Spotlight : Qu’est-ce que Bitcoin Layer 2 exactement ?

Auteur : Fishery Isla, contributeur principal de Biteye

Editeur : Crush, contributeur principal de Biteye

Lorsque l’on parle de couche 2, la plupart des gens pensent aux projets de couche 2 d’Ethereum, tels que Arbitrum, Zksync, Optimism, StarkWare, etc., et certaines personnes diront que le concept de couche 2 est né dans le réseau BitcoinLighting et a ensuite été appliqué à Ethereum par Vtalik. Ce sont tous des faits, mais d’un point de vue différent.

Le concept de couche 2 n’est pas unique à Bitcoin ou Ethereum, mais constitue une direction générale de la mise à l’échelle de la technologie Blockchain.

La couche 2 fait référence à un ensemble de solutions hors chaîne construites sur le réseau principal dans le but d’augmenter le débit des transactions sans sacrifier la décentralisation ou la sécurité (frappez sur le tableau noir !!).

Alors que le récit de l’expansion de BTC continue de fermenter, une variété de projets de BTC couche 2 ont vu le jour. La couche 2 passe progressivement d’une voie de mise à l’échelle de la Blockchain axée sur la technologie à une vague étiquette de marketing.

Cet article fera un examen technique simple de ce projet balisé de couche 2 BTC. Il est important de noter que dans ce marché dominé par la chaleur, l’impact de la technologie sur le marché est souvent secondaire. Dans le même temps, en raison des propres limites de l’auteur, certains points de vue techniques peuvent être différents du monde extérieur. Tout le monde est invité à se joindre à la discussion de groupe.

Le texte intégral ne constitue pas un conseil en investissement.

01、Le vieux sujet qui ne peut être évité Quelle est la différence entre Layer 2 et Sidechain ?

Comme mentionné ci-dessus, l’objectif de la technologie de couche 2 est de faire évoluer le réseau principal sans sacrifier la décentralisation ou la sécurité, de sorte qu’il ne s’agit pas d’un concept technique unique au sens étroit, mais d’une variété de solutions et d’implémentations différentes.

À l’heure actuelle, il existe deux types de technologies de couche 2 les plus courantes : les canaux d’état et les cumuls.

On parle de canal d’état lorsqu’un canal entre deux ou plusieurs parties est établi sur le réseau principal, puis que plusieurs transactions sont effectuées au sein du canal, et que les transactions doivent être diffusées sur le réseau principal uniquement lorsque le canal est ouvert ou fermé. **

BTC’s Lighting Network adopte officiellement ce schéma, en termes simples, le canal du réseau d’éclairage peut être compris comme une adresse multisig, Bob et Alice déposent respectivement BTC à ce canal (adresse) sur le réseau principal, et les deux parties effectuent des transactions quotidiennes via le réseau d’éclairage.

Ces transactions quotidiennes ne sont pas mainnet, ce qui permet d’économiser du gaz coûteux, et un jour, lorsque les deux parties décideront qu’elles n’effectueront plus de transactions, elles pourront initier un ordre de retrait vers le mainnet, et la signature de cet ordre pourra prouver au BTC Mainnet l’authenticité d’une série de transactions en dehors du Mainnet.

À ce stade, le consensus sur la sécurité du réseau principal intervient dans le règlement et prête de l’argent à Bob et Alice, de sorte que les transactions qui se produisent au-dessus du réseau d’éclairage ont un niveau de sécurité BTC sur le réseau principal. À l’heure actuelle, il n’existe aucun précédent pour la mise en œuvre de contrats intelligents dans ce schéma.

Les Optimistic Rollups et les Zero-Knowledge Rollups sur Ethereum sont les solutions de mise à l’échelle de couche 2 d’Ethereum conçues pour déplacer l’exécution complexe et les procédures stockées d’état vers la couche 2 afin d’améliorer le débit.

En termes simples, le réseau principal vérifie que la couche 2 est périodiquement soumise à la preuve sur le réseau principal pour garantir l’authenticité du registre de la couche 2 (ce processus de vérification est particulièrement important).

De cette façon, le réseau principal peut prendre le contrôle du grand livre L2 « en temps réel », et lorsque les fonds L2 reviennent dans le réseau principal, le consensus de sécurité du réseau principal ETH intervient, et le contrat de prêt de couche 2 du réseau principal peut vérifier si le prêt peut être décaissé uniquement sur la base des données générées par le consensus du réseau principal sans s’appuyer sur des sources tierces.

En lisant ceci, je pense que de nombreux lecteurs peuvent se rendre compte que l’essence de la couche 2 traditionnelle est un pont d’interaction inter-chaînes avec la même sécurité que le réseau principal. Avec cette prise de conscience, nous pouvons très bien identifier les sidechains.

La sidechain fait référence à l’établissement d’un réseau Blockchain indépendant (tel que BSC) en dehors du réseau principal, et le consensus du réseau principal ne peut pas identifier la légitimité de l’interaction inter-chaînes.

Le pont d’interaction inter-chaînes vers la Sidechain verrouille les actifs sur le réseau principal et les mappe à la Sidechain, puis les actifs mappés dans la Sidechain peuvent réaliser des fonctions telles que les transferts de transactions, et lorsque la Sidechain revient au réseau principal, le contrat de pont Cross-Chain Interaction du réseau principal ne vérifiera que l’authenticité du message de prêt envoyé par l’interaction SidechainCross-Chain elle-même, et ne vérifiera pas le registre de la Sidechain. **

En d’autres termes, si la partie du projet Cross-Chain Interaction fait le mal, signe de manière malveillante ou si la sidechain crée directement un faux registre, les fonds du côté du réseau principal seront perdus.

Il n’est pas difficile de voir que, selon la définition traditionnelle de la couche 2, l’observation de la capacité du réseau principal à vérifier le registre en dehors du réseau principal peut déterminer si une chaîne est la clé de la couche 2.

Avec ce concept, il n’est pas difficile d’expliquer pourquoi ETH a été lancé plus tard que BTC, mais il peut réaliser des dépassements et rendre préventivement la couche 2 asynchrone.

02, BTC Difficultés techniques de couche 2 - Vérification

Pour comprendre les problèmes techniques de BTC couche 2, vous devez comprendre les BTC mises à niveau de Taproot qui créent des possibilités pour BTC couche 2.

Taproot a été proposé pour la première fois en 2018 par Gregory Maxwell, contributeur de Bitcoin Core. Taproot est une amélioration du protocole Bitcoin qui était à l’origine destinée à améliorer la confidentialité et l’efficacité des transactions Bitcoin.

L’idée de base de Taproot est de faire en sorte que les transactions dans de multiples conditions ressemblent à des transactions ordinaires à signature unique, réduisant ainsi l’occupation et la fuite de données on-chain, et permettant aux transactions complexes (multi-signature, timelock) de fonctionner comme une seule transaction Bitcoin.

La mise à niveau de Taproot introduit 2 technologies importantes pour créer de futures possibilités de couche 2 BTC.

1. MAST (Merklized Abstract Syntax Tree) ;

2. Signature de Schnorr ;

MAST est une structure qui décompose des scripts complexes en plusieurs indices et les organise dans une arborescence de Merkle, et ce n’est que lorsque les conditions d’un indice sont remplies que la valeur de hachage et le contenu de l’indice doivent être exposés. Cela permet d’économiser de l’espace, d’augmenter la flexibilité et d’augmenter l’intimité.

Les signatures Schnorr sont un algorithme de signature numérique qui fusionne plusieurs signataires en un seul signataire et génère une signature unique. Cela simplifie les transactions multi-signatures, réduit les frais, améliore la sécurité et augmente la confidentialité.

MAST (Merkle Abstract Syntax Tree)

L’importance de MAST est qu’avant la mise à niveau de Taproot, nous ne pouvions implémenter des conditions de script complexes qu’en utilisant des adresses P2SH, et nous devions générer un script de rachat avec la même valeur de hachage et l’inclure dans la transaction.

Et pour les conditions complexes du P2SH, le volume de transactions peut devenir extraordinairement important. Adresse P2SH BTC, vous devez générer un script de rachat avec le même hachage et l’inclure dans la transaction. S’il y a trop de conditions de dépenses spécifiées dans le script, le volume de transactions deviendra extraordinairement important.

MAST est une bonne solution à ces problèmes, c’est pourquoi BTC développement de couche 2 est possible.

MAST est un mécanisme qui combine l’arbre de Merkle et l’arbre de syntaxe abstraite. C’est similaire à P2SH, qui paie un script qui spécifie un hachage, sauf que MAST paie un hachage qui spécifie la racine de Merkle.

MAST assemble un grand ensemble de conditions dans un arbre de hachage, appelé arbre de Merkle. Dans cet arbre, chaque nœud est un hachage calculé par ses nœuds enfants.

La racine de l’arbre est un hachage qui représente l’ensemble de toutes les conditions. De cette façon, seul le hachage racine doit être inclus dans la transaction, et il n’est pas nécessaire de répertorier toutes les conditions, ce qui joue un rôle dans la réduction de la taille de la transaction.

Tout d’abord, tous les scripts (conditions) sont hachés séparément, puis les hachages calculés sont hachés avec les hachages adjacents pour générer un nouvel ensemble de hachages. Ce processus de hachage est répété jusqu’à ce que le dernier hachage soit calculé.

Ce hachage est la racine de Merkle.

MAST peut associer les transactions Bitcoin à un arbre de Merkle, où chaque nœud feuille représente une condition pour déverrouiller Bitcoin.

Pour dépenser ces Bitcoins verrouillés, vous devez construire un script de déverrouillage qui correspond aux conditions correspondant à un chemin sur l’arbre de Merkle.

Le réseau a seulement besoin de vérifier si la condition correspondant à ce script appartient à l’ensemble de conditions d’origine de l’arbre de Merkle, c’est-à-dire de vérifier si cette condition existe sur l’arbre de Merkle.

Une fois que le réseau a confirmé que le script (et les conditions correspondantes) appartient à Merkle Root, il sait que le script répond aux exigences de verrouillage de Bitcoin, puis procède à la vérification du script de déverrouillage. De cette façon, nous n’avons pas besoin d’inclure le script complet dans la transaction, ce qui réduit la taille de la transaction Bitcoin.

Il convient de dire que bien que MAST réduise considérablement l’espace occupé par les scripts de transaction et offre la possibilité d’opérations on-chain complexes, la logique qui peut être obtenue par la structure des arbres syntaxiques est relativement limitée, de sorte que certains prétendent que « MAST peut implémenter des fonctions de type contrat intelligent sur Bitcoin ». est inexacte.

À l’heure actuelle, BTC réseau principal ne prend pas en charge la mise en œuvre de fonctions de vérification du registre telles que la couche 2 d’Ethereum, ce qui signifie que BTC couche 2 ne peut pas copier complètement l’architecture technique de ETH couche 2, et pour assurer la sécurité du pont d’interaction inter-chaînes, elle doit trouver un autre moyen. **

Si les signatures Schnorr sont combinées avec MAST, elles peuvent fournir une nouvelle façon de penser aux ponts d’interaction inter-chaînes du réseau principal BTC à la couche 2, qui est actuellement la solution technologique dominante pour BTC projets de couche 2 sur le marché.

Signature de Schnorr

La signature Schnorr est un système de signature numérique proposé par Claus Schnorr, connu pour sa simplicité et son efficacité. Son avantage est qu’il peut regrouper plusieurs signatures en une seule signature, optimisant ainsi le processus de vérification et d’authentification dans les scénarios multi-signatures.

Par exemple, dans une transaction multisignature qui nécessite 12 signatures, chaque signature peut occuper 20 octets de stockage, puis un total de 240 octets est nécessaire pour stocker les 12 signatures.

Les signatures Schnorr, quant à elles, combinent ces 12 signatures en une signature Schnorr unifiée, qui ne nécessite qu’environ 60 octets d’espace. Cela permet d’économiser beaucoup d’espace de stockage et peut être utilisé pour accueillir plus d’informations sur les scripts de trading.

**Les signatures Schnorr assurent la protection de la vie privée pour tous les contrats multi-signatures n-n. L’application la plus courante est le canal de paiement Lighting Network, car il s’agit essentiellement d’un contrat multisig 2-2.

Et pour le générique m-n (m

Prenons l’exemple de 2-3 multisig, ce qui équivaut à A, B unlock ou B, C unlock ou A and C unlock. Cela peut être considéré comme un script multi-conditions, où chaque condition est un multis 2-2, de sorte qu’il peut également être défini en termes de clé publique agrégée plutôt que de multisig explicite.

Il s’agit de la base de la technologie Cross Chain utilisée par des projets tels que STX, BEVM, etc. : L’interaction inter-chaînes est obtenue en créant une adresse de contrôle BTC de centaines de nœuds de couche 2.

03. Résumé : BTC Voie de développement réalisable de la couche 2

Sur la base de la comparaison précédente, il est clair que la solution de couche 2 BTC ne peut pas simplement reproduire la conception Ethereum de la deuxième couche, car il existe des différences inhérentes entre les deux.

Pour tracer la bonne voie à suivre, BTC solutions de couche 2 doivent se concentrer sur l’essence même de la sécurité, en tenant compte des attributs uniques de Bitcoin.

La couche de base Bitcoin utilise un modèle UTXO simple avec un espace de bloc limité. **

Comme mentionné ci-dessus, même avec MAST, BTC réseau principal ne peut toujours pas implémenter une logique de validation OP/ZKP trop complexe.

Il est voué à l’échec que BTC, contrairement aux cumuls Ethereum, les solutions de couche 2 de Bitcoin ne puissent pas soumettre régulièrement des enregistrements de responsabilité on-chain pour vérification. Le stockage des données sur une BitcoinBlockchain ne peut être utilisé que comme point de contrôle de disponibilité, et non pour une validation réelle.

C’est une préoccupation pour le marché en ce moment, pour BTC croyants, sans BTC participation consensuelle à la vérification, le récit BTC Layer 2 est perdu, et pour ETH anciens utilisateurs, la solution technique avec une sécurité plus faible que ETH Rollup ne sera pas très attrayante.

**DécentralisationProblèmes de capacité d’interaction inter-chaînes. **

Il s’agit d’une définition cruciale de la couche 2, et il peut être difficile d’obtenir un pont d’interaction inter-chaînes aussi sécurisé que MainnetConsensus BTC Mainnet. La technologie actuelle de la chaîne BitcoinCross, telle que les hachages/timelocks, les hooks, les swaps et le Multisig, n’offre pas de garanties de confiance suffisantes.

La combinaison des contrats MAST et des signatures Schnorr, introduite dans la mise à niveau Taproot de Bitcoin en 2021, donne de l’espoir à l’interaction BitcoinCross-Chain de la décentralisation et constitue un point de rupture majeur pour la réalisation de BTC couche 2.

Par rapport à la vérification on-chain des rollups, l’objectif principal sur lequel l’équipe de couche 2 BTC doit se concentrer est d’améliorer autant que possible la sécurité des signatures de pont d’interaction inter-chaînes.

En ce qui concerne l’obtention d’une couche 2 parfaite, une solution de couche 2 similaire à ETH Rollup ne peut être réalisée que si Bitcoin peut mettre à niveau la couche BIP, Miner mettre à jour le code sous-jacent et prendre en charge la vérification OP/ZKP et l’exécution de calcul BitcoinMiner. Il est important de savoir que cela prendra beaucoup de temps ou ne sera jamais adopté par les mineurs.