Solutions pour la deuxième couche de la blockchain : Chaînes d'État et chaînes latérales

Blockchain est une technologie disruptive en plein essor, conçue pour améliorer la crédibilité de la tenue des registres et des transactions. Son rôle dans l'établissement de la confiance et de la responsabilité vérifiée est un service essentiel pour les transactions dynamiques modernes.

La blockchain permet de stocker des données vérifiées et inviolables, accessibles partout dans le monde et à tout moment. La blockchain est essentiellement une base de données de confiance immuable qui peut être utilisée comme référence pour le traitement des litiges, l'authentification des transactions, la preuve de la propriété et bien d'autres choses encore.

La blockchain et son fonctionnement

Considérer la technologie blockchain uniquement sous l'angle de son lien avec le bitcoin est une vision quelque peu limitée. Cette notion a été soulignée par Jaspreet Bindra, l'ancien vice-président principal - Transformation numérique du groupe Mahindra en Inde. Selon lui, définir la blockchain comme la technologie derrière le bitcoin ou la crypto-monnaie, ou l'éther, c'est comme expliquer l'internet (uniquement) comme la technologie derrière les e-mails.

En termes simples, la blockchain est un grand livre numérique décentralisé inviolable qui conserve un enregistrement permanent d'une grande variété de transactions et de données vérifiées. Il s'agit notamment d'informations sur la propriété des biens, les fusions d'entreprises, les documents fédéraux, les parts, les actions et bien d'autres choses encore.

Les transactions conventionnelles nécessitent des tiers de confiance pour vérifier les informations présentées par les commerçants. Ces tierces parties comprennent les banques, les institutions financières, les commissions d'examen du crédit et les agences gouvernementales. Vous devez vérifier l'authenticité des documents, la propriété, l'identité et le statut monétaire des négociants avant de conclure une transaction. Ces processus de vérification peuvent être coûteux et prendre beaucoup de temps.

Dans la blockchain, chaque transaction ou donnée connexe est vérifiée et enregistrée dans un bloc individuel. Le bloc est ensuite lié de façon permanente à toute transaction similaire antérieure et aux grands livres correspondants. Les liens sont caractérisés par une cryptographie complexe qui est unique pour les utilisateurs impliqués et la transaction spécifique. Chaque bloc est lié et validé par le précédent, ce qui permet d'économiser le temps et l'argent consacrés aux contrôles préalables classiques.

En outre, les données de la blockchain sont décentralisées. Les grands livres généraux ne peuvent être stockés qu'à un seul endroit à la fois, probablement dans une chambre forte ou un coffre-fort. Cependant, les données de la blockchain sont stockées dans plusieurs grands livres qui sont mis à jour simultanément, ce qui ajoute une autre couche de sécurité contre les pirates.

Pour réussir à altérer une entrée de la blockchain, un pirate doit modifier l'ensemble de la chaîne. Il devrait également modifier les registres de toutes les autres personnes présentes sur le réseau en question.

Définition des solutions Blockchain de deuxième niveau

La technologie blockchain doit encore monter en puissance et dominer les marchés mondiaux. Bien que son potentiel soit reconnu à l'échelle mondiale, la technologie blockchain a été freinée par ses limites inhérentes. Le défi fondamental qui limite aujourd'hui l'évolutivité de la blockchain est la vitesse de ses transactions.

La vérification des transactions de la blockchain demande du temps et beaucoup de puissance de calcul. Pourtant, ces processus font partie de ce qui distingue la blockchain des transactions classiques.

Ces limitations de vitesse ont entravé l'intégration de la technologie blockchain dans les transactions courantes plus rapides. À la base, la blockchain Bitcoin ne peut traiter que cinq transactions par seconde (TPS), tandis qu'Ethereum en traite 10 à 15. C'est un contraste frappant avec Visa, qui peut traiter jusqu'à 24 000 TPS3.

Les solutions blockchain de deuxième couche ont été développées pour accélérer la réalisation des transactions blockchain. Elles constituent un type de cadre secondaire construit sur des systèmes de blockchain préexistants. Les systèmes de deuxième couche prennent des ensembles de transactions et les calculent en dehors de la blockchain principale (off-chain). Cela réduit la charge sur la chaîne principale, libérant ainsi de la puissance de calcul et des ressources pour d'autres fonctions.

En isolant des ensembles de transactions hors chaîne, les solutions de deuxième couche peuvent augmenter le nombre de transactions que la blockchain peut traiter en une journée. Ce système est un élément essentiel de la mise à l'échelle de la blockchain pour concurrencer les systèmes conventionnels comme Visa.

Types de solutions Blockchain de deuxième couche

Les solutions blockchain de deuxième couche sont une série de protocoles complexes conçus pour améliorer le fonctionnement de la blockchain. Elles sont conçues avec des algorithmes et des systèmes élaborés pour augmenter la vitesse, la vérification et la sécurité des transactions. Cet article met en évidence l'idée générale et le fonctionnement des deux principales solutions de blockchain de deuxième couche, les chaînes d'état et les chaînes latérales, en termes simples.

1. Qu'est-ce qu'un canal d'État ?

Un State Channel est une solution de deuxième couche de blockchain qui permet à un groupe de participants d'effectuer un nombre illimité de transactions privées hors chaîne. Contrairement aux transactions conventionnelles sur la chaîne, les transactions du canal d'État ne sont pas rendues publiques. Elles ne sont visibles que par les participants du canal. Seul l'état initial et final des transactions est enregistré dans la blockchain principale.

Les canaux d'État permettent aux personnes qui ont besoin d'effectuer plusieurs échanges entre elles de tenir un grand livre de la blockchain. L'enregistrement de plusieurs petits transferts est lourd sur la blockchain car chaque transaction doit être vérifiée et confirmée par les mineurs. Cela peut ralentir le type d'échanges rapides dont les participants au canal d'État ont besoin.

Les canaux d'État permettent aux groupes d'effectuer des transactions sécurisées, rapides et peu coûteuses en utilisant la technologie blockchain. Les solutions de canaux d'État utilisées aujourd'hui promettent une grande évolutivité, certaines étant capables d'effectuer des milliers de transactions par seconde.

Comment fonctionnent les canaux d'État

Avec les chaînes d'État, les participants s'appuient sur des accords mutuels qui sont signés avec leurs signatures de cryptage blockchain pour la vérification. Les participants créent un contrat intelligent élaborant l'état de leurs transactions avant de sortir de la chaîne.

En dehors de la chaîne, les participants peuvent effectuer autant de transactions qu'ils le souhaitent sans dépendre des vérifications des mineurs. Ils ne nécessitent pas non plus la formation de nouveaux blocs par transaction.

Une fois les transactions terminées, les participants signent mutuellement une transaction de clôture. Les transactions de clôture sont uniques en ce sens qu'elles sont enregistrées dans un nouveau bloc sur la chaîne. Pour poursuivre les transactions après une transaction de clôture, les participants à la chaîne d'État doivent rouvrir la chaîne d'État avec une signature de chiffrement unique.

Sécurité de la chaîne d'État

Un canal d'état est vérifié par ses participants et leur smart contract mutuel. Cependant, une fois que les parties ont terminé leurs transactions hors chaîne, l'état final est enregistré dans un nouveau bloc sur la chaîne. De cette façon, les transactions peuvent être effectuées plus rapidement hors chaîne et sécurisées de façon permanente sur la chaîne.

La conception du contrat intelligent sécurise les transactions au sein de la chaîne d'état. Il fait également office de "juge" entre les participants. La conception des contrats intelligents varie.

Le mécanisme de sécurité du canal d'état sous-jacent exige que tous les participants apposent leur signature sur chaque transaction. Chaque transaction portant la signature numérique des participants écrase la précédente, ce qui empêche un participant de modifier l'état final des transactions en l'absence de son homologue.

Certains canaux utilisent une minuterie qui met à jour ou verrouille automatiquement l'état des transactions sur la chaîne. Une fois le minuteur écoulé, il émet automatiquement une transaction de clôture et met à jour la chaîne principale, fermant le canal d'état sur la base de la dernière transaction vérifiée. Toute nouvelle tentative de déverrouiller le canal d'état crée un nouveau cryptage et redémarre le minuteur.

Exemples de projets populaires de chaînes publiques

1. Réseau Celer

2. Le réseau d'éclairage

3. Trinity

4. Réseau Raiden

5. Liquidité

2. Qu'est-ce qu'une chaîne latérale ?

Les sidechains sont des blockchains plus petites qui fonctionnent parallèlement à la blockchain principale ou à la chaîne principale. Elles agissent comme des branches de la chaîne principale. Pendant le fonctionnement, elles transfèrent des actifs vers et depuis la chaîne principale afin de réduire la congestion et de faciliter l'évolutivité. Effectuer vos transactions sur une chaîne latérale peut augmenter considérablement le TPS de la blockchain. 

Comment fonctionnent les chaînes latérales

Les chaînes latérales ont une structure et un mécanisme opérationnel similaires à ceux de la blockchain (chaîne principale). Contrairement aux chaînes principales, chaque transaction dans une chaîne latérale est enregistrée et forme un nouveau bloc. Pourtant, les blocs des chaînes latérales peuvent être vérifiés plus rapidement car ils nécessitent moins de vérifications et de consentement distribué que la chaîne principale.

La chaîne latérale est liée à la chaîne principale par une cheville bidirectionnelle qui permet le transfert d'actifs entre les deux chaînes. Les actifs sont transférés à un rythme prédéterminé de sorte que la blockchain soit constamment mise à jour de l'état des transactions sur la chaîne latérale.

L'exécution de transactions sur des chaînes latérales allège la charge de calcul et la congestion de la chaîne principale, ce qui permet aux participants d'effectuer des transactions plus rapides. Les chaînes latérales sont permanentes et ne sont pas limitées à un groupe déterminé d'utilisateurs. Elles facilitent également l'interchangeabilité des crypto-monnaies.

Sécurité de la chaîne latérale

Le principal argument de vente de la blockchain est la sécurité de vos données. Pourtant, les processus de sécurité sont longs et coûteux. Augmenter la vitesse des transactions permet souvent de simplifier les processus de sécurité de la chaîne principale.

Une chaîne latérale sécurisée garantit aux utilisateurs des transactions plus rapides et plus sûres en sécurisant ou en sauvegardant périodiquement ses transactions sur la chaîne principale. Cette idée est la même que celle qui sous-tend l'utilisation d'une cheville bidirectionnelle pour transférer de manière cohérente les actifs entre la chaîne principale et les chaînes latérales.

Chaque sidechain est indépendante de la chaîne principale, ce qui signifie qu'elle possède ses propres mineurs et sa propre puissance de calcul. Si la sécurité d'une chaîne latérale est compromise, cela n'affecte pas la protection de la chaîne principale et vice versa.

Certaines sidechains font appel à des groupes de fédération pour servir d'intermédiaire lors du transfert d'actifs depuis et vers la chaîne principale. Bien que cela ajoute une couche de sécurité, cela augmente également la période d'attente avant qu'un participant puisse effectuer activement des transactions sur la chaîne latérale.

Exemples de solutions Sidechain populaires

1. Plasma

2. Porte-greffe (RSK)

3. Matic

4. Liquide

5. Alpha

Round-Up

Lesecteur de l'énergie adopte la technologie blockchain comme un moyen unique d'enregistrer, de suivre et de gérer les transactions sur le marché de l'électricité. La décentralisation de la production d'électricité en Europe a ouvert les portes à une variété de défis. Le réseau est désormais connecté à de multiples producteurs d'électricité variés, à des mini-réseaux et à des ressources d'énergie renouvelable. 

La plupart des défis techniques liés à la production et à la distribution d'électricité sont relevés par le réseau intelligent et d'autres solutions innovantes. Cependant, la dynamique financière et les défis de la responsabilité sont plus complexes.

La blockchain offre un moyen plus rapide, plus efficace et inviolable de suivre la production et la consommation d'électricité. Cela augmente effectivement la sécurité, la rapidité et la précision des paiements émis au producteur d'énergie. Cela est particulièrement utile sur les marchés où le prix de l'électricité varie en fonction de la demande.

L'utilisation des solutions de deuxième couche de la blockchain pour gérer l'aspect financier des transactions d'énergie alternative peut améliorer la dynamique des réseaux intelligents. Elle peut permettre aux clients, aux mini-réseaux et aux projets d'énergie renouvelable à l'échelle du service public d'interagir librement et en temps réel. Elle peut également accélérer le processus de génération de certificats verts.

L'enregistrement des données de production sur la blockchain peut simplifier le processus de vérification des niveaux de production d'électricité. Cela signifie que les producteurs d'électricité indépendants reliés au réseau, tels que les projets solaires sur les toits, les projets solaires communautaires et autres, peuvent être payés plus rapidement et plus précisément.