Decentralized Scalability -A Quick Comparison of Smart Contract Platforms: Lightning Network, Raiden, Plasma and RIF Lumino Payments

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Nous allons examiner l'évolutivité décentralisée des plates-formes Contract intelligentes, certains des projets dans l'espace crypto qui cherchent à résoudre ce dilemme, à savoir - Réseau Lightning, Raiden, Plasma et Lumino. L'évolutivité est la solution clé en matière de blockchain. Si les crypto-monnaies doivent devenir traditionnels, elles doivent être aussi rapides que les alternatives centralisées - sinon plus rapides. Dans ce guide, nous allons examiner les principaux problèmes qui empêchent les crypto-monnaies de traiter des transactions plus rapides.

Un bref historique des problèmes d'évolutivité décentralisée

Les problèmes d'évolutivité de la blockchain ont été bien documentés. Bitcoin et Ethereum sont les deux crypto-monnaies les plus populaires dans le monde, cependant, le premier ne peut gérer que 3-7 transactions par seconde, tandis que Ethereum ne peut gérer que 15-20 transactions par seconde. C'est vraiment abominable par rapport aux solutions institutionnelles comme PayPal et Visa. La raison pour laquelle les crypto-monnaies décentralisées ont pris du retard dans le département de vitesse est à cause de la façon dont elles sont conçues.

Problèmes de conception entravant l'évolutivité

Il y a deux questions principales que nous examinerons :

Il faut du temps pour placer une transaction dans le bloc.

Il faut du temps pour parvenir à un consensus.

Le temps nécessaire pour placer une transaction dans le bloc

Bitcoin et Ethereum suivent tous deux un modèle de consensus de preuve de travail (POW). Dans un modèle de prisonniers de guerre, certains participants appelés mineurs utilisent leur puissance de calcul pour résoudre des énigmes cryptographiquement difficiles. S'ils réussissent à extraire ces blocs, alors ils obtiennent une récompense de bloc pour leurs ennuis.

Donc, supposons qu'Alice veuille envoyer 4 BTC à Bob, ces données de transaction seront en file d'attente avec le reste des autres transactions en attente dans le mempool. Les mineurs qui ont réussi à extraire les blocs récupèrent les transactions en attente depuis le Mempool et les placent dans le bloc. Au moment où cela se produit, la transaction est effectuée et le mineur perçoit des frais de transaction pour ses services. Le problème avec ce système est que le mineur devient un goulot d'étranglement pour toute cette opération. Ainsi, chaque fois que la taille du mempool augmente, le temps nécessaire à une transaction moyenne augmente considérablement. Aussi, gardez à l'esprit que dans une blockchain Bitcoin, les blocs sont limités par une taille de bloc de 1 Mo. En d'autres termes, il n'y a que tellement de transactions qu'ils peuvent mettre dans leurs blocs.

Ok, alors qu'en est-il d'Ethereum ?

Bien que les blocs n'aient pas de limite de taille de 1 Mo de Bitcoin, ils sont limités par une limite de gaz de 6,7 millions. Une simple transaction Ethereum peut causer environ 21 000 gaz. Cependant, un contrat intelligent compliqué peut coûter beaucoup plus cher.

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En parlant de cela, le gaz est la quantité de puissance de calcul nécessaire pour traiter cette transaction particulière ou contrat intelligent. Comme chaque bloc a une limite de gaz, les mineurs ne peuvent ajouter que des transactions dont les besoins en gaz totalisent quelque chose d'égal ou inférieur à la limite totale de gaz du bloc.

Temps nécessaire pour parvenir à un consensus

La blockchain de Bitcoin et Ethereum est hébergée sur un réseau peer-to-peer. Ceci est la distribution de noeud du réseau Bitcoin :

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Alors que c'est Ethereum :

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Les nœuds du réseau sont répartis sur une vaste zone et ont des privilèges égaux. Il n'y a pas d'autorité centrale ni de hiérarchie. C'est une topologie plate.

Cependant, comme il n'y a pas d'autorité centrale, comment un réseau décentralisé prend-il ses décisions ? La réponse - les mécanismes de consensus.

Une fois qu'un mineur exploite un bloc avec succès, il doit le propager dans tout le réseau. Une supermajorité du réseau (') doit approuver la légitimité du bloc. Malheureusement, ce que cela signifie, c'est qu'à mesure que de plus en plus de personnes entrent dans le réseau, il devient plus long de parvenir à un consensus.

Evolutivité décentralisée de la couche 2 - Comparaison des plates-formes de contrat intelligentes

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Donc, si l'architecture innée de la blockchain est défectueuse, alors il est logique de créer une couche au-dessus de la blockchain, ce qui peut nous permettre d'adopter des méthodes pour augmenter les transactions. Les techniques dont nous parlerons aujourd'hui - Lightning Network, Raiden, Plasma et Lumino sont autant d'exemples de solutions d'évolutivité de couche 2. Pour comprendre comment ces solutions fonctionnent, vous devez comprendre le concept de canaux de paiement.

Un canal d'état est un canal de communication bidirectionnel entre les participants qui leur permet de mener des interactions, ce qui se produirait normalement sur la blockchain, hors de la blockchain. Ce que cela fera, c'est qu'il diminuera de façon exponentielle le temps de transaction puisque vous n'êtes plus dépendant d'un tiers comme un mineur pour valider votre transaction.

Alors, quelles sont les exigences pour faire un canal d'état hors chaîne ?

Un segment de l'état blockchain est verrouillé via multi-signature ou une sorte de contrat intelligent, qui est convenu par un ensemble de participants.

Les participants interagissent entre eux en signant des transactions entre eux sans soumettre quoi que ce soit aux mineurs.

L'ensemble de transactions est ensuite ajouté à la blockchain (dans Lumino et Raiden, toutes les transactions ne sont pas stockées sur la blockchain).

Les canaux d'Etat peuvent être fermés à un point qui est prédéterminé par les participants, selon Slock.it fondateur Stephan Thual. Cela pourrait être :

Temps écoulé, par exemple. les participants peuvent accepter d'ouvrir un canal d'État et de le fermer après 2 heures.

Il pourrait être basé sur le montant total des transactions effectuées, p. ex. fermer la chaîne après avoir effectué des transactions d'une valeur de 100$.

Un canal de paiement est un canal d'État qui traite exclusivement des paiements et des micropaiements entre parties. Rappelez-vous, toutes les interactions sur les canaux sont des choses qui pourraient arriver sur la blockchain, mais qui se produisent hors de celle-ci. Bien qu'il existe de nombreux types de canaux de paiement, les types les plus populaires, de loin, sont les contrats de temporisation hachés ou HTLC.

La HTLC permet l'ouverture de canaux de paiement où des fonds peuvent être transférés entre les parties avant un délai convenu au préalable. Ces paiements sont accusés par la soumission de preuves cryptographiques.

Très bien, donc jusqu'à présent, nous avons acquis une compréhension fondamentale du contexte derrière ces solutions. Maintenant, attaquons-les un par un.

#1 Réseau Lightning

Le réseau Lightning est un système de micropaiement hors-chaîne de style HTLC qui est conçu pour rendre les transactions plus rapides dans la blockchain. Il a été conceptualisé par Joseph Poon et Tadge Dryja dans leur livre blanc, qui visait à résoudre la limite de taille des blocs et les problèmes de retard de transaction.

Prenons un exemple hypothétique pour comprendre comment cela fonctionne. Imaginez qu'Alice envoie des fonds à Charlie via Bob.

Alice ouvre une chaîne avec Bob et Bob ouvre une chaîne avec Charlie.

Supposons qu'Alice déclare qu'elle veut interagir avec Charlie.

Charlie déclare un nombre aléatoire et génère son hachage SHA256 et le remet à Alice. Fondamentalement, si Charlie choisit un nombre A alors il donnera le hachage du nombre H (A).

Alice envoie 0.1 BTC à Bob à la condition que seule une personne qui peut soumettre les données nécessaires pour obtenir le même hachage puisse récupérer le paiement. Pour que Bob utilise à mauvais escient les fonds, il devra avoir les données, alias la pré-image nécessaire pour générer ce hachage. En gros, Bob devra donner « A », ce qu'il n'a pas.

Bob remet les fonds à Charlie en utilisant la même condition. Charlie finalise le paiement de Bob en lui remettant la pré-image « A. »

Bob finalise le paiement d'Alice en lui remettant « A »

Ce qui suit est une infographie du fonctionnement de l'ensemble du processus.

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Les avantages du réseau de foudre sont les suivants :

Paiements rapides : Les paiements sont presque instantanés.

Ne dépend pas des mineurs : les transactions n'ont pas besoin d'être approuvées et vérifiées par les mineurs pour qu'elles soient effectuées.

Micropayment friendly : Les micropaiements antérieurs étaient extrêmement gênants sur la blockchain bitcoin. Maintenant, ils sont possibles grâce au réseau de foudre.

Multi-signature conviviale : Les transactions seront effectuées si et seulement si toutes les personnes présentes dans le canal approuve.

Réduit la charge blockchain : Avec tant de transactions se produisant de la chaîne, cela réduit considérablement la charge que la chaîne principale doit prendre.

Diminue le temps d'attente : Puisque les transactions se déroulent hors chaîne et sans intervention des mineurs, il y a peu ou pas de temps d'attente.

Il aide à l'évolutivité car il augmentera le nombre de transactions effectuées par seconde.

#2 Raiden

Raiden est une solution de couche 2 pour Ethereum. Bien qu'il soit assez similaire à Lightning Network, ce qui le rend différent est que, avec les détails de transaction, ses canaux d'État transfèrent également les détails du contrat intelligent. Les principaux problèmes qui entravent les transactions Ethereum sont les suivants :

Temps d'intervalle de bloc : Il faut 15 secondes pour extraire des blocs dans Ethereum.

Prix du gaz : Le fait qu'une transaction soit incluse ou non dans le bloc est également directement lié au prix du gaz de chaque transaction. Habituellement, les mineurs acceptent les transactions avec des prix plus élevés du gaz et leur accordent une préférence particulière en leur permettant de « couper en ligne » pour ainsi dire.

Blocs orphelins : Parfois, les mineurs explosent des blocs vides. Ces blocs sont également appelés « blocs orphelins ». Même les meilleurs bassins miniers ont actuellement un taux de bloc orphelin de 1 à 2 %.

Raiden permettra à deux utilisateurs de transiger entre eux, autant de fois qu'ils le veulent, sans avoir à interagir avec un mineur ou la blockchain. Il sera structuré comme une structure de type maille fonctionnant au-dessus de la chaîne principale de l'éthereum :

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Avantages du réseau Raiden ?

Interface de programmation d'application (API) utilisable et simple.

Active l'évolutivité Ethereum.

Il peut être utilisé pour envoyer n'importe quel jeton ERC20.

Permet un transfert d'argent rapide et simple.

Diminue la charge sur la blockchain Ethereum.

#3 Chaîne Plasma

Plasma, avec Lightning Network/Raiden, introduira une toute nouvelle couche à l'architecture Ethereum :

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Plasma est une série de contrats qui s'exécutent au-dessus de la chaîne racine (la blockchain principale Ethereum). Si l'on devait envisager l'architecture et la structure, alors pensez à la blockchain principale et aux blockchains plasma comme un arbre. La chaîne de blocs principale est la racine tandis que la chaîne de plasma aka blockchains enfants sont les branches.

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Cela réduit considérablement la charge sur la chaîne principale. Périodiquement, les succursales continuent d'envoyer des rapports à la chaîne principale. En fait, vous pouvez voir la chaîne racine comme la cour suprême et toutes les branches comme les tribunaux subordonnés qui tire ses pouvoirs de la cour principale.

Toutes les chaînes de succursales peuvent émettre leurs propres jetons uniques qui peuvent inciter les validateurs de chaîne à prendre soin des chaînes et à s'assurer qu'elles sont exemptes de défauts. Chaque branche a ses propres données indépendantes et quand elle a besoin de soumettre des données à la chaîne principale, elle ne vige pas tout son contenu, elle soumet simplement le hachage d'en-tête de blog à la chaîne principale.

Non seulement le plasma économise beaucoup d'espace dans la chaîne principale, mais il augmente également la vitesse du processus de transaction de manière exponentielle. S'il est mis en œuvre correctement, cela pourrait être l'un des changements les plus révolutionnaires jamais apportés à Ethereum et à la crypto-monnaie en général.

OmiseGo, l'un des projets les plus prometteurs basés sur Ethereum, est en train de construire un produit à base de Plasma pour permettre des paiements rapides et homogènes.

#4 RIF Lumino

Avant de parler de RIF Lumino, nous allons avoir une meilleure compréhension de RSK et RIF. Rootstock (RSK) est une plate-forme de contrat intelligente qui est connectée à la blockchain de Bitcoin via la technologie sidechain. Rootstock vous permet de créer des applications compatibles avec Ethereum (le modèle Web3/EVM/Solidity) tout en profitant de la sécurité fournie par la blockchain de Bitcoin. Au cœur même, Rootstock est une combinaison de :

Une machine virtuelle déterministe à ressources TURIN-complète (pour les contrats intelligents) est compatible avec l'EVM de l'Ethereum.

Un sidechain Bitcoin bidirectionnel (pour le commerce en BTC) basé sur une fédération forte.

Protocole de consensus de fusion SHA256D (pour une sécurité consensuelle reposant sur les mineurs de Bitcoin) avec un intervalle de bloc de 30 secondes. (pour les paiements rapides).

Si vous voulez en savoir plus sur RSK, alors vous pouvez lire notre guide ici.

Rootstock utilisera également sa pile technologique — le Rootstock Infrastructure Framework Open Standard (RIFOS) pour aider à construire un système économique sain au-dessus de Bitcoin. Il facilitera l'utilisation de la technologie blockchain en le rendant aussi simple pour tout le monde que possible. On peut penser à RIFOS comme la troisième couche au-dessus de la blockchain Bitcoin car il est construit au-dessus d'une sidechain (RSK) qui existe au-dessus de Bitcoin.

Gardez à l'esprit les caractéristiques suivantes lorsqu'il s'agit de RIFOS :

Tant qu'un produit est compatible avec les protocoles sous-jacents, les développeurs peuvent l'intégrer en toute transparence dans l'écosystème RIFOS.

Toutes les composantes individuelles du RIFOS ont été conçues pour maximiser les avantages potentiels pour ceux qui veulent offrir leurs services d'infrastructure au sein de l'écosystème du protocole.

Tous les composants sont protégés par la sécurité fournie par le réseau Bitcoin.

Ses protocoles comprendront des mécanismes permettant de déclencher des effets de réseau et des économies d'échelle.

La plupart des services exécutés dans RIFOS seront consommés en utilisant un seul jeton (RIF).

L'un des domaines sur lesquels RIFOS travaille actuellement est les « paiements » avec son projet Lumino. Lumino est assez similaire à Raiden car il envoie des transactions et des détails de contrat intelligents sur les canaux de l'Etat. Cependant, la différence est que si Raiden a été construit pour Ethereum, Lumino a été construit de RSK, et par extension, Bitcoin. Le Réseau Lightning et Lumino peuvent apparaître comme concurrents, cependant, la réalité est qu'ils se complètent mutuellement et travaillent ensemble pour fournir le meilleur service possible aux utilisateurs de Bitcoin.

Conclusion - Évolutivité décentralisée

Grâce à la mise en œuvre de la mécanique de la couche 2, il sera possible pour les crypto-monnaies d'atteindre des centaines et des milliers de transactions par seconde. L'évolutivité a toujours été l'un des plus gros problèmes dans l'espace crypto. Cependant, des projets comme Lumino, Lightning Network, Raiden et Plasma nous ont montré que nous avons enfin les moyens de résoudre ce problème une fois pour toutes et de parvenir à une adoption réelle.

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