I.Introduction du projet

Le bitcoin, la plus grande et la plus connue des crypto-monnaies, est réputé pour sa structure décentralisée et sa technologie blockchain. Son haut degré de décentralisation et de sécurité l'a fait considérer comme une crypto-monnaie de réserve mondiale. Cependant, le bitcoin présente certaines limites en termes de composabilité et d'évolutivité. À mesure que les solutions évoluent, l'émergence d'Ethereum, avec son langage de programmation Turing-complet, remet en question l'évolutivité de la couche fondamentale avec un écosystème d'applications décentralisées. Cette évolution, combinée au développement de la couche 2 d'Ethereum, a entraîné une croissance sans précédent de l'écosystème Ethereum. Pourtant, l'introduction de contrats intelligents dans Bitcoin reste une question non résolue. Compte tenu du sous-développement relatif des applications et de la valeur de la couche 2 de Bitcoin, il existe une marge de croissance importante pour développer la deuxième couche de Bitcoin.

Il existe actuellement plusieurs technologies permettant de construire la couche 2 de BTC, notamment les canaux d'état, les chaînes d'entraînement, les rollups multisigs et les propositions potentielles de soft fork de Bitcoin pour les rollups ZK et OP. Le Lightning Network et Liquid multisignature sont déjà des solutions de couche 2 de la BTC qui ont fait leurs preuves. Cet article présente un nouveau concept - le protocole Botanix.

Le protocole Botanix est une solution de chaîne décentralisée construite sur BTC, utilisant les principes fondamentaux de la foudre pour faire fonctionner la machine virtuelle Ethereum (EVM). Botanix adopte un modèle basé sur les comptes similaire à Ethereum, remplaçant le modèle de sortie de transaction non dépensée (UTXO) de Bitcoin. Chaque nœud complet de Botanix exécutera à la fois le protocole de base de BTC et le protocole de Botanix.

II. Vision du projet

Botanix Labs propose de construire une deuxième couche au-dessus de Bitcoin, avec une équivalence complète de la machine virtuelle Ethereum (EVM). Utilisant le bitcoin comme couche de base la plus décentralisée et la plus sûre, cette deuxième couche ouvrira de nouvelles possibilités pour la composabilité, l'écosystème et la fonctionnalité des contrats intelligents d'Ethereum. Cette initiative introduit Spiderchain, un concept de deuxième couche au sommet de Bitcoin, qui vise à renforcer la décentralisation et à offrir aux utilisateurs un éventail plus large de possibilités d'application.

III. Feuille de route pour le développement

IV. Historique de l'équipe

L'équipe se compose actuellement de plus de dix membres principaux, dont beaucoup sont impliqués dans le domaine des crypto-monnaies depuis plus de dix ans, y compris d'anciens employés de Blockstream. Le fondateur, Willem, est titulaire d'un double diplôme en génie électrique et en économie d'entreprise obtenu en Belgique. L'équipe a une formation en technologie et en marketing, mais elle est généralement moyenne dans son domaine.

V. Informations sur le financement

Actuellement non disponible.

VI. Architecture du projet

En ce qui concerne la deuxième couche et les chaînes latérales du Bitcoin (BTC), le Lightning Network offre une technologie de deuxième couche décentralisée mais est limité par la liquidité, l'écosystème et les contraintes de l'UTXO du BTC ; la multi-signature fédérée et l'Op Rollup offrent une combinaison et une flexibilité mais sont limités par des caractéristiques centralisées. Le protocole Botanix, quant à lui, est une machine virtuelle Ethereum (EVM) de deuxième couche construite au-dessus de Bitcoin. Botanix utilise un mécanisme de consensus par preuve d'enjeu (PoS), exigeant des participants qu'ils misent des bitcoins réels sur la première couche pour protéger l'ensemble de la deuxième couche. Le protocole fonctionne entièrement sur Bitcoin, ce qui permet aux utilisateurs d'utiliser nativement Bitcoin dans n'importe quelle application construite sur EVM. Le protocole de deuxième couche est optimisé pour permettre à quiconque de participer et de faire fonctionner un nœud complet. Les bitcoins sur Botanix sont verrouillés dans Spiderchain et sécurisés par une série de multi-signatures continues contrôlées par un sous-ensemble aléatoire de nœuds Orchestrator, garantissant une participation authentique. Ainsi, le passage de la chaîne principale de Bitcoin à la deuxième couche nécessite une hypothèse de confiance supplémentaire : aucune partie ne contrôle le collectif des stakers. Le protocole Botanix peut être mis en œuvre immédiatement sur Bitcoin sans aucune proposition d'amélioration de Bitcoin.

Le réseau Botanix, en introduisant des contrats intelligents qui ne peuvent pas être exécutés sur Bitcoin, similaires aux opérateurs de nœuds dans le réseau Lightning, déplace des parties complexes hors de la chaîne pour assurer l'état correct de la blockchain Botanix. L'ensemble du réseau de deuxième couche fonctionne comme une blockchain, ce qui permet à d'autres utilisateurs de créer de nouveaux portefeuilles et de déployer des contrats intelligents sur ce protocole.

La Spidechain

Botanix présente Spiderchain, un nouveau mécanisme pour la blockchain de deuxième couche. Spiderchain consiste en une série de portefeuilles multi-signatures continus créés par les Orchestrateurs Botanix. La gestion de ces portefeuilles multi-signatures de manière distribuée garantit la sécurité. Cette chaîne continue de signatures multiples crée un réseau qui protège les actifs Bitcoin sur la chaîne Botanix. Cette chaîne "mobile" de multisignatures agit comme une garantie, enfermée dans ce réseau décentralisé de multisignatures, ainsi nommé Spiderchain.

Le rôle principal de Spiderchain est de séparer les actifs Bitcoin de la blockchain Bitcoin. En protégeant Bitcoin sur Botanix dans une chaîne distribuée de multisignatures, il isole Bitcoin de la machine virtuelle Ethereum (EVM). Cela permet de passer du modèle UTXO de Bitcoin au modèle de compte utilisé dans l'EVM.

L'image ci-dessous montre une représentation visuelle de Spiderchain. À chaque production d'un bloc de bitcoins, une nouvelle signature multiple est créée parmi différents orchestrateurs aléatoires.

Comme la sécurité repose sur des incitations et sur le nombre d'orchestrateurs, tous les orchestrateurs doivent fournir un certain montant de garantie avant de participer. Cette garantie est utilisée pour la compensation en cas de comportement malveillant. La sécurité de Spiderchain suit un modèle de preuve d'enjeu, garantissant une sécurité mathématique tant que le nombre de participants malveillants est nettement inférieur à celui d'autres orchestrateurs.

Botanix区块

La blockchain Botanix fonctionne normalement avec trois parties principales. Tout d'abord, il vérifie les transactions envoyées par les utilisateurs à l'Orchestrateur à partir de la chaîne principale Bitcoin (c'est le processus d'introduction de Bitcoin dans le réseau Botanix). Ensuite, il exécute les changements d'état nécessaires pour créer un nouveau bloc. Enfin, à la fin de chaque cycle, de nouvelles sorties de transactions inutilisées (UTXO) sont créées pour transférer les actifs de Spiderchain vers la chaîne principale (c'est le processus de récupération des bitcoins du réseau Botanix).

Vérifier les actifs envoyés aux Orchestrateurs Botanix. Si c'est le cas, effectuez les opérations d'introduction d'actifs.

Diriger le processus de consensus et de changement d'état de Botanix. Cette partie est analogue au traitement des blocs d'Ethereum.

Vérifiez si des actifs doivent être transférés de Botanix ailleurs. Si c'est le cas, effectuez des opérations de recherche d'actifs. Il est important de noter qu'en raison des différentes vitesses de traitement de la blockchain Bitcoin et de la blockchain Botanix, dans la plupart des cas, les première et troisième parties ne font que mettre à jour le pool de transactions UTXO. Les blocs de Bitcoin sont produits toutes les 10 minutes environ, tandis que Botanix fonctionnera à raison d'environ 12 secondes par bloc. Entre les blocs Bitcoin, Botanix génère ses propres blocs, contenant les transactions sur l'EVM. Lorsqu'un nouveau bloc Bitcoin est reçu, Botanix exécute les étapes susmentionnées pour s'assurer que les transactions sur la chaîne EVM sont finalement confirmées.

Botanix EVM

Botanix exploite un client d'exécution de machine virtuelle Ethereum (EVM) complet, reflétant le réseau Ethereum lui-même, car il est capable d'exécuter tous les mêmes contrats intelligents et applications décentralisées (DApps) que l'on trouve sur Ethereum. Il n'est pas nécessaire de générer des preuves de validité qui limitent les performances, car sa sécurité est dérivée de Spiderchain. L'EVM de Botanix alimente l'environnement opérationnel du réseau Ethereum, permettant l'exécution de contrats intelligents écrits en Solidity et d'autres langages de programmation. En exécutant un client EVM complet, Botanix supporte toutes les fonctionnalités identiques à Ethereum.

Bien que fonctionnellement équivalent à Ethereum, Botanix reste un réseau distinct avec ses propres caractéristiques. Par exemple, il adopte un algorithme de consensus PoS différent, tirant parti de la structure décentralisée et économique de Bitcoin.

Orchestrateurs

Les orchestrateurs jouent un rôle clé dans le protocole Spiderchain, car ils sont chargés de gérer et de protéger le protocole Botanix.

Pour entrer dans Spiderchain, les nouveaux orchestrateurs doivent exprimer leur intérêt auprès de l'orchestrateur du bloc actuel et placer un certain montant de garantie dans une configuration multi-signature. Ce processus est achevé après confirmation sur Bitcoin, faisant du nouvel orchestrateur un nœud participant à part entière.

En quittant Spiderchain, un orchestrateur doit signifier son intention à l'orchestrateur du bloc actuel et signer un message de sortie. La procédure de sortie commence alors, avec des étapes telles que le remplacement de la multi-signature et la restitution de la garantie.

Si un orchestrateur a un comportement inapproprié, tel que l'inactivité, des propositions de blocages incorrectes, des signatures multiples erronées ou des validations incorrectes, il risque de voir sa garantie perdue. Les orchestrateurs inactifs perdront des récompenses de bloc et pourront éventuellement être supprimés. Ces règles assurent le bon fonctionnement et la sécurité de Spiderchain.

Sécurité

1. compromis entre la taille de la multi-signature et la garantie

Il existe deux méthodes distinctes pour sécuriser les fonds bloqués dans Spiderchain :

Tout d'abord, de par leur conception, les fonds sont stockés sur la première couche de Bitcoin et verrouillés dans une configuration multi-signature de Spiderchain. Cela signifie que même si les nœuds Orchestrator sont malveillants, ils ne peuvent pas accéder aux bitcoins de Spiderchain sans l'approbation des autres nœuds, car la multi-signature exige que plusieurs nœuds approuvent conjointement toute opération de fonds.

Deuxièmement, il y a la sécurité garantie par les mécanismes d'incitation. Chaque nœud Orchestrator doit fournir un certain montant de garantie, qui sert d'assurance économique. Cela signifie qu'ils ont une incitation financière à opérer correctement, puisqu'ils peuvent perdre une partie de leur garantie s'ils enfreignent les règles ou se comportent de manière inappropriée. Ce mécanisme d'incitation permet de maintenir le bon fonctionnement et la sécurité du réseau.

La taille de la multi-signature est un facteur d'équilibre. Si elle est trop importante, sa signature risque de prendre beaucoup de temps et de poser des problèmes de coordination. En outre, si une partie malveillante contrôle la majorité des droits de signature, elle pourrait avoir accès à tous les fonds de Spiderchain. Par conséquent, la division de la garantie en plusieurs signatures plus petites peut réduire le risque, mais si elle est trop petite, elle peut diminuer la sécurité de la protection des fonds contre les attaques malveillantes.

La garantie assure le bon fonctionnement des nœuds de l'Orchestrator. Pour participer au réseau Spiderchain, les nœuds Orchestrator doivent fournir un certain montant de garantie, assurant ainsi leur participation. Cela permet d'éviter qu'une seule personne ne gère plusieurs nœuds, et donc de prévenir les attaques de type Sybil. Si un nœud Orchestrator se comporte de manière inappropriée, par exemple en cas de temps d'arrêt, d'actions malveillantes ou de disparition, il perdra une partie de sa garantie.

L'activité consiste à maintenir le fonctionnement normal des participants à la chaîne Botanix et à la multi-signature. Si les participants ne réagissent pas pendant une longue période, ils peuvent perdre une partie de leurs récompenses et être finalement retirés de la multi-signature. En outre, certains comportements sont considérés comme malveillants, tels que la proposition de blocs incorrects ou la signature erronée de multi-signatures, ce qui entraîne la réduction de la garantie.

Ces mesures visent à garantir la sécurité et le fonctionnement stable du protocole Spiderchain.

2. protection des clés privées

Le secret de transmission est un attribut essentiel des systèmes cryptographiques, utilisé pour protéger les clés secrètes contre la compromission. Dans le cas de Botanix, le principe du forward secrecy signifie que même si les attaquants obtiennent le contrôle de la majorité des 2/3, ils ne détiendront pas la majorité des clés de toutes les multi-signatures précédentes. Au lieu de cela, les attaquants n'auront que la propriété majoritaire des multi-signatures nouvellement générées. Cela permet de garantir que la sécurité des multi-signatures précédentes n'est pas compromise et que le protocole peut prendre les mesures appropriées pour atténuer l'attaque. Grâce à la conception de Spiderchain, Botanix obtient le secret en aval, ce qui permet au protocole d'offrir un niveau de sécurité plus élevé et de protéger le système contre les attaques potentielles.

3. Hériter de la sécurité de la CTB

La sécurité de Botanix dépend de la sécurité de Bitcoin, en particulier des fonctions de sécurité fournies par son système de preuve de travail (PoW). Si la sécurité de Bitcoin est compromise, cela aura également un impact négatif sur la sécurité de Botanix. Botanix s'appuie donc sur les avantages de sécurité du système PoW de Bitcoin pour assurer la sécurité de son propre réseau. Plus précisément, il utilise Bitcoin pour atténuer trois risques dans le système de preuve d'enjeu : la centralisation, la sélection aléatoire des validateurs et la finalité.

VII. Réalisations en matière de développement

Twitter : 1 331 followers, niveau moyen d'interaction avec les fans.

Discord : 459 membres, Telegram : 469 membres, avec un taux d'activité inférieur à 20%.

Dans l'ensemble, l'engagement communautaire du projet est modéré et n'en est qu'à ses débuts.

VIII. Modèle économique

Actuellement indisponible.

IX. Avantages et risques

Avantages :

1. Sécurité : La sécurité de Botanix repose sur le système de preuve de travail (PoW) de Bitcoin, offrant une sécurité comparable à celle de Bitcoin, l'un des réseaux de blockchain les plus sécurisés à ce jour. Botanix est donc très avantageux en termes de sécurité.

2. Décentralisation : En tant que blockchain de seconde couche, Botanix poursuit l'éthique de décentralisation de Bitcoin, permettant à quiconque de participer et de gérer un nœud complet. Cela permet de maintenir la nature décentralisée du réseau.

3. Compatibilité EVM : Botanix supporte la machine virtuelle Ethereum (EVM), ce qui signifie qu'il peut exécuter des contrats intelligents et des applications décentralisées compatibles avec Ethereum, offrant aux développeurs un large éventail de possibilités d'applications.

4. Sécurité en aval : Botanix assure la sécurité en aval grâce à la conception de Spiderchain, garantissant que même si les attaquants prennent le contrôle, la sécurité des transactions multi-signées précédentes n'est pas compromise.

   Inconvénients :

5. Dépendance : La sécurité de Botanix dépend fortement du système PoW de Bitcoin. Si la sécurité de Bitcoin est compromise ou attaquée (ce qui semble actuellement très improbable), Botanix pourrait également être affectée, ce qui indique que sa sécurité dépend de facteurs externes.

6. Concurrence : Botanix est dans une compétition féroce au sein de la sphère des crypto-monnaies et de la blockchain. Actuellement, il n'y a pas de projets importants dans son écosystème, ce qui nécessite une concurrence avec d'autres pour attirer les développeurs et les utilisateurs.

7. Vitesse : La vitesse de génération des blocs diffère entre Bitcoin et Botanix, ce qui peut entraîner des temps d'attente supplémentaires pour le traitement des transactions entre chaînes. Bien que Botanix génère des blocs plus rapidement que le Bitcoin, il est toujours plus lent comparé à Ethereum.

En résumé, en tant que système de blockchain de deuxième niveau fondé sur le bitcoin, Botanix présente plusieurs avantages, mais est également confronté à des défis liés à la dépendance et à la concurrence. Sa sécurité et sa décentralisation le rendent compétitif à certains égards, mais il doit surmonter divers obstacles techniques et commerciaux pour être adopté à grande échelle.

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