Le Lightning Network est un réseau de seconde couche décentralisée bâti sur le réseau Bitcoin (BTC) permettant des paiements instantanés, en pair-à-pair et à très faible coût. Son principal objectif vise à résoudre le problème de scalabilité dont souffre la blockchain Bitcoin durant certaines périodes et ne cesse de grandir de jour en jour.
C’est quoi le Lightning Network (LN) ?
Comme énoncé en introduction, le Lightning Network (Lightning, ou LN) est un système de canaux de paiement bidirectionnels construit sur le réseau Bitcoin. Contrairement à la blockchain traditionnelle composée de blocs de transaction, le LN est composé de nœuds interconnectés par des canaux de paiement qui vont permettre de faire circuler de la liquidité de part et d’autre du réseau.
C’est une solution off-chain, ce qui signifie que les transactions ont lieu en dehors de la blockchain par l’intermédiaire des canaux de paiement et de seconde couche, car le Lightning est construit sur le réseau Bitcoin.
Les 3 problèmes que tente de résoudre le Lightning Network
Le Lightning Network est une réponse à plusieurs défis critiques qui ont émergé avec l’adoption et l’utilisation croissante de Bitcoin ainsi que d’autres cryptomonnaies.
1. Problème de scalabilité
La scalabilité est un défi majeur pour de nombreuses blockchains, y compris Bitcoin. La taille limitée des blocs, un peu moins de 4 Mo pour bloc Bitcoin SegWit ou 1 à 2 Mo pour un bloc classique, ainsi que le temps nécessaire de 10 minutes en moyenne pour confirmer les transactions peuvent être un véritable frein.
En cas de forte congestion du réseau, vous devrez payer des frais plus importants que les autres utilisateurs pour que votre transaction passe en priorité. Sinon, votre transaction sera mise en attente dans le mempool jusqu’à une diminution des frais et la prise en compte par le réseau. C’est notamment ce qu’il s’est passé début 2023 lors de l’arrivée du protocole Ordinals sur Bitcoin ainsi ses ramifications sous-jacentes comme les tokens BRC-20.
Le Lightning Network résout ce problème en permettant des transactions hors chaîne et donc, plus tributaire des 10 minutes ainsi que la volatilité des frais de transactions. Cela permet d’augmenter considérablement la capacité de transaction sans avoir besoin d’augmenter la taille des blocs ou de compromettre la décentralisation.
2. Confidentialité et sécurité
Sur la blockchain Bitcoin et toutes les transactions sont publiques, véritables et donc, traçables. Bien que les adresses soient pseudonymes, il est relativement facile de lier des transactions à des individus, compromettant ainsi la confidentialité et potentiellement, leur sécurité.
Dans ce cas de figure, le Lightning Network améliore la confidentialité en gardant les transactions hors chaîne et en ne les enregistrant pas publiquement. Toutes les transactions transitent entre les nœuds du réseau pour être acheminés d’un point A vers un point B. Cela rend le suivi des paiements beaucoup plus difficile et offre un degré supplémentaire de confidentialité contrairement aux blockchains publiques classiques.
3. Limitations des micro-paiements
Les frais de transaction et les délais de confirmation sur la blockchain principale rendent les micro-paiements peu pratiques. Cela limite les applications potentielles de Bitcoin pour les paiements de petite valeur.
À titre d’exemple, payer 1$ de frais de transaction pour l’achat d’un café n’aurait aucun sens. De plus, attendre une dizaine de minutes en caisse le temps que le paiement soit validé par le réseau est juste inconcevable.
Grâce à ses transactions quasi instantanées et ses frais de transactions pratiquement gratuits, le Lightning Network rend les micro-paiements non seulement possibles, mais efficaces.
Une évolution non négligeable pour les clients, mais aussi pour les commerçants qui paient des frais de commission importants en cas d’utilisation de carte bancaire.
Le fonctionnement du Lightning Network en détail
Tout le fonctionnement du LN repose sur le principe des nœuds interconnectés avec des canaux de paiements entre ceux-ci. Pour mieux comprendre, abordons les différentes étapes de fonctionnement, depuis la création jusqu’à la fermeture d’un canal.
1. La création d’un canal de paiement bidirectionnel
Pour ajouter de la liquidité sur le réseau, il faudra au préalable bloquer des BTC dans un contrat multisignatures sur la blockchain bitcoin. Le fait de mettre en séquestre du bitcoin permet l’ouverture d’un canal de paiement entre 2 nœuds et d’y faire transiter des satoshis, la plus petite unité de compte de bitcoin.
Ce contrat multisignatures se fait au moyen d’une transaction sur le réseau, que l’on appelle la transaction d’ouverture et qui a pour objectif de bloquer les BTC. En parallèle, les deux parties écrivent et échangent une transaction d’engagement qui elle n’est pas diffusée sur la blockchain. Ces transactions sont une sorte « d’état du canal » permettant de conserver les soldes de chaque partie et sont mises à jour à chaque fois qu’un paiement transite par ce canal.
Lors de l’ouverture, c’est l’utilisateur qui est à l’origine de la demande qui disposera de la liquidité de son côté du canal. Entre d’autres termes, si j’ouvre un canal de 100 000 Satoshis avec vous, les 100 000 Sats seront de mon côté.
Il faudra ensuite attendre qu’une transaction emprunte ce canal pour que la liquidité soit déplacée de votre côté.
2. La transition entre les différents canaux
Avant d’émettre le paiement, un processus d’interrogation, le “routage », va avoir lieu pour trouver une route et que celle-ci soit la plus abordable. Ce processus est lancé par nœud expéditeur, ce qui permet de garantir la vie privée des deux parties. D’autre part, les nœuds intermédiaires ne connaissent pas l’émetteur exact ni le destinataire de la transaction. Ils n’ont un lien qu’avec les nœuds auxquels ils sont connectés.
Une fois la route trouvée, le paiement va transiter à travers les différents nœuds et déplacer la liquidité de canal en canal jusqu’à ce que le destinataire ai son adresse créditée.
Cette étape peut sembler longue et complexe sur le papier, mais elle ne prend que quelques secondes tout au plus pour faire transiter un paiement.
3. La fermeture d’un canal sur le Lightning Network
Pour récupérer ses satoshis, vous aurez alors 2 solutions. La première et si vous êtes propriétaire de votre propre nœud, il vous suffira de fermer le canal de paiement. Généralement, cette fermeture est consensuelle dans la mesure où les nœuds sont d’accord. Ensuite, ceux-ci vont fermer le canal en diffusant son état le plus récent.
Une fois la transaction émise sur le réseau Bitcoin et inscrite dans un bloc, vous allez récupérer une partie ou la totalité des fonds qui se trouvent dans le contrat multisignatures.
Dans certains cas, on peut demander une fermeture forcée si le nœud distant est hors ligne par exemple et ne peut pas confirmer celle-ci, ou bien encore, une fermeture contestée en cas de litige. Celle-ci a notamment lieu lors d’une tentative de triche en publiant un état de canal ancien et généralement, en la faveur de l’initiateur.
La seconde et en tant que simple utilisateur du réseau et non en tant que nœud, consiste à utiliser une plateforme intermédiaire comme Mt Pelerin, Binance ou encore Kraken. A la réception de votre paiement sur le LN, ils vous enverront l’équivalent sur une adresse bitcoin spécifique. Pour aller plus loin, un guide complet est disponible pour retirer ses Satoshis de son wallet Lightning Network.
Notez que le Lightning Network n’est pas simplement une collection de canaux individuels. Il forme un réseau interconnecté où les transactions peuvent être acheminées à travers plusieurs canaux.
Le Lightning Network, un atout pour la confidentialité
Les canaux de paiements privés et publics
Sur Lightning Network, il faut savoir qu’il existe deux types de canaux avec chacun leurs spécificités : les canaux publics et des canaux privés.
Un canal public est, comme son nom l’indique, public. Lors de l’ouverture, celui-ci sera annoncé au reste du réseau et tous les nœuds pourront l’utiliser pour acheminer des paiements. En échange de cet acheminement, les nœuds vont percevoir une partie du montant sous forme de frais de transaction.
Dans le second cas, un canal privé ne sera pas annoncé aux autres nœuds. De plus, personne d’autre ne sera en capacité de l’utiliser pour acheminer des paiements à moins d’en connaître l’existence. Néanmoins, le fait qu’il soit privé repose sur la confiance des deux parties et que ceux-ci ne révèlent pas l’existence de ce canal de paiement au reste du réseau.
D’après certaines études, la quantité de canaux privés sur le Lightning Network oscille aux alentours de 30%.
Le secret des soldes des canaux
Un autre élément particulièrement important au sujet des canaux de paiement sur le Lightning Network est que le solde est totalement secret.
Le solde représente le montant de chaque côté du canal. Il ne faut pas le confondre avec la capacité, qui elle est du domaine public, si le canal est public et connue de tous. La capacité d’un canal, elle, représente la somme des soldes individuels.
Plus précisément, seuls les nœuds titulaires des canaux connaissent la capacité totale du canal et son état en temps réel, c’est-à-dire le nombre de satoshi de chaque côté.
Inconvénients et risques du Lightning Network
Le Lightning Network, bien qu’une innovation majeure, n’est pas sans défis et risques.
1. Le risque de centralisation
Le Lightning Network pourrait conduire à une centralisation autour de hubs très connectés. Ces hubs pourraient devenir des points de contrôle, compromettant la décentralisation du réseau de paiement.
Cette centralisation peut alors réduire la résilience du réseau et être assujettie à des problèmes de réglementation et de conformité, comme cela s’est produit avec Ethereum et les validateurs soumis à l’OFAC. Bien que les conditions et la technologie soient totalement différentes, cette piste ne doit pas être écartée.
2. Des nœuds disponibles en permanence
Les nœuds du Lightning Network doivent être constamment en ligne pour permettre de faire transiter les transactions ou encore réagir face aux tentatives de fraude. En tant que particulier, faire tourner un nœud peut créer des barrières à l’entrée et favoriser les grandes entités capables de maintenir une infrastructure robuste.
Pour plus de sécurité, cela induit également d’investir dans du matériel spécialisé comme un onduleur pour protéger son nœud des potentielles coupures électriques ou encore de maîtriser le concept des Watch Towers pour détecter les tentatives de triche et punir le fraudeur.
3. Des frais de transaction importants sur la chaîne principale
L’ouverture et la fermeture des canaux nécessitent des transactions sur la blockchain principale par l’intermédiaire d’un contrat multisignatures. Si le réseau Bitcoin venait à être utilisé massivement, couplé à une augmentation de la valeur du BTC, l’ouverture de ces canaux deviendrait très onéreuse.
En fonction de la capacité des nœuds, une telle ouverture pourrait coûter plusieurs dizaines, voire centaines de dollars. De plus, il faut aussi savoir qu’un canal de paiement peut être fermé de façon non consensuelle et également entraîner des frais indépendamment de sa volonté.
4. Complexité technique et difficulté d’utilisation
Même si la barrière technique et technologique tend à diminuer grâce à des solutions comme Umbrel, son utilisation reste intimidante pour les utilisateurs sans connaissances techniques.
Entre l’ouverture et la gestion des canaux de liquidité, les termes généralement techniques et l’évolution rapide du réseau, cela s’adresse encore aujourd’hui à un public expérimenté. Une complexité qui peut ralentir l’adoption et limiter l’utilisation du Lightning Network.
5. Les potentielles vulnérabilités
Bien que le développement du Lightning Network ne date pas d’hier, il reste à ce jour toujours en version bêta. Il est donc tout à fait possible qu’il contienne certaines vulnérabilités qui n’ont pas encore été exploitées.
Pour preuve, en 2022, plusieurs vulnérabilités ont été découvertes dans le code de Lightning Network Daemon (LND), l’une des implémentations logicielles du Lightning Network par Conner Fromknecht, ingénieur chez Lightning Labs.
Ces risques de sécurité nécessitent une surveillance constante et des mises à jour régulières, ajoutant une autre couche de complexité à l’exploitation du réseau.
Le Lightning Network, un réseau de plus en plus adopté et utilisé
Depuis son déploiement en août 2017 après l’activation de la mise à jour SegWit, le Lightning Network ne cesse de prendre de l’ampleur. À l’heure de la rédaction de ces lignes, ce sont pas moins de 16 381 nœuds actifs pour plus de 68 900 canaux de paiements publics, soit approximativement 90 000 canaux en comptant ceux privés.
En termes de liquidité, la capacité du LN est actuellement de plus de 4 719 BTC, soit plus de 139 millions de dollars au cours actuel du Bitcoin. À titre de comparaison, en 2018, il y avait moins de 12 000 canaux, 3500 nœuds et 115 Bitcoins verrouillés.
Plus récemment, le géant Binance a également mise en ligne son propre nœud et ajouté le Lightning comme méthode de retrait face à la demande croissante des utilisateurs. D’autres comme Mt Pelerin ont, eux aussi, ajouté la possibilité de convertir ses cryptomonnaies en utilisant le LN.
Enfin, nous pourrions aussi citer le cas du Salvador qui utilise maintenant le Lightning depuis plusieurs années avec le portefeuille très controversé Chivo, ou encore l’Afrique qui semble prendre de plus en plus d’ampleur dans cette course à l’adoption.
Depuis 2017, je ne cesse d'explorer l'univers du Bitcoin, de la blockchain des crypto monnaies, des NFT et plus récemment, celui du Web3. Après avoir fondé Au Coin du Bloc en 2021, je met à disposition mes connaissances et tente de vulgariser les aspects obscurs pour rendre abordable et compréhensible cet univers naissant dans lequel je crois fermement.
