Les visions de la technologie future sont souvent prémonitoires quant aux larges traits tout en battant les détails. Les tablettes de «2001: A Space Odyssey» ressemblent en effet à des iPads, mais vous ne voyez jamais les astronautes payer pour des abonnements ou perdre des heures sur Candy Crush.
Les usines de canaux sont une vision qui est apparue au début de l’histoire du réseau Lightning pour relever certains défis auxquels Lightning a été confronté dès le début. Bien qu’il ait grandi pour devenir la solution de mise à l’échelle de la couche 2 la plus réussie de Bitcoin, avec des paiements instantanés et bas, l’échelle de Lightning est limitée par sa dépendance à l’égard des canaux de paiement. Bien que Lightning change la plupart des transactions hors chaîne, chaque canal de paiement nécessite toujours une transaction sur chaîne pour s’ouvrir et (généralement) une autre pour fermer. À mesure que l’adoption augmente, la pression sur la blockchain augmente avec. La nécessité d’une approche plus évolutive de la gestion des canaux est claire. Les usines de canaux étaient censées répondre à ce besoin, mais où sont-ils?
En 2025, les sous-réseaux émergent qui relancent l’élan des usines de canaux avec de nouveaux détails qui augmentent considérablement leur potentiel. Ils sont nativement interopérables avec la foudre et atteignent une plus grande échelle en permettant à un groupe de participants d’ouvrir un utxo multisig partagé et de créer plusieurs canaux bilatéraux, ce qui réduit le nombre de transactions sur chaîne et améliore l’efficacité du capital. Réaliser une plus grande échelle en réduisant la complexité, Ark et Spark remplissent la même fonction que les usines de canaux traditionnelles avec de nouvelles conceptions et des capacités supplémentaires basées sur des UTXO partagés.
Usines de canaux 101
Les usines de canaux existent depuis la création de la foudre. Une usine est un contrat multipartite où plusieurs utilisateurs (pas seulement deux, comme dans un canal Dryja-Poon) verrouillent en coopération les fonds dans un seul utxo multisig. Ils peuvent ouvrir, fermer et mettre à jour les canaux hors chaîne sans mettre à jour la blockchain pour chaque opération. Ce n’est que lorsque les participants partent ou que l’usine se dissout est une transaction sur chaîne nécessaire.
Les usines de canaux offrent un certain nombre d’avantages importants. En permettant à plusieurs canaux hors chaîne d’être tournés par une seule transaction sur chaîne, ils réduisent considérablement la charge sur la chaîne de base. Les participants peuvent rééquilibrer efficacement les fonds entre eux sans avoir à toucher la chaîne: de nouvelles canaux peuvent être créés à la demande à l’intérieur de l’usine, sans aucun coût au-delà de ce qui était déjà payé lors de la création de l’usine. La capacité de modifier le ratio des canaux aux transactions sur la chaîne fait des usines de canaux l’une des approches de mise à l’échelle les plus efficaces disponibles pour la foudre aujourd’hui.
Pourtant, ce n’est pas un hasard si les usines de canaux sont restées en grande partie sur la planche à dessin malgré leur promesse. Une usine de canaux exige généralement que tous les participants soient en ligne et coopératifs pour mettre à jour son état, à moins que des arrangements ou des protocoles spéciaux ne soient en place pour gérer l’asynchronie. Par exemple, les fournisseurs de services Lightning (LSP) ne peuvent pas utiliser les usines de canaux pour gérer les canaux en aval avec leurs utilisateurs, car tous les pairs doivent être connus au moment de la création de l’usine. Sans un moyen d’ajouter progressivement des pairs à une usine existante, le modèle devient peu pratique pour les nœuds dont l’évolutivité est intégrée dans leur modèle commercial, comme c’est le cas avec les LSP. De plus, la manipulation des sorties de l’usine, en particulier lorsque les participants ne répondent pas ou malveillants, implique des mécanismes complexes qui pourraient obliger les participants à pré-signaler un grand arbre de transactions de sortie potentielles couvrant toutes les combinaisons possibles de comportement coopératif et non coopératif. Imaginez une usine de cinq personnes où un pair est hors ligne ou voyou – chacun des pairs restants aurait besoin de chemins de sortie pré-négociés et pré-signés pour chaque éventualité. Sans le soutien de l’automatisation ou de l’alliance, la gestion devient un cauchemar combinatoire et opérationnel. Ces contraintes techniques et UX sont difficiles à offrir une expérience utilisateur transparente ou à mettre à l’échelle de tels systèmes en production.
Nous avons vu plusieurs propositions visant à optimiser les usines de canaux depuis 2019, avec un intérêt continu mais un peu de déploiement de production – jusqu’à présent.
Une brève histoire des propositions d’usine de canaux
Une proposition précoce et très complète pour les usines de canaux est venue de Conrad Burchert, Christian Decker et Roger Watshofer dans leur article de 2017, «Financement évolutif des réseaux de canaux de micropayement Bitcoin». Leur conception permet à un groupe de participants de verrouiller les fonds dans un seul multipartite UTXO et d’ouvrir plusieurs canaux hors de la chaîne entre des paires de participants. Chaque transition d’état (canal ouvert, ferme ou rééquilibrage) nécessite un ensemble complet de transactions présidées. Cela garantit que chaque participant a un moyen cryptographiquement sécurisé de quitter l’usine si nécessaire.
Cependant, la construction de Burchert-Decker-Watttenhofer a une sérieuse limitation d’évolutivité: toute mise à jour de l’État d’usine exige que chaque participant soit en ligne et signé sur le changement. À mesure que le nombre de participants augmente, le nombre de signatures requises et les chemins de sortie pré-signés augmente de façon exponentielle, tout comme les frais généraux de coordination, la charge de stockage et les maux de tête.
Les efforts pour améliorer ce modèle ont mis à profit les caractéristiques de Bitcoin plus récentes. La tapoot simplifie la structure des transactions de sortie en permettant à leurs conditions d’être encapsulées dans un arbre Merkle de scripts, avec seulement le chemin de dépense révélé à la rédemption. Cela réduit à la fois la taille des transactions et les fuites de confidentialité. OP_CHECKTEMPLATEIFIE (OP_CTV), une fourche souple proposée, rationaliserait considérablement les usines en permettant des chemins de sortie précomminés sans avoir besoin de présignage exhaustif. Avec OP_CTV, une usine pourrait s’engager dans un ensemble de transactions de sortie au moment de la création. Chaque participant saurait qu’il peut sortir unilatéralement de manière bien définie, réduisant à la fois l’interactivité et la complexité opérationnelle.
Malgré ces progrès, le déploiement pratique a pris du retard. Les obstacles à l’interactivité complète des participants et aux schémas de signature complexes, en particulier en l’absence d’OP_CTV, sont tout simplement trop élevés.
Ark and Spark: usines de canaux de nouvelle génération
Deux projets récents, Ark et Spark, réinventent l’usine de canaux avec des compromis différents. Bien qu’aucun des deux projets ne se commercialise explicitement comme une «usine de canaux», leurs architectures réalisent effectivement bon nombre des objectifs que les premières propositions d’usine de canaux visaient. Étant donné que les deux sont basés sur un UTXO partagé et les deux sont compatibles nativement avec la foudre, Spark et Ark représentent des incarnations modernes d’usines de canaux qui tirent parti de l’outillage et des hypothèses d’aujourd’hui. Enfin! Les deux visent à préserver les avantages des usines de canaux (utilisation réduite de la chaîne, allocation de liquidité évolutive) tout en résolvant les faiblesses clés autour de la vivacité, de l’interactivité et de la complexité de sortie. Plus important encore, les deux projets adoptent une approche pragmatique de la mise à l’échelle. Ils travaillent dans les règles de consensus actuelles de Bitcoin, évitant la nécessité de fourches souples ou de nouveaux opcodes pour être utiles aujourd’hui.
Partage UTXO
Arche introduit un modèle de partage UTXO construit autour du concept d’UTXOS virtuels (VTXOS). Au lieu d’attribuer des sorties individuelles sur la chaîne, ARK leur permet de transformer hors chaîne à l’aide d’un pool de liquidités partagé géré par un serveur ARK. Les utilisateurs transactent en demandant qu’une nouvelle distribution de VTXOS soit incluse dans le tour suivant, lorsque le serveur ARK crée un «bloc ARK» agrégeant l’activité utilisateur récente et publie un nouvel UTXO partagé sur la blockchain. ARK permet donc aux utilisateurs de passer VTXOS entre eux et de régler périodiquement la distribution de VTXOS dans l’UTXO partagé via des transactions d’ancrage par lots sur la blockchain.
Les utilisateurs peuvent également effectuer des transactions hors ronde, qui déplacent instantanément VTXOS entre les utilisateurs sans attendre la prochaine série de transactions d’ancrage. Dans ce cas, le serveur ARK co-signe le paiement hors ronde, qui peut être compromis si le serveur ARK et l’expéditeur se contentent de dépenser le VTXO. Cependant, le récepteur peut décider d’accepter le risque sur la base de la réputation du serveur ARK et de prendre les fonds immédiatement, ou d’attendre le prochain tour.
Étincelle Prend un chemin différent vers les UTXO partagés qui s’appuie sur le concept de Statechains. Le Fulcrum du protocole de signature partagé de Spark est les opérateurs Spark (SOS), qui se réunissent dans un consortium appelé entité Spark (SE). Lorsqu’un utilisateur rejoint Spark, il déposent des fonds dans une adresse de signature partagée contrôlée par elle-même et le SE. Le SE et l’utilisateur pré-signent une transaction de retrait, garantissant que l’utilisateur peut toujours quitter unilatéralement. Un paiement se produit chaque fois qu’une nouvelle transaction de retrait apparaît, ce qui crée un nouvel état actuel. Au fil du temps, l’historique des transactions prend une structure d’arbre, se ramifiant à partir de l’UTXO partagé d’origine, et chaque transaction de terminal appartenant à un utilisateur est appelée «feuille». Naturellement, après chaque changement, le SOS doit supprimer les clés passées utilisées pour le dernier propriétaire (c.-à-d. Élagage de vieilles feuilles), et un seul des SO dans le SE doit le faire pour que le système fonctionne en toute sécurité. Cela permet à Spark d’offrir des paiements hors chaîne minimisés et auto-dérision tout en gardant la base UTXO inchangée.
Comme Ark, Spark présente également de nouvelles hypothèses sur la confiance. Spark nécessite au moins un SO (ou un seuil configurable plus élevé) dans le SE pour agir honnêtement et supprimer les transactions de retrait obsolètes. Le résultat est un modèle de confiance «Moment in temps», dans lequel la confiance n’est requise qu’au moment du transfert: le système maintient une sécurité avant parfaite tant que les opérateurs suppriment leurs actions clés après un transfert. Une fois les clés supprimées, même un opérateur compromis ou malveillant ne peut affecter rétroactivement les transactions passées ou voler des fonds, et une suppression par tout compte pour tous les SO dans le SE, distribuant la responsabilité entre plusieurs opérateurs.
Interopérabilité de la foudre
Pour interopérer avec la foudre, Spark et Ark reposent sur des échanges facilités par les LSP. Ces LSP doivent participer à une entité ARK ou Spark donnée pour agir comme des ponts: ils exécutent des paiements de foudre pour le compte des utilisateurs en échange des actifs à l’intérieur des systèmes respectifs – VTXOS en arche et feuilles dans Spark. Le processus est sécurisé par atomicité: le LSP ne reçoit que le VTXO ou la feuille une fois qu’il peut prouver que le paiement de la foudre a été achevé avec succès en fournissant un préimage. Cela permet aux utilisateurs de effectuer des paiements de foudre sans exploiter eux-mêmes un nœud de foudre, et il ancre fermement les deux systèmes dans l’écosystème de foudre plus large.
S’il marche comme un canard…
Les usines de canaux augmentent l’échelle en tirant parti des UTXO partagés pour amplifier l’évolutivité de Lightning. Selon cette mesure, Ark et Spark sont des usines de canaux sans équivoque, bien que arborant les dernières modes de la technologie VTXO et Statechain. Compte tenu de ce que les modèles partagés-UTXO comme ceux-ci sont déjà réalisés, nous pouvons nous attendre à de grandes choses des laboratoires de canal dans un avenir proche – surtout si de nouveaux opcodes sont ajoutés à L1.
ARK et Spark sont des réalisations significatives en elles-mêmes, mais elles valident également la foudre. Sans être capable de s’interroserter avec d’autres sous-réseaux – liquide, fédémint, Cashu, etc. – ces usines de canaux remaniés seraient beaucoup moins précieuses. Et c’est la foudre qui les permet d’interopérer pratiquement n’importe où Bitcoin peut aller. L’émergence de Spark and Ark n’est pas un signe des limites de la foudre mais de son indispensabilité dans l’économie du bitcoin d’aujourd’hui.
Ne manquez pas votre chance de posséder Le problème de la foudre – Avec une interview exclusive avec le co-créateur de Lightning Tadge Dryja. Il plonge profondément dans la couche de mise à l’échelle la plus puissante de Bitcoin. Exécution limitée. Uniquement disponibles pendant les fournitures en dernier.
Cette pièce est un article présenté dans la dernière édition imprimée du magazine Bitcoin, The Lightning Issue. Nous le partageons ici pour montrer les idées explorées tout au long du numéro complet.