas ? Avant de signer et de diffuser la transaction d’ouverture, chacune des deux parties écrit une transaction d’engagement qu’il transmet à l’autre. Ces dernières ne sont pas diffusées et sont simplement des contrats de garantie pour récupérer ses bitcoins en cas de litige. Les transactions d’engagement sont mises à jour à chaque paiement réalisé au sein du canal.

Bien évidemment, chacune des transactions (ouverture, fermeture, engagement) nécessite des frais de transaction payés aux mineurs.

 

Un réseau de canaux de paiement

Le réseau Lightning est un réseau de canaux de paiements bidirectionnels. Les participants ouvrent des canaux de paiements deux à deux et ils sont mis en réseau grâce à des contrats d’engagement un peu plus complexes : les Hashed Time-Locked Contracts (souvent abrégés en HTLC). Ces contrats permettent à un membre du réseau d’envoyer des fonds à un autre sans nécessité d’ouvrir un nouveau canal. Pour ce faire, le paiement est relayé de manière sécurisée et confidentielle par les autres membres du réseau.

Supposons qu’Alice veuille envoyer 4 mBTC à Carole mais qu’elles n’ont pas ouvert de canal ensemble. Heureusement, Bob possède un canal de paiement avec chacune des deux personnes. La transaction peut donc avoir lieu en mettant à jour les deux canaux : Alice envoie 4 mBTC à Bob et Bob se charge d’envoyer 4 mBTC à Carole. Là encore, toute triche est rendue impossible par les transactions d’engagement. Notez également que Bob peut demander des frais de transaction pour servir d’intermédiaire.

 

Paiement via le réseau Lightning

 

La façon dont sont sélectionnés les intermédiaires est appelée le routage. Chaque paiement va emprunter un route en passant de participant en participant jusqu’à atteindre son destinataire. Ainsi, tout le monde peut envoyer des fonds à tout le monde, sous réserve que la capacité des canaux le permette.

 

Où en est-on aujourd’hui ?

Le réseau Lightning a été présenté pour la première fois en février 2015 dans son livre blanc, écrit par Joseph Poon et Thaddeus Dryja. Cependant, il n’a pas pu être déployé sur le réseau principal de Bitcoin qu’après l’activation de la mise à jour SegWit en août 2017, qui corrigeait la malléabilité des transactions. Depuis mars 2018, nous sommes en version Bêta.

L’utilisation du réseau Lightning est croissante. Aujourd’hui le réseau Ligthning comporte plus de 12 000 canaux de paiements ouverts par plus de 3500 nœuds. Sa capacité totale est de 115 bitcoins.

Aperçu du réseau Lightning
Aperçu du réseau Lightning

 

Quel logiciel utiliser ?

Il existe diverses implémentations logicielles du protocole Lightning. Les trois principales sont :

  • lnd qui est développée par Lightning Labs.
  • c-lightning qui est soutenue par Blockstream.
  • Éclair qui est développée par la start-up française ACINQ.

Une version légère d’Éclair existe également pour Android. Cette implémentation est bien plus accessible pour l’utilisateur moyen, les autres étant réservées aux développeurs.

 

Qu’apporte le Lightning Network ?

Le réseau Lightning est une solution ingénieuse au problème de scalabilité de Bitcoin et présente des avantages certains :

  • Les frais de transaction sont minuscules (actuellement de 1 satoshi par transaction), ce qui autorise les micro-paiements.
  • Les transactions sont quasi-instantanées puisque leur validation ne dépend que du temps de latence du réseau. C’est de là que le réseau Lightning tire son nom : les paiements se font à la vitesse de l’éclair (lightning speed).
  • Les transactions sont bien plus confidentielles que les transactions sur la chaîne.

 

Quels sont les défauts du Lightning Network ?

Bien que le réseau Lightning soit opérationel sur le réseau principal de Bitcoin, il est toujours en phase de développement. Le réseau est donc sujet à divers problèmes :

  • Il existe un problème du routage : l’algorithme de routage (qui est en charge de trouver une route optimale sans connaître l’état complet du réseau) est encore souvent mis en échec, notamment lorsque les montants envoyés sont assez élevée (supérieurs à 10€).
  • Une conséquence de ce problème de routage est qu’il favorise une relative centralisation autour de moyeux centraux (hubs) très connectés, ce qui pourrait mener à un affaiblissement du réseau.
  • Le dernier inconvénient n’est pas lié au réseau Lightning en lui-même, mais aux frais de transaction sur la chaîne principale : si Bitcoin était massivement adopté et que la taille des blocs n’était pas augmentée, on assisterait à une hausse record des frais, ne serait-ce que pour ouvrir et fermer un canal de paiement. Cela est un problème assez sérieux quand on sait qu’on peut être forcé de fermer (de façon non-consensuelle) un canal à tout moment.

 


Si vous avez des questions sur les crypto-monnaies, vous trouverez-vous peut-être une réponse dans notre Foire Aux Questions.

 

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Ludovic

Ludovic est fasciné par les cryptomonnaies et par l'impact qu'elles pourraient avoir sur le monde. De formation scientifique, il s'attache à décrire leur fonctionnement technique de la façon la plus fidèle possible.

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