Dans l'article précédent, “Comment fonctionne le Lightning Network (2),« Nous avons exploré les principes de fonctionnement du réseau Lightning de Bitcoin. Essentiellement, le Lightning Network est un système de canal de paiement soigneusement conçu qui relie des canaux de paiement individuels en un vaste réseau de paiement interconnecté. Cela permet à des parties qui ne sont pas directement liées de se faire des paiements mutuels par l'intermédiaire d'un routage multi-sauts, les contrats tels que HTLC et PTLC assurant la sécurité des itinéraires. »

Malgré des années de développement et des progrès significatifs tant au niveau technologique qu'en termes d'expérience utilisateur, nous devons faire face à la réalité que le réseau Lightning n'a toujours pas atteint le niveau d'adoption à grande échelle. Dans cet article, nous nous concentrerons sur un défi clé actuellement rencontré par le réseau Lightning : le problème de liquidité. Ce défi peut être divisé en deux aspects : le manque global de liquidité dans le réseau et le problème de distribution de la liquidité.

Pénurie globale de liquidités du réseau

Selon les dernières statistiques de Mempool, le réseau Lightning Bitcoin compte actuellement 12 389 nœuds et 48 000 canaux de paiement, avec une capacité totale de canal de 5 311,8 BTC.

Le Lightning Network est un réseau de liquidité P2P, et pour parvenir à une adoption à grande échelle réelle, le nombre de nœuds, de canaux de paiement et la capacité globale des canaux devraient croître de centaines, voire de milliers de fois. Alors, comment pouvons-nous attirer plus de nœuds à rejoindre le réseau?

Premièrement, il est crucial de réduire les obstacles à la mise en place et à la maintenance des nœuds du Lightning Network, afin de faciliter l'utilisation de nœuds du Lightning Network par des utilisateurs sans compétences techniques. Plusieurs équipes de l'écosystème Bitcoin ont déjà introduit des solutions matérielles plug-and-play, comme le boîtier matériel d'Umbrel, qui prend en charge l'exécution de nœuds du Lightning Network de Bitcoin. De même, Fi5Box prend en charge non seulement le Lightning Network de Bitcoin, mais permet également l'exécution de nœuds pour d'autres réseaux, tels que le Réseau Fiber de CKB. Ces appareils offrent des solutions de nœuds sans entretien pour les utilisateurs.

Deuxièmement, l’introduction de mécanismes d’incitation supplémentaires est essentielle pour créer une boucle de rétroaction positive pour le Lightning Network. Une fois qu’un canal de paiement est ouvert sur le Lightning Network, les fonds sont bloqués. Par exemple, si Alice veut agir en tant que fournisseur de services Lightning (LSP) et ouvrir des canaux avec 100 personnes, en allouant 1 BTC par canal, elle devra verrouiller 100 BTC. Ces fonds ne génèrent des revenus que lorsqu’ils sont en mouvement ; Ce n’est pas le cas des fonds inutilisés. En effet, le revenu principal des nœuds Lightning Network provient des frais de transaction, qui sont généralement calculés comme suit : « Frais de base + Taux de frais par satoshi ». Les frais de base sont un montant fixe facturé pour chaque transaction, quelle que soit sa taille, tandis que le taux de frais est le pourcentage facturé par satoshi dans la transaction.

Selon les statistiques de Mempool, les frais de base moyens actuels dans le réseau Bitcoin Lightning sont de 950 mSat (0,95 sat), et le taux de frais moyen est de 764 ppm (0,000764 Sat par satoshi). Cela signifie que pour une transaction de 10 000 satoshis (0,0001 BTC, d’une valeur actuelle d’environ 6,50 $), le nœud de routage gagnerait moins de 9 satoshis en frais. De plus, le volume de transactions sur le Lightning Network est encore relativement faible, et de nombreuses transactions ne nécessitent pas du tout de nœuds de routage (car les deux parties impliquées disposent d’un canal de paiement direct). Par conséquent, ceux qui détiennent des BTC et recherchent des retours sur investissement ne choisissent pas principalement de verrouiller leurs BTC dans le Lightning Network pour gagner des frais de transaction. Au lieu de cela, ils préfèrent prêter leurs BTC sur des plateformes d’échange ou participer à des projets émergents offrant des opportunités de jalonnement/reprise.

Si des mécanismes d'incitation supplémentaires peuvent être introduits pour encourager davantage de personnes à exécuter des nœuds du réseau Lightning ou à devenir des LSP, et si davantage de détenteurs de BTC sont motivés à déposer leurs BTC dans le réseau Lightning pour gagner des récompenses, le problème de pénurie de liquidité du réseau pourrait potentiellement être résolu. À mesure que le réseau Lightning devient plus convivial, il attirera encore plus d'utilisateurs, ce qui entraînera une augmentation des transactions, ce qui à son tour augmentera les revenus des frais des nœuds de routage et encouragera davantage de personnes à devenir des LSP. Cela finirait par entraîner le réseau Lightning dans une boucle de rétroaction positive.

Actuellement, dans l'écosystème Bitcoin, UTXO Stack a annoncé sa transition vers une couche de mise en jeu pour le Lightning Network. Grâce à un protocole de mise en jeu décentralisé, il vise à offrir une meilleure liquidité et un modèle de rendement amélioré pour le Lightning Network. De plus, UTXO Stack introduira un mécanisme d'incitation par jeton pour encourager les utilisateurs à miser du BTC et améliorer la liquidité des canaux de paiement du Lightning Network.

Problème de distribution de liquidité

Même si la pénurie de liquidité globale est résolue, la distribution efficace de cette liquidité reste un défi.

Prenons l'exemple où Alice effectue un paiement à Carol via le nœud de routage Bob. Au départ, Alice et Carol ont chacune 20 000 satoshis dans leurs canaux, alors que Bob en a 10 000 dans chaque canal. Après plusieurs transactions, la répartition des soldes dans les canaux peut ressembler à ceci (pour simplifier, nous ne considérons pas les frais de routage perçus par Bob) :

Si Alice et Carol continuent d'avoir des transactions commerciales à l'avenir, où Alice doit effectuer d'autres paiements à Carol, que peut-on faire? Bob ne peut plus acheminer les paiements (car Bob n'a plus suffisamment de fonds dans son canal avec Carol pour lui transférer de l'argent). Dans ce cas, Bob doit rééquilibrer son canal.

Ce scénario est assez courant pour les nœuds de routage dans le Lightning Network. Les opérateurs de nœuds doivent constamment équilibrer la liquidité entre leurs canaux. Si un canal n'a pas de fonds de votre côté, vous ne pouvez pas envoyer de paiements ; si tous les fonds sont de votre côté, vous ne pouvez pas recevoir de paiements.

Dans l'exemple ci-dessus, une option serait de fermer le canal entre Bob et Carol et d'en ouvrir un nouveau. Cependant, cette approche n'est pas rentable car la fermeture et l'ouverture de canaux nécessitent des transactions sur la chaîne, ce qui entraîne des frais de mineurs Bitcoin. L'objectif principal du Lightning Network est de réduire les opérations sur la chaîne et de déplacer autant de transactions que possible vers des canaux hors chaîne. Si des millions de canaux étaient ouverts et fermés sur le Lightning Network chaque jour, la blockchain Bitcoin deviendrait congestionnée et les frais de mineurs augmenteraient rapidement.

Pour remédier à cela, la communauté Bitcoin a proposé plusieurs solutions innovantes pour résoudre le problème de distribution de liquidité:

Submarine Swap (submarine swap)

En termes simples, Submarine Swap permet aux utilisateurs d'envoyer des BTC depuis leurs canaux vers un service d'échange au sein du Lightning Network. En retour, le service d'échange envoie un montant équivalent de BTC à une adresse de réception spécifiée sur la blockchain Bitcoin, ou vice versa : les utilisateurs peuvent envoyer des BTC on-chain au service d'échange, qui envoie ensuite des BTC depuis le canal vers le nœud de réception désigné. Bien que ce processus implique le service d'échange, il est complètement sans confiance grâce aux contrats HTLC (Hash Time-Locked Contracts).

Submarine Swap a également inspiré de nombreuses innovations ultérieures, telles que le protocole d'ajustement de solde de canal PeerSwap, qui permet aux utilisateurs d'effectuer directement des échanges de sous-marins avec leurs homologues de canal. Dans l'exemple ci-dessus, Carol peut agir en tant que service d'échange. Bob transfère des BTC on-chain à Carol, et en retour, Carol paie à Bob le montant équivalent de BTC à partir du canal.

Plus précisément, le processus fonctionne comme suit :

1. Bob génère une valeur secrète R (preimage) et son hash H.
2. Bob crée un HTLC sur la blockchain Bitcoin en utilisant le hachage H : il versera à Carol 10 000 satoshis, à condition qu'il puisse révéler le secret R dans les 5 blocs ; sinon, les fonds reviendront à Bob.
3. Carol crée un HTLC dans son canal de paiement avec Bob en utilisant le même hash H : il paiera à Bob 10 000 satoshis à partir du canal, à condition qu'il puisse révéler le secret R dans les 4 blocs ; sinon, les fonds retourneront à Carol (pour simplifier, nous ne prenons pas en compte les frais de service facturés par le service d'échange).
4. Bob utilise le secret R pour déverrouiller le HTLC dans le canal et prendre 10 000 satoshis.
5. Après le retrait des fonds de Bob, Carol connaît également le secret R et l'utilise pour déverrouiller le HTLC sur la blockchain Bitcoin afin de retirer 10 000 satoshis.

Comparé à la fermeture du canal et à l'ouverture d'un nouveau, le Submarine Swap ne nécessite qu'une seule transaction on-chain, le rendant plus économique et entièrement sans confiance.

Assemblage

Le raccordement de canal est une méthode de rééquilibrage sur la chaîne où un nœud ferme un canal puis ouvre un nouveau canal dans une seule transaction, modifiant ainsi l'équilibre verrouillé dans le canal. Lorsqu'un nœud bloque plus de fonds par le biais de ce processus, cela s'appelle un "splice in" ; s'il réduit les fonds verrouillés, cela s'appelle un "splice out". Dans l'exemple ci-dessus, le canal entre Bob et Carol peut être prolongé via le raccordement de canal.

La combinaison des canaux est beaucoup plus pratique que d'utiliser deux transactions pour fermer et rouvrir un canal. Cependant, cela nécessite toujours la diffusion de la transaction à travers le réseau, le paiement de frais de mineur on-chain et l'attente de la confirmation de la transaction.

Paiement à trajets multiples (MPP)

Les paiements multi-chemins permettent de diviser un paiement en plusieurs parties, qui peuvent être simultanément retenues ou acheminées à travers différents canaux. Par exemple, si Alice doit payer à Carol 10 000 satoshis et que Bob ne peut plus acheminer les paiements, Alice peut payer à Carol 6 000 satoshis via le nœud d'acheminement David et 4 000 satoshis via le nœud d'acheminement Eva. De cette façon, le paiement de 10 000 satoshis d'Alice peut être complété en utilisant des paiements multi-chemins.

L'objectif initial de la technologie de paiement multi-chemin est de surmonter les limitations des paiements à un seul chemin, permettant aux paiements plus importants d'être effectués en les divisant en plusieurs parties plus petites. Par exemple, une transaction sur le réseau Lightning de 1 BTC peut être divisée en 100 transactions de 0,01 BTC chacune. Les paiements multi-chemins bénéficient de la décentralisation du réseau et de la confidentialité des transactions. En termes de sécurité, la technologie de paiement multi-chemin atomique (AMP) garantit que si un chemin échoue à finaliser le paiement, alors tous les paiements échoueront, empêchant ainsi la confusion et la fraude.

De plus, dans le Lightning Network, des transactions importantes peuvent également être effectuées via des canaux Wumbo. Les canaux Wumbo suppriment la limite sur la quantité de Bitcoin qu'un canal Lightning régulier peut contenir (0,1667 BTC), permettant ainsi aux nœuds d'avoir des capacités de canal plus élevées et donc de prendre en charge des transactions plus importantes.

Conclusion

La liquidité est l'un des principaux facteurs qui entravent le développement du Lightning Network. En abaissant les barrières à la mise en place et à la maintenance des noeuds Lightning Network et en introduisant des mécanismes d'incitation supplémentaires, le réseau peut résoudre le problème de la liquidité insuffisante. Des solutions telles que Submarine Swap, le tranchage de canaux et les paiements multi-chemins contribuent également à résoudre la distribution de la liquidité au sein du réseau.

En plus de ces solutions, la communauté Bitcoin a proposé d'autres stratégies pour optimiser la liquidité du réseau, notamment Lightning Pool (un marché de location de canaux), Liquidity Advertisement (un schéma de location de canaux) et les paiements en boucle (où un nœud se paie à lui-même à travers une boucle formée par des canaux de paiement pour réaliser un rééquilibrage hors chaîne).

La gestion de la liquidité est sans aucun doute une entreprise complexe pour le Lightning Network. Cependant, grâce aux avancées technologiques continues et aux efforts de la communauté en cours, nous avons des raisons de croire que ces défis de liquidité seront finalement résolus.

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