Layers 2 Bitcoin : Analyse de ses projets de couche secondaire

Pourquoi cette tendance des "layers 2" sur Bitcoin ?

Bitcoin est reconnu comme la blockchain la plus décentralisée et sécurisée. De plus, la capitalisation de BTC représente 54% de la capitalisation totale du secteur de la cryptographie. En raison de ces facteurs, de nombreux projets souhaitent se construire autour du réseau Bitcoin pour profiter de sa sécurité, de sa grande capitalisation et de son prestige.

Récemment, nous avons observé une accélération de ce phénomène avec le lancement de nombreux projets se présentant comme des "layers 2" de Bitcoin. Cette tendance est en partie due au succès des ordinals, qui sont des sortes de NFT sur Bitcoin, ainsi qu'à l'annonce de BitVM, qui promet de multiplier les possibilités de Bitcoin (voir plus bas).

Présentation générale 🧬

Il est crucial de définir certains termes pour une meilleure compréhension, surtout dans un domaine où l'usage abusif de buzz words à des fins marketing est courant.

Par Layer 2, on entend un réseau duquel on peut se retirer unilatéralement, sans l'autorisation d'autres acteurs, pour revenir sur le Layer 1, dans notre cas, Bitcoin.

Nous pouvons définir trois fonctions principales d'une blockchain :

Exécution : Gestion de l'exécution des transactions et de la mise à jour de l'état d'une chaîne

Règlement : Résolution des disputes

Disponibilité des données : Vérification que les données de transaction sont publiques et accessibles

L'objectif d'un Layer 2 est d'exécuter les transactions en dehors de son Layer 1, principalement pour augmenter leur débit et réduire leur coût.

Un Layer 2 dépend toujours de son Layer 1 pour sa fonction de règlement, et doit donc prouver que les transactions qu'il a exécutées sont correctes. Il existe deux modèles de preuve.

Le modèle optimiste suppose par défaut que les transactions sont correctement exécutées. Si une personne remarque une anomalie dans l'exécution des transactions, elle peut soumettre une preuve de fraude qui annulera ces transactions. Ce modèle fonctionne tant qu'au moins un acteur est honnête.

L'autre modèle repose sur des preuves de validité que le Layer 2 publie régulièrement sur son Layer 1, attestant mathématiquement que les transactions ont été correctement exécutées.

Enfin, un Layer 2 a plusieurs moyens de gérer la disponibilité des données des transactions qu'il effectue. Il peut les publier sur son propre réseau ou sur une blockchain spécialisée comme Celestia. La méthode la plus sûre est de les publier sur son Layer 1, mais cela limite le débit de transaction et augmente leur coût.

Ainsi, on retrouve 4 grandes catégories de layers 2 :

En plus des projets qui entrent dans cette classification, il existe également des formes de layer 2 avec des architectures spécifiques au réseau Bitcoin.

Nous examinerons aussi les sidechains, qui sont des layers 1 reliés à Bitcoin par un pont.

Risques et compromis 🥵

Lorsqu'un projet prétend "hériter de la sécurité de Bitcoin", il est crucial de comprendre quelles propriétés sont en jeu. Un aspect clé est la sécurité du pont qui le relie au réseau Bitcoin.

Un rollup est une couche 2 idéale en matière de sécurité car il hérite de toutes les propriétés de sa couche 1 : l'historique et la validité des transactions sont garantis par la couche 1 et il est toujours possible de revenir unilatéralement à la couche 1.

Un rollup optimiste est simple à mettre en place, mais il y a un délai de 7 jours avant de pouvoir revenir sur la couche 1, alors qu'un zk rollup n'a pas cette contrainte.

Un validium hérite également des propriétés de Bitcoin pour la validité des transactions et de leur historique. Cependant, pour renvoyer ses fonds à la couche 1, il faut compter sur l'honnêteté d'au moins un acteur du réseau où les données sont publiées.

Un optimium n'hérite que partiellement de la sécurité de Bitcoin et nécessite qu'au moins un acteur du réseau où les données sont publiées soit honnête pour assurer la validité des transactions et de leur historique, ainsi que pour pouvoir retourner à la couche 1.

Une sidechain bien conçue peut offrir un niveau de sécurité équivalent à un optimium.

Ce que nous avons décrit est correct uniquement pour les projets dans leur phase finale. Malheureusement, les structures sont encore considérées comme en phase d'expérimentation et les équipes ont un contrôle énorme sur la sécurité de leur projet.

Le défi de Bitcoin et l'espoir de BitVM 💪

Les layers 2 traditionnels reposent tous sur des preuves qu'ils publient sur leur layer 1, qui sont ensuite vérifiées par ce dernier. Cependant, le réseau Bitcoin ne peut pas directement vérifier ces preuves car il n'est capable que d'opérations rudimentaires, contrairement à la plupart des autres blockchains qui peuvent exécuter n'importe quelle fonction.

Le 9 octobre 2023, Robin Linus a annoncé BitVM, un protocole qui pourrait rendre vérifiable n'importe quelle fonction sur le réseau Bitcoin. De façon simplifiée, BitVM permet de réaliser des opérations similaires à des smart contracts et si ces opérations sont exécutées de façon malhonnête il est possible de soumettre une sorte de preuve de fraude pour récupérer ses fonds et punir l’acteur malveillant.

Depuis lors, plusieurs projets ont décidé de construire des layers 2 de Bitcoin, dont les preuves seraient vérifiées à l'aide de BitVM.

Cependant, BitVM est encore en développement et a ses limites. Salvatore Ingala, ingénieur firmware chez Ledger, note que les applications construites sur BitVM ne peuvent accueillir qu'un nombre limité d'acteurs capables de soumettre une preuve de fraude, alors que l'idéal serait de permettre à n'importe qui de le faire.

“L'objectif des projets s’appuyant sur BitVM semble être de concevoir un pont "à confiance minimale". Par exemple, un système où un seul opérateur honnête sur 100 suffit à prévenir les pertes de fonds. C'est bien sûr mieux qu'une fédération basée uniquement sur un multisig”, explique-t-il à The Big Whale.

Théo Pantamis, développeur de LN Markets, exprime également des doutes sur l'efficacité de BitVM en termes de mise à l'échelle. “BitVM apporte une véritable innovation à Bitcoin, mais comme souvent dans le secteur crypto, on crie au miracle avant d’avoir vu la mise en pratique de la solution. BitVM consomme énormément de données pour réaliser des opérations simples ce qui représente un obstacle à la scalabilité”.

Salvatore Ingala a développé MATT, une autre solution permettant de déployer des formes de smart contracts sur Bitcoin. Toutefois, MATT ne peut pas fonctionner sur le réseau actuel de Bitcoin car il nécessite l'implémentation de covenants.

Les covenants de Bitcoin sont des conditions de dépense qui introduisent de nouvelles options pour la gestion des transactions, ouvrant ainsi la possibilité de nouvelles applications sur Bitcoin. Ajouter des covenants nécessiterait une mise à jour du réseau Bitcoin via un soft fork, mais le réseau Bitcoin est connu pour sa volonté d'évoluer le moins possible afin de maintenir sa simplicité et sa sécurité.

Fanis Michalakis, développeur de LN Markets, fait remarquer que “il existe différents types de covenants qui permettent d’ajouter plus ou moins de flexibilité au développement sur Bitcoin, mais la communauté reste divisée sur le type de covenants qu’il faudrait implémenter”.

Il semble donc qu'il ne soit pas prévu d'ajouter des modifications prochainement et que BitVM reste actuellement la solution la plus satisfaisante pour développer des layers 2.

Les layers 2 de la première heure

Le Lightning Network est le premier véritable layer 2 sur Bitcoin. Il est conçu pour les paiements quotidiens et permet de revenir unilatéralement vers le réseau principal. Cependant, le développement d'autres types d'applications à grande échelle est difficile. De plus, il repose sur des canaux de paiement qui rencontrent des problèmes de fragmentation de la liquidité.

"Depuis plusieurs années, des layers 2 de Bitcoin qui supportent les smart contracts sont en développement, mais ils n'ont pas de tokens à vendre, ce qui les rend moins attractifs pour les investisseurs et les utilisateurs," indique Fanis Michalakis.

RGB fait partie de cette catégorie. Son développement est assez laborieux, d'autant plus qu'il n'est pas facile de créer des applications dessus. "RGB est basé sur l'environnement d'exécution AluVM et il y a peu de documentation et d'outils pour développer dessus", explique Théo Pantamis.

La nouvelle vague des "layers 2"

Ces projets ont réalisé d'importantes levées de fonds, leur donnant ainsi plus de moyens pour développer et communiquer. De plus, la plupart organisent des campagnes d'airdrop pour attirer de la liquidité et attirer l'attention. Voici une sélection des plus pertinents.

Stacks (STX)

Stacks est l'un des projets les plus populaires parmi les nouveaux "layers 2" de Bitcoin. Le projet est en train de déployer sa mise à jour "Nakamoto", qui ancrera sa création de blocks avec celle de Bitcoin, rendant impossible la réorganisation de l'historique de sa blockchain.

Cependant, le réseau de Bitcoin ne peut pas garantir que les transactions effectuées sur Stacks soient valides. De plus, il n'est pas possible de transférer unilatéralement ses fonds de Stacks vers Bitcoin.

Stacks ressemble donc à une sidechain.

La blockchain Stacks a une valeur verrouillée de 110 millions de dollars et un token natif appelé STX dont la valorisation totale est de 3,6 milliards de dollars. Nous vous proposons une analyse marché de son token car c’est le plus valorisé.

L'analyse marché du STX par Chadi El Adnani, Head of Content & Research de SUN ZU Lab 📈

STX présente des niveaux de liquidité très solides, avec une capitalisation boursière de 2,9 milliards de dollars et des volumes de trading quotidiens oscillant entre 40 et 120 millions de dollars sur les principales bourses centralisées. La profondeur moyenne du marché à 50 bps dépasse 1 million de dollars sur Binance.

La relation entre Stacks et Bitcoin est souvent comparée à celle entre Polygon (MATIC) et Ethereum (ETH). En effet, Stacks étend les capacités de Bitcoin en permettant un éventail plus large d'applications. Cependant, une analyse des marchés financiers révèle de nombreuses disparités : la capitalisation boursière et les volumes de trading quotidiens de MATIC sont deux fois plus élevés que ceux de STX. Même en termes relatifs, STX ne représente que 0,2% de la capitalisation boursière de Bitcoin, contre 1,6% pour MATIC/ETH. Cela reflète en partie l'importance de la notion de Layer 2 pour Ethereum et les différentes philosophies des deux leaders des cryptomonnaies.

Comme de nombreuses autres altcoins, la performance de STX a atteint presque 150% à la fin de mars 2024, surpassant largement les performances de BTC et ETH. Cependant, elle a perdu de sa dynamique et se situe actuellement à 30%, contre environ 60% pour BTC et ETH.

Merlin (MERL)

Merlin est une blockchain récente basée sur l'EVM (Ethereum Virtual Machine) qui permet la création de smart contracts. Elle supporte également l'utilisation des portefeuilles Bitcoin grâce à Particle Network, un projet axé sur l'abstraction de chaîne.

Merlin se présente comme un zk-rollup de Bitcoin. Cependant, comme nous l'avons constaté, ce type de couche 2 n'est pas possible sur Bitcoin sans l'appui de BitVM, qui n'est pas mentionné dans sa documentation. De plus, cette dernière ne précise pas si les données disponibles sont effectivement publiées sur le réseau Bitcoin.

Malgré cela, le projet a attiré plus de 1,2 milliard de dollars de valeur verrouillée sur son réseau lors de ses diverses campagnes d'airdrop de son token MERL, dont la valorisation totale s'élève à 920 millions de dollars.

BOB (Build On Bitcoin)

Bob est une blockchain récente basée sur l'EVM. Actuellement, c'est un rollup optimiste sur Ethereum faisant partie de la Superchain d'Optimism. Le plan d'évolution du projet est divisé en trois phases :

- Intégrer la puissance de calcul des mineurs du réseau Bitcoin pour sécuriser BOB, inspirée du concept de “merge mining”.
- Devenir un rollup optimiste basé sur BitVM.
- Évoluer en zk-rollup de Bitcoin, si une mise à jour de celui-ci le permet.

Pour une fonctionnalité complète, le merge mining nécessiterait des mises à jour du réseau Bitcoin permettant aux mineurs de valider plusieurs blockchains simultanément.

Théo Pantamis explique pourquoi ces mises à jour sont sujettes à débat : "Permettre le merge mining offre des récompenses supplémentaires aux mineurs, mais les incite à utiliser du matériel de plus en plus sophistiqué, ce qui défavorise les petits mineurs et entrave la décentralisation."

Fanis Michalakis ajoute : "Idéalement, un layer 2 ne doit pas imposer plus de contraintes aux différents acteurs du réseau Bitcoin."

BOB mène actuellement une campagne d'airdrop qui consiste à bloquer de la valeur sur les différents protocoles du réseau pour collecter des "épices". À l'heure actuelle, 50 millions de dollars de valeur sont verrouillés sur le réseau.

B² Network

B² Network est un projet en phase de lancement qui se décrit comme un zk-rollup de Bitcoin. Cependant, tout comme Merlin, les attributs d'un véritable zk-rollup ne sont pas présents dans la documentation.

Ce projet a lancé une campagne permettant de déposer des bitcoins sur les smart contracts du réseau pour accumuler des points avant le lancement.

Mezo

Mezo se présente comme la "couche économique de Bitcoin" et semble au moins avoir l'honnêteté intellectuelle de ne pas se décrire comme un véritable layer 2 de Bitcoin ni d'hériter de toute sa sécurité.

Mezo est l'un des projets ayant réalisé l'une des plus importantes levées de fonds (21 millions de dollars) au sein de l'écosystème Bitcoin.

Il s'agit d'une sidechain basée sur la Proof of Hold, qui semble s'apparenter à du Proof of Stake. Le réseau n'est pas encore lancé, mais il est possible d'y bloquer des bitcoins pour une durée déterminée afin d'accumuler des points.

Alpen et Citrea

Alpen et Citrea sont deux projets en cours de développement qui souhaitent se lancer comme des zk-rollups basés sur BitVM.

Leur documentation est plus claire et indique une approche qui tente de vraiment hériter autant que possible de la sécurité de Bitcoin.

Il reste à voir comment ces projets réussiront à faire face aux problèmes de sécurité et de scalabilité causés par les limites actuelles de BitVM que nous avons mentionnées plus tôt.

Ark

Ark est un autre layer 2 dont le développement vaut la peine d'être suivi. Son architecture unique s'inspire en partie de celle du Lightning Network tout en répondant à deux problèmes majeurs de ce dernier : la fragmentation de la liquidité et l'anonymat des transactions.

"Ark a une approche très intéressante car il se construit d'abord sans nécessiter l'implémentation de covenants (donc des changements du réseau Bitcoin), mais pourra ensuite les intégrer, notamment pour améliorer sa scalabilité", souligne Théo Pantamis.

L'avis de The Big Whale 🐳

Le concept de "layer 2" de Bitcoin est souvent utilisé de manière vague par les projets à des fins marketing.

Mis à part le Lightning Network, spécialisé dans les paiements, il n'existe pas de "layer 2" réellement utilisé qui permet de revenir unilatéralement sur le réseau Bitcoin. Certains projets à venir pourraient changer la donne, mais leur mise en œuvre reste incertaine.

La plupart de ces projets Bitcoin ne fonctionnent qu'avec des bitcoins synthétiques, notamment le wBTC qui repose sur un groupe d'acteurs centralisés, et le tBTC qui opte pour une approche plus décentralisée mais encore imparfaite, comme en témoigne sa très faible adoption (240 millions de dollars de capitalisation).

L'utilisation de "layers 2" de Bitcoin avec des bitcoins synthétiques multiplie les risques. Bien qu'il puisse être tentant de rentabiliser ses bitcoins en les déposant sur ces réseaux, il est important de comprendre les risques associés.

Le principal avantage de construire sur Bitcoin est de bénéficier de sa sécurité. Cependant, la plupart des projets présentés sont actuellement bien moins sécurisés que d'autres blockchains majeures telles qu'Ethereum et Solana.

Les projets les plus prometteurs qui semblent réellement prioriser le fait d’hériter au maximum de la sécurité du réseau Bitcoin sont donc Ark, Alpen et Citrea. Ils sont encore tous encore au stade de développement.

"Ce n'est pas sûr que l'amélioration de la scalabilité soit l’unique priorité pour Bitcoin. Par exemple, il est possible que la protection de la vie privée ait plus de sens pour le moment, mais ce sont des travaux qui peuvent se mener de front, et parfois se nourrir mutuellement” conclut Fanis Michalakis.

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