Pendant longtemps, le BTC a été convoité pour sa haute sécurité. Cependant, avec le nombre croissant d'utilisateurs de cryptomonnaies, le réseau BTC, qui n'est pas complet en termes de Turing, ne peut plus répondre aux demandes des utilisateurs en matière de frais réduits, de commodité, d'immédiateté, de protection de la vie privée et de diversification des actifs dans le système de cryptomonnaie. Bien que le BTC ait actuellement la plus grande capitalisation boursière de cryptomonnaie, l'écosystème dérivé du BTC n'est pas très compétitif sur le marché.
BTC a subi plusieurs mises à niveau, notamment :
La récente émergence de la norme de jeton BRC-20 a encore enrichi l'écosystème Bitcoin, ramenant le Layer 2 de BTC dans le domaine public. Le Layer 2 n'est pas une modification directe du plan d'expansion de la chaîne d'origine. Dans l'histoire des mises à niveau, l'amélioration directe du protocole sous-jacent de BTC est complexe, fait face à une forte résistance de la communauté et accroît le risque pour le système BTC, pouvant même entraîner plusieurs forks durs et des scissions communautaires (comme BSV, BCH).
Par conséquent, apporter des changements soudains et importants à Bitcoin peut nuire aux règles de base du protocole. Bien que les mises à niveau de Bitcoin se poursuivront certainement, les solutions transformatrices ne se produiront pas du jour au lendemain. Actuellement, étant donné qu'Ethereum a mis en œuvre avec succès une solution de mise à l'échelle de la couche 2, le réseau Bitcoin pourrait également envisager d'adopter une architecture similaire pour améliorer les performances du réseau et accueillir des milliards d'utilisateurs.
Le concept de Layer 2 découle de la conception de la scalabilité d'Ethereum, où les transactions sont regroupées de manière Rollup, et la sécurité du réseau repose sur le consensus du réseau Ethereum (L1). Layer 2 peut se concentrer sur l'amélioration des performances et l'optimisation des frais, offrant aux utilisateurs une expérience efficace tandis que les données principales sont rapidement transmises à Ethereum et stockées dans des blocs. En cas d'attaques réseau ou de comportement incorrect des nœuds, les données Ethereum peuvent être utilisées pour annuler les opérations, garantissant la sécurité du réseau.
La couche 2 existe par rapport à la couche 1. Initialement, la scalabilité impliquait la couche 1, comme l'ajustement de la taille de bloc de Bitcoin, l'introduction de SegWit, et la mise en œuvre des mécanismes de PoS et de sharding d'Ethereum 2.0.
Cependant, la couche 1 ne peut pas simultanément améliorer les performances, la sécurité et la décentralisation en raison du « trilemme de la blockchain ». La couche 2, une solution de compromis, s'appuie sur la sécurité de la couche 1 sous-jacente, tandis que son réseau maximise l'efficacité et réduit les frais de GAS pour accueillir une base d'utilisateurs plus large et répondre aux demandes fonctionnelles diverses des utilisateurs croissants de cryptomonnaies.
La couche 2 ne modifie pas le protocole blockchain lui-même. Elle ne perturbe pas les fonctionnalités de décentralisation ou de sécurité de la couche 1. Grâce à l'interaction des contrats intelligents on-chain et des données hors chaîne, elle offre de nouvelles fonctionnalités et performances, en faisant une approche de mise à l'échelle adaptée pour le réseau BTC.
Cela permet de transférer du Bitcoin (et d'autres actifs) sans utiliser directement la blockchain. Alors que chaque couche Bitcoin a son propre mécanisme de consensus unique pour connecter les Bitcoins, le but est le même : déplacer les transactions hors chaîne, les rendant plus rapides, moins chères, plus programmables et évolutives.
En supposant que le Bitcoin serve de couche de règlement finale pour les transactions, les mises à niveau et les développements basés sur la couche 2 n'affecteront pas la sécurité du BTC. En même temps, la couche 2 offre de multiples avantages : des vitesses de transaction plus rapides, des frais plus bas, et une meilleure adaptabilité pour les utilisateurs de Bitcoin qui nécessitent des confirmations plus rapides. Elle ajoute également une fonctionnalité de contrat intelligent, permettant le développement d'applications décentralisées avec un environnement d'exécution complet. Cela élargit considérablement les cas d'utilisation du Bitcoin, y compris la finance décentralisée (DeFi), les jetons non fongibles (NFT) et les organisations autonomes décentralisées (DAO).
Par conséquent, BTC Layer 2 peut être une solution de mise à l'échelle plus adaptée. Il consiste à construire une nouvelle couche au-dessus de BTC sans altérer BTC lui-même, tout en répondant à la demande des utilisateurs en matière de scalabilité. Cet article présente principalement les protocoles BTC Layer 2 mainstream actuels et offre une perspective future.
Actuellement, il existe de nombreuses solutions de couche 2 basées sur le réseau BTC, chacune avec son architecture technique et sa conception en raison des limitations inhérentes du BTC, contrairement à la couche 2 d'Ethereum, qui utilise directement Rollup pour le déploiement. Cela inclut les sidechains, les canaux d'état, etc.
Source de l'image :@Janenico"">https://medium.com/@Janenico
D'un point de vue technique, différentes formes de mise en œuvre architecturale ont des caractéristiques différentes:
Rollup : Actuellement, la solution de mise à l'échelle Layer 2 la plus courante pour Ethereum, elle transfère essentiellement le processus de calcul des transactions de la chaîne principale vers la "chaîne Rollup". Après l'exécution des transactions sur la chaîne Rollup, les données sont agrégées et résumées, transmises à la chaîne principale pour vérification, et stockées pour obtenir la sécurité du consensus fournie par la chaîne principale.
Canaux d'état : Un exemple typique est le Lightning Network, qui crée un "canal vert" en dehors du réseau Bitcoin pour traiter un grand nombre de transactions hors chaîne de haute fréquence et de faible valeur. Les données de règlement final sont ensuite enregistrées sur la chaîne. Des problèmes tels que la confirmation des transactions hors chaîne et les canaux de paiement sont résolus à l'aide de technologies telles que RSMC et HTLC. Contrairement à Rollup et à d'autres solutions, les canaux d'état n'ont pas de chaîne indépendante, mais seulement un seul canal.
Sidechains : Une chaîne séparée créée sur la base du réseau Bitcoin. Plus de contrats intelligents ou d'autres calculs sont exécutés sur cette chaîne. L'interaction entre la sidechain et Bitcoin implique principalement que la sidechain vérifie les informations sur la chaîne principale de Bitcoin et effectue des exécutions ultérieures. Les sidechains sont généralement gérées sous forme de sidechains de consortium avec un degré plus élevé de centralisation.
Vérification du client : Similaire aux canaux d'état, mais la vérification du client ne nécessite pas que toutes les transitions d'état soient vérifiées par tous les nœuds/miniers sur la chaîne principale grâce à des calculs répétés. Il suffit que la chaîne principale assure la sécurité des engagements. Les principaux projets incluent RGB, Taro, etc.
Certains projets conceptuels bien connus de la couche 2 du BTC incluent Liquid Network, Lightning Network, Rootstock et Stacks.
Développé par l'équipe de Blockstream, Liquid Network est une sidechain de Bitcoin visant à faciliter le règlement rapide des transactions Bitcoin. Le réseau dispose d'un mécanisme de consensus similaire à Bitcoin mais est plus centralisé dans sa structure de gouvernance.
En termes d'équipe, Blockstream est une entreprise qui vise à améliorer la fonctionnalité du protocole Bitcoin en menant le développement de mécanismes d'extension de sidechain. Leur équipe comprend les développeurs principaux de Bitcoin Gregory Maxwell et Jonathan Wilkins, entre autres. En novembre 2014, l'entreprise a levé 21 millions de dollars de financement initial avec des investisseurs principaux tels que le co-fondateur de LinkedIn et un membre du conseil d'administration d'Airbnb, Reid Hoffman, et le cabinet de capital-risque Khosla Ventures.
Les fonctionnalités du réseau Liquid comprennent :
Règlement rapide : Avec un temps de blocage de seulement 60 secondes, par rapport aux 10 minutes du Bitcoin, les transactions sur le réseau Liquid sont confirmées et réglées beaucoup plus rapidement.
Frais de transaction faibles: Les frais moyens sont d'environ un dixième de ceux de Bitcoin, ce qui rend les petits paiements et les transactions quotidiennes plus rentables.
Structure Centralisée : Contrairement à la structure décentralisée du Bitcoin, le Réseau Liquid est plus centralisé pour améliorer les performances, permettant des confirmations de transactions plus rapides et un débit plus élevé.
Le but principal du réseau Liquid est de fournir une solution plus adaptée aux besoins de trading rapides et à haute fréquence du Bitcoin. Il peut être largement utilisé dans les échanges de cryptomonnaies, les services de paiement et autres applications financières, rendant ces transactions plus efficaces et pratiques.
Source de l'image : https://docs.liquid.net/docs/technical-overview
Liquid est actuellement géré par un consortium mondial de membres. Le réseau Liquid compte plus de 35 membres, dont des bourses, des sociétés de trading et des institutions financières, qui gèrent collectivement le réseau et en orientent le développement.
Depuis son lancement à la fin de 2018, le réseau Liquid a connu une croissance significative. La capacité du réseau est une mesure clé pour évaluer son adoption. Pendant la période de 2022 à 2023, la capacité du réseau est restée constamment autour de 3 500 BTC, ce qui indique que de plus en plus d'utilisateurs et d'entités choisissent de verrouiller leurs Bitcoins sur le réseau Liquid.
Le Lightning Network a été introduit pour la première fois en février 2015 dans un livre blanc intitulé Le réseau Lightning Bitcoin : paiements instantanés hors chaîne et évolutifspar Thaddeus Dryja et Joseph Poon.
En 2016, Dryja et Poon ont fondé Lightning Labs pour développer la technologie. En 2018, Lightning Labs a lancé une version de test du LN sur le mainnet Bitcoin, améliorant l'efficacité des transactions Bitcoin en confirmant les résultats finaux on-chain, permettant aux utilisateurs de réaliser des paiements plus rapidement et à moindre coût.
Le Lightning Network a continué à se développer et à évoluer depuis sa création. Après l'adoption du Bitcoin comme monnaie légale par El Salvador en 2021, le nombre et la valeur des paiements sur le Lightning Network ont rapidement augmenté. Au 8 octobre 2023, il y a un total de 16 000 nœuds et près de 77 000 canaux de paiement sur le Lightning Network. Les fonds des canaux s'élèvent à environ 5 356 bitcoins (soit environ 124 millions de dollars).
Le principe de base du Lightning Network est de construire un canal de transaction pair à pair entre les utilisateurs. Il ouvre un réseau de canaux de paiement via des contrats intelligents, qui est essentiellement un registre entre les deux parties, stockant leurs enregistrements de transaction.
Les deux parties à la transaction déposent d'abord une certaine quantité de Bitcoin dans le Lightning Network. Le rôle du Lightning Network est de compléter les enregistrements de transaction et de diffuser le résultat final de la transaction sur le réseau BTC. En d'autres termes, la transaction est effectuée hors chaîne, alors que le résultat de la transaction est enregistré en chaîne, et le Lightning Network est responsable de mettre à jour les soldes des comptes des deux parties.
Bien sûr, le Lightning Network n'est pas simplement une connexion entre deux parties commerçantes, mais plutôt un réseau de paiement pouvant accueillir de multiples utilisateurs et de multiples canaux, tous interconnectés. Pour le Lightning Network, en plus de la vitesse de transaction et des frais, il est crucial de s'assurer qu'il n'y ait pas de comportement de triche entre les commerçants. Pour éviter que les commerçants tentent de voler du Bitcoin en faisant de fausses réclamations de règlement, le Lightning Network dispose d'un protocole de pénalité. Si Alice envoie des informations incorrectes et que Bob prouve que les informations sont fausses, alors tous les fonds dans le canal seront transférés à Bob.
La technologie clé derrière cela est le contrat Hashed TimeLock (HTLC), qui permet d'envoyer des transactions via des chemins de canal de paiement tout en éliminant la possibilité d'interception et de retenue des paiements. En termes simples, lors du règlement final, les HTLC exigent que le bénéficiaire confirme avoir reçu le paiement. Si le bénéficiaire ne confirme pas la réception dans un certain délai, le paiement sera renvoyé à l'expéditeur.
Les cas d'utilisation de LN incluent les récompenses de plateforme sociale, les transferts transfrontaliers, les paiements marchands et les transactions de transfert. En 2022, le secteur LN a vu un financement important, y compris des investissements de grandes institutions comme a16z et Paradigm.
Actuellement, Lightning Labs définit les fournisseurs de services Lightning (LSP) comme des "entités qui fournissent des services de liquidité sur le réseau Lightning pour le compte d'autres personnes." Les LSP sont classés en trois types : fournisseurs de liquidité, fournisseurs d'infrastructure et fournisseurs de liquidité et d'infrastructure conjoints.
Les projets LSP représentatifs actuels sont les suivants :
Tension : Fournit des services de réseau Lightning aux entreprises sans avoir besoin de déploiement d'ingénieurs Lightning.
Lightspark : fournisseur de solutions de paiement Lightning Network, permettant des protocoles de paiement ouverts pour Internet via le réseau Lightning.
LightningLoop : Un service non-custodial fourni par Lightning Labs qui permet un déplacement facile du Bitcoin à l'intérieur et à l'extérieur du réseau lightning.
Boltz : Se concentre sur la confidentialité et l'échange de Bitcoin sans compte et le fournisseur de services du réseau Lightning, dédié à l'intégration du réseau Lightning et au développement de Lapp.
AMBOSS : plateforme d'analyse de données du réseau Lightning, fournissant des données, des informations et des outils de coordination.
Serveur BTCPay : processeur de paiement de crypto-monnaie open-source auto-hébergé.
Le 6 juillet de cette année, Lightning Labs a introduit un nouvel outil de développement qui permet à la communauté des développeurs du réseau Lightning et de l'intelligence artificielle de créer des outils LLM (Large Language Model) inclusifs, plug-and-play et économiques. Ces outils facilitent une meilleure intégration de l'écosystème Bitcoin avec l'intelligence artificielle, élargissant les perspectives des applications de puissance de calcul du réseau Bitcoin.
Fondé en 2016, Rootstock est une plateforme de contrats intelligents protégée par le réseau Bitcoin. Il exploite une sidechain à ancrage bidirectionnel, permettant aux mineurs de Bitcoin de gagner des récompenses grâce au minage fusionné et prenant en charge des contrats intelligents avec des performances supérieures.
L'équipe RSK possède une vaste expérience dans la blockchain et le développement de logiciels. Leur chef scientifique, Sergio, a précédemment fondé Coinspect, une entreprise spécialisée dans la sécurité informatique cryptographique, et CoinFabrik, une usine de développement de logiciels de cryptomonnaie. Ensuite, Diego, qui possède une grande expérience dans le développement de produits fintech, a fondé une société de prêt financier appelée Koibanx. RSK a réussi à lever deux tours de financement, totalisant 4,5 millions de dollars, auprès d'investisseurs tels que Bitmain.
Le réseau RSK dispose d'une machine virtuelle RVM qui permet aux développeurs de construire des contrats intelligents en utilisant le langage d'Ethereum, y compris la compatibilité avec l'ensemble d'outils de l'écosystème Ethereum. De plus, le réseau RSK utilise le RBTC comme monnaie pour traiter les transactions et les frais de contrat, qui est émis 1:1 avec le BTC du mainnet grâce à un pont inter-chaînes et peut être converti en Bitcoin à tout moment. Le coût supporté par les développeurs lors du déploiement de contrats intelligents sur le réseau RSK est réglé en utilisant le jeton RBTC. Le RBTC est principalement utilisé pour payer les frais d'exécution des contrats intelligents, de la même manière que l'ETH est utilisé pour payer les frais de gaz Ethereum. Le RBTC consommé par le réseau est distribué sous forme de récompenses aux mineurs qui fournissent la puissance de calcul nécessaire pour exécuter les contrats intelligents.
Par rapport à d'autres solutions de couche Bitcoin, la caractéristique distinctive du réseau RSK est le minage fusionné. RSK utilise le même algorithme de consensus de preuve de travail (PoW) que Bitcoin, mais permet aux mineurs de générer des blocs plus rapidement que la couche de base de Bitcoin. Ces blocs RSK sont minés par un processus appelé minage fusionné. Comme les deux blockchains utilisent le même consensus, les mineurs peuvent miner simultanément des blocs Bitcoin et RSK, en allouant une puissance de minage égale à la fois à Bitcoin et RSK. Cela permet une rentabilité considérablement accrue pour les mineurs grâce au minage fusionné sans nécessiter de ressources supplémentaires.
Source de l'image :https://dev.rootstock.io/rsk/architecture/
L'architecture réseau de RSK, comme le montre le diagramme ci-dessus. Au cœur de RSK, permet la validation des transactions, la génération de blocs et leur envoi à Bitcoin via le minage fusionné. Ce processus de minage permet aux contrats intelligents de RSK de bénéficier de la sécurité de la blockchain Bitcoin.
S'appuyant sur la protection du consensus de Bitcoin, RSK a développé sa propre couche de contrat intelligent. Sous cette couche, le réseau est compatible avec l'EVM, permettant aux développeurs de déployer rapidement des applications et de répondre aux divers besoins de transaction des utilisateurs. RSK peut créer un nouveau bloc environ toutes les 33 secondes et traiter environ 10 à 20 transactions par seconde, ce qui le rend plus efficace que les environ 5 transactions par seconde de Bitcoin.
Actuellement, RSK a atteint un certain niveau de développement de l'écosystème avec 47 protocoles dans le réseau et environ 70 000 transactions mensuelles sur le réseau. Le développement de l'écosystème est considéré comme supérieur à la moyenne dans l'espace Layer 2 du BTC.
Stacks est un réseau de contrats intelligents avec un langage de développement natif, et sa sécurité réseau est également protégée par Bitcoin. La version initiale de Stacks a été lancée début 2021, introduisant le règlement des transactions Bitcoin, utilisant le langage Clarity pour la conception de contrats intelligents, et prenant en charge les échanges atomiques d'actifs avec BTC.
Stacks s'intègre à la chaîne principale de Bitcoin en soumettant des transactions d'ancrage sur la chaîne principale de Bitcoin. Ces transactions d'ancrage contiennent un condensé des informations d'en-tête de bloc de la chaîne Stacks et quelques données supplémentaires, et sont diffusées sur le réseau Bitcoin pour garantir leur immuabilité. De plus, Stacks possède son propre algorithme de consensus appelé Proof of Transfer (PoX) : dans Stacks, les mineurs et les validateurs de transactions ont deux rôles distincts, où les validateurs de transactions misent des jetons STX (minage de BTC) et les mineurs misent des BTC sur la chaîne principale de Bitcoin (minage de STX). Par conséquent, bien que Stacks repose sur la sécurité du réseau Bitcoin, il s'agit essentiellement d'une chaîne latérale avec son propre réseau de validation de consensus indépendant.
En termes de conception de réseau, Stacks a la couche de règlement de base Bitcoin en bas, ajoute la couche de contrat intelligent et de programmation (Stacks) au-dessus, puis atteint la scalabilité et la vitesse sur la couche supérieure (sous-réseaux Hiro).
Source de l'image : https://docs.stacks.co/docs/intro
La couche centrale de Stacks interagit avec la couche Bitcoin sur la base du mécanisme de preuve de transfert (PoX). PoX est un mécanisme basé sur les enjeux, similaire à la preuve d'enjeu (PoS), où les mineurs participent aux élections des leaders en envoyant des transactions sur la blockchain Bitcoin. Une fonction aléatoire vérifiable (VRF) est utilisée pour sélectionner aléatoirement le leader de chaque tour. Le leader élu écrit ensuite de nouveaux blocs sur la chaîne Stacks.
Processus spécifique :
Les détenteurs de STX peuvent participer au consensus et gagner des récompenses en BTC en participant à un processus appelé « Stacking ». Dans ce processus, les utilisateurs bloquent leurs STX pour un cycle de récompense (environ deux semaines), exécutent ou soutiennent un nœud complet et envoient des informations utiles sur le réseau via des transactions STX. Les détenteurs de STX participant activement au Stacking recevront des récompenses en Bitcoin pour ce cycle.
Actuellement, le réseau Stacks a environ 20 millions de TVL et plus de 50 protocoles d'écosystème. Bien qu'il soit encore relativement petit par rapport à la couche 2 d'Ethereum en termes d'échelle, Stacks est actuellement une plateforme de premier plan dans le domaine de la couche 2 au sein de l'écosystème BTC.
Source de l'image : https://defillama.com/chain/Stacks
Le réseau Stacks a ouvert la porte aux développeurs pour créer diverses applications décentralisées et déployer des environnements DApp sur le réseau blockchain le plus sécurisé actuellement disponible. Cela permet aux développeurs de concevoir en toute confiance des applications capables de gérer en toute sécurité des données sensibles et des ressources précieuses.
Alors que le volume des transactions sur le réseau Bitcoin continue de croître, une direction majeure de développement est de permettre à Bitcoin de gérer plus de transactions et un écosystème plus large. Que ce soit le Lightning Network, les sidechains ou le protocole RGB, le développement de la deuxième couche de Bitcoin (Layer 2) est en cours, visant finalement la compatibilité entre la sécurité du réseau Bitcoin et sa scalabilité.
L'ampleur actuelle de l'écosystème Bitcoin est encore loin derrière Ethereum. Tout d'abord, il y a moins de projets bien connus par rapport à Ethereum, et deuxièmement, la base d'utilisateurs est également plus petite qu'Ethereum. Cependant, en tant que réseau blockchain avec la plus grande valeur marchande, le potentiel de croissance de son écosystème dérivé est significatif.
Le défi actuel dans le développement de Bitcoin Layer 2 réside dans les limitations de trois types de caractéristiques réseau : réseaux ouverts et réseaux de consortium ; émission de jetons ou non ; compatibilité avec la machine virtuelle Ethereum (EVM) ou utilisation de langages de développement natifs.
Les développeurs ne peuvent choisir que deux des trois attributs idéaux : (a) réseau ouvert, (b) pas de nouveaux jetons et (c) machine virtuelle complète/globale. Les choix sont les suivants : (a) soit un réseau ouvert (idéal) soit un consortium, (b) soit ne pas introduire de jetons (idéal) soit introduire des jetons et (c) soit disposer d'une machine virtuelle complète/globale soit de contrats hors chaîne limités.
Liquid fonctionne comme une chaîne de consortium et ne peut pas émettre de jetons. Lightning a choisi d'être un réseau ouvert mais manque d'un état global ou d'une machine virtuelle complète. Stacks et RSK ont des réseaux ouverts et ont émis leurs propres jetons de réseau, respectivement STX et RSK. Les deux visent à étendre les fonctionnalités de Bitcoin et les scénarios d'application, différant dans la mise en œuvre de la compatibilité réseau et la conception de la sécurité du réseau.
Le réseau Stacks est plus étroitement lié à Bitcoin, tandis que RSK est compatible avec l'EVM, ce qui facilite l'entrée des développeurs dans l'écosystème RSK. Le jeton STX est lié au développement du réseau, capturant ainsi une plus grande partie de la valeur de l'écosystème. En termes de gouvernance, Stacks permet à tout membre de la communauté de participer, tandis que le modèle de gouvernance de RSK est représenté par un comité de gouvernance composé de 5 sièges.
D'un point de vue de la valeur du projet, il n'y a pas beaucoup d'options pour les investisseurs en ce qui concerne les projets de la couche 2 du BTC. Stacks s'est bien développé, avec une valeur marchande actuelle d'environ 1 milliard de dollars. Cependant, par rapport à son TVL de seulement 20 millions de dollars, des améliorations supplémentaires des données de l'écosystème sont nécessaires. RSK, avec une valeur marchande d'environ 100 millions de dollars, a encore un bon potentiel de croissance, mais son réseau ne compte qu'environ 70 000 transactions actives par mois.
Dans l'ensemble, par rapport à la maturité du Layer 2 d'Ethereum, le Layer 2 de BTC présente encore un écart significatif. Cependant, à mesure que l'infrastructure de l'écosystème Bitcoin continue de s'améliorer, on s'attend à ce qu'elle attire davantage de projets et l'attention des investisseurs.
Récemment, des projets basés sur le Lightning Network, tels qu'OmniBOLT et le protocole RGB, ont fait des efforts continus. Les marchés pour les NFTs d'inscription, comme Ordinals et le protocole d'actifs Nostr Atomiclas, méritent également l'attention. À l'avenir, l'écosystème Bitcoin devrait accélérer le développement dans les domaines des paiements, DeFi, NFT et autres, couvrant davantage de pistes et d'utilisateurs.
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Pendant longtemps, le BTC a été convoité pour sa haute sécurité. Cependant, avec le nombre croissant d'utilisateurs de cryptomonnaies, le réseau BTC, qui n'est pas complet en termes de Turing, ne peut plus répondre aux demandes des utilisateurs en matière de frais réduits, de commodité, d'immédiateté, de protection de la vie privée et de diversification des actifs dans le système de cryptomonnaie. Bien que le BTC ait actuellement la plus grande capitalisation boursière de cryptomonnaie, l'écosystème dérivé du BTC n'est pas très compétitif sur le marché.
BTC a subi plusieurs mises à niveau, notamment :
La récente émergence de la norme de jeton BRC-20 a encore enrichi l'écosystème Bitcoin, ramenant le Layer 2 de BTC dans le domaine public. Le Layer 2 n'est pas une modification directe du plan d'expansion de la chaîne d'origine. Dans l'histoire des mises à niveau, l'amélioration directe du protocole sous-jacent de BTC est complexe, fait face à une forte résistance de la communauté et accroît le risque pour le système BTC, pouvant même entraîner plusieurs forks durs et des scissions communautaires (comme BSV, BCH).
Par conséquent, apporter des changements soudains et importants à Bitcoin peut nuire aux règles de base du protocole. Bien que les mises à niveau de Bitcoin se poursuivront certainement, les solutions transformatrices ne se produiront pas du jour au lendemain. Actuellement, étant donné qu'Ethereum a mis en œuvre avec succès une solution de mise à l'échelle de la couche 2, le réseau Bitcoin pourrait également envisager d'adopter une architecture similaire pour améliorer les performances du réseau et accueillir des milliards d'utilisateurs.
Le concept de Layer 2 découle de la conception de la scalabilité d'Ethereum, où les transactions sont regroupées de manière Rollup, et la sécurité du réseau repose sur le consensus du réseau Ethereum (L1). Layer 2 peut se concentrer sur l'amélioration des performances et l'optimisation des frais, offrant aux utilisateurs une expérience efficace tandis que les données principales sont rapidement transmises à Ethereum et stockées dans des blocs. En cas d'attaques réseau ou de comportement incorrect des nœuds, les données Ethereum peuvent être utilisées pour annuler les opérations, garantissant la sécurité du réseau.
La couche 2 existe par rapport à la couche 1. Initialement, la scalabilité impliquait la couche 1, comme l'ajustement de la taille de bloc de Bitcoin, l'introduction de SegWit, et la mise en œuvre des mécanismes de PoS et de sharding d'Ethereum 2.0.
Cependant, la couche 1 ne peut pas simultanément améliorer les performances, la sécurité et la décentralisation en raison du « trilemme de la blockchain ». La couche 2, une solution de compromis, s'appuie sur la sécurité de la couche 1 sous-jacente, tandis que son réseau maximise l'efficacité et réduit les frais de GAS pour accueillir une base d'utilisateurs plus large et répondre aux demandes fonctionnelles diverses des utilisateurs croissants de cryptomonnaies.
La couche 2 ne modifie pas le protocole blockchain lui-même. Elle ne perturbe pas les fonctionnalités de décentralisation ou de sécurité de la couche 1. Grâce à l'interaction des contrats intelligents on-chain et des données hors chaîne, elle offre de nouvelles fonctionnalités et performances, en faisant une approche de mise à l'échelle adaptée pour le réseau BTC.
Cela permet de transférer du Bitcoin (et d'autres actifs) sans utiliser directement la blockchain. Alors que chaque couche Bitcoin a son propre mécanisme de consensus unique pour connecter les Bitcoins, le but est le même : déplacer les transactions hors chaîne, les rendant plus rapides, moins chères, plus programmables et évolutives.
En supposant que le Bitcoin serve de couche de règlement finale pour les transactions, les mises à niveau et les développements basés sur la couche 2 n'affecteront pas la sécurité du BTC. En même temps, la couche 2 offre de multiples avantages : des vitesses de transaction plus rapides, des frais plus bas, et une meilleure adaptabilité pour les utilisateurs de Bitcoin qui nécessitent des confirmations plus rapides. Elle ajoute également une fonctionnalité de contrat intelligent, permettant le développement d'applications décentralisées avec un environnement d'exécution complet. Cela élargit considérablement les cas d'utilisation du Bitcoin, y compris la finance décentralisée (DeFi), les jetons non fongibles (NFT) et les organisations autonomes décentralisées (DAO).
Par conséquent, BTC Layer 2 peut être une solution de mise à l'échelle plus adaptée. Il consiste à construire une nouvelle couche au-dessus de BTC sans altérer BTC lui-même, tout en répondant à la demande des utilisateurs en matière de scalabilité. Cet article présente principalement les protocoles BTC Layer 2 mainstream actuels et offre une perspective future.
Actuellement, il existe de nombreuses solutions de couche 2 basées sur le réseau BTC, chacune avec son architecture technique et sa conception en raison des limitations inhérentes du BTC, contrairement à la couche 2 d'Ethereum, qui utilise directement Rollup pour le déploiement. Cela inclut les sidechains, les canaux d'état, etc.
Source de l'image :@Janenico"">https://medium.com/@Janenico
D'un point de vue technique, différentes formes de mise en œuvre architecturale ont des caractéristiques différentes:
Rollup : Actuellement, la solution de mise à l'échelle Layer 2 la plus courante pour Ethereum, elle transfère essentiellement le processus de calcul des transactions de la chaîne principale vers la "chaîne Rollup". Après l'exécution des transactions sur la chaîne Rollup, les données sont agrégées et résumées, transmises à la chaîne principale pour vérification, et stockées pour obtenir la sécurité du consensus fournie par la chaîne principale.
Canaux d'état : Un exemple typique est le Lightning Network, qui crée un "canal vert" en dehors du réseau Bitcoin pour traiter un grand nombre de transactions hors chaîne de haute fréquence et de faible valeur. Les données de règlement final sont ensuite enregistrées sur la chaîne. Des problèmes tels que la confirmation des transactions hors chaîne et les canaux de paiement sont résolus à l'aide de technologies telles que RSMC et HTLC. Contrairement à Rollup et à d'autres solutions, les canaux d'état n'ont pas de chaîne indépendante, mais seulement un seul canal.
Sidechains : Une chaîne séparée créée sur la base du réseau Bitcoin. Plus de contrats intelligents ou d'autres calculs sont exécutés sur cette chaîne. L'interaction entre la sidechain et Bitcoin implique principalement que la sidechain vérifie les informations sur la chaîne principale de Bitcoin et effectue des exécutions ultérieures. Les sidechains sont généralement gérées sous forme de sidechains de consortium avec un degré plus élevé de centralisation.
Vérification du client : Similaire aux canaux d'état, mais la vérification du client ne nécessite pas que toutes les transitions d'état soient vérifiées par tous les nœuds/miniers sur la chaîne principale grâce à des calculs répétés. Il suffit que la chaîne principale assure la sécurité des engagements. Les principaux projets incluent RGB, Taro, etc.
Certains projets conceptuels bien connus de la couche 2 du BTC incluent Liquid Network, Lightning Network, Rootstock et Stacks.
Développé par l'équipe de Blockstream, Liquid Network est une sidechain de Bitcoin visant à faciliter le règlement rapide des transactions Bitcoin. Le réseau dispose d'un mécanisme de consensus similaire à Bitcoin mais est plus centralisé dans sa structure de gouvernance.
En termes d'équipe, Blockstream est une entreprise qui vise à améliorer la fonctionnalité du protocole Bitcoin en menant le développement de mécanismes d'extension de sidechain. Leur équipe comprend les développeurs principaux de Bitcoin Gregory Maxwell et Jonathan Wilkins, entre autres. En novembre 2014, l'entreprise a levé 21 millions de dollars de financement initial avec des investisseurs principaux tels que le co-fondateur de LinkedIn et un membre du conseil d'administration d'Airbnb, Reid Hoffman, et le cabinet de capital-risque Khosla Ventures.
Les fonctionnalités du réseau Liquid comprennent :
Règlement rapide : Avec un temps de blocage de seulement 60 secondes, par rapport aux 10 minutes du Bitcoin, les transactions sur le réseau Liquid sont confirmées et réglées beaucoup plus rapidement.
Frais de transaction faibles: Les frais moyens sont d'environ un dixième de ceux de Bitcoin, ce qui rend les petits paiements et les transactions quotidiennes plus rentables.
Structure Centralisée : Contrairement à la structure décentralisée du Bitcoin, le Réseau Liquid est plus centralisé pour améliorer les performances, permettant des confirmations de transactions plus rapides et un débit plus élevé.
Le but principal du réseau Liquid est de fournir une solution plus adaptée aux besoins de trading rapides et à haute fréquence du Bitcoin. Il peut être largement utilisé dans les échanges de cryptomonnaies, les services de paiement et autres applications financières, rendant ces transactions plus efficaces et pratiques.
Source de l'image : https://docs.liquid.net/docs/technical-overview
Liquid est actuellement géré par un consortium mondial de membres. Le réseau Liquid compte plus de 35 membres, dont des bourses, des sociétés de trading et des institutions financières, qui gèrent collectivement le réseau et en orientent le développement.
Depuis son lancement à la fin de 2018, le réseau Liquid a connu une croissance significative. La capacité du réseau est une mesure clé pour évaluer son adoption. Pendant la période de 2022 à 2023, la capacité du réseau est restée constamment autour de 3 500 BTC, ce qui indique que de plus en plus d'utilisateurs et d'entités choisissent de verrouiller leurs Bitcoins sur le réseau Liquid.
Le Lightning Network a été introduit pour la première fois en février 2015 dans un livre blanc intitulé Le réseau Lightning Bitcoin : paiements instantanés hors chaîne et évolutifspar Thaddeus Dryja et Joseph Poon.
En 2016, Dryja et Poon ont fondé Lightning Labs pour développer la technologie. En 2018, Lightning Labs a lancé une version de test du LN sur le mainnet Bitcoin, améliorant l'efficacité des transactions Bitcoin en confirmant les résultats finaux on-chain, permettant aux utilisateurs de réaliser des paiements plus rapidement et à moindre coût.
Le Lightning Network a continué à se développer et à évoluer depuis sa création. Après l'adoption du Bitcoin comme monnaie légale par El Salvador en 2021, le nombre et la valeur des paiements sur le Lightning Network ont rapidement augmenté. Au 8 octobre 2023, il y a un total de 16 000 nœuds et près de 77 000 canaux de paiement sur le Lightning Network. Les fonds des canaux s'élèvent à environ 5 356 bitcoins (soit environ 124 millions de dollars).
Le principe de base du Lightning Network est de construire un canal de transaction pair à pair entre les utilisateurs. Il ouvre un réseau de canaux de paiement via des contrats intelligents, qui est essentiellement un registre entre les deux parties, stockant leurs enregistrements de transaction.
Les deux parties à la transaction déposent d'abord une certaine quantité de Bitcoin dans le Lightning Network. Le rôle du Lightning Network est de compléter les enregistrements de transaction et de diffuser le résultat final de la transaction sur le réseau BTC. En d'autres termes, la transaction est effectuée hors chaîne, alors que le résultat de la transaction est enregistré en chaîne, et le Lightning Network est responsable de mettre à jour les soldes des comptes des deux parties.
Bien sûr, le Lightning Network n'est pas simplement une connexion entre deux parties commerçantes, mais plutôt un réseau de paiement pouvant accueillir de multiples utilisateurs et de multiples canaux, tous interconnectés. Pour le Lightning Network, en plus de la vitesse de transaction et des frais, il est crucial de s'assurer qu'il n'y ait pas de comportement de triche entre les commerçants. Pour éviter que les commerçants tentent de voler du Bitcoin en faisant de fausses réclamations de règlement, le Lightning Network dispose d'un protocole de pénalité. Si Alice envoie des informations incorrectes et que Bob prouve que les informations sont fausses, alors tous les fonds dans le canal seront transférés à Bob.
La technologie clé derrière cela est le contrat Hashed TimeLock (HTLC), qui permet d'envoyer des transactions via des chemins de canal de paiement tout en éliminant la possibilité d'interception et de retenue des paiements. En termes simples, lors du règlement final, les HTLC exigent que le bénéficiaire confirme avoir reçu le paiement. Si le bénéficiaire ne confirme pas la réception dans un certain délai, le paiement sera renvoyé à l'expéditeur.
Les cas d'utilisation de LN incluent les récompenses de plateforme sociale, les transferts transfrontaliers, les paiements marchands et les transactions de transfert. En 2022, le secteur LN a vu un financement important, y compris des investissements de grandes institutions comme a16z et Paradigm.
Actuellement, Lightning Labs définit les fournisseurs de services Lightning (LSP) comme des "entités qui fournissent des services de liquidité sur le réseau Lightning pour le compte d'autres personnes." Les LSP sont classés en trois types : fournisseurs de liquidité, fournisseurs d'infrastructure et fournisseurs de liquidité et d'infrastructure conjoints.
Les projets LSP représentatifs actuels sont les suivants :
Tension : Fournit des services de réseau Lightning aux entreprises sans avoir besoin de déploiement d'ingénieurs Lightning.
Lightspark : fournisseur de solutions de paiement Lightning Network, permettant des protocoles de paiement ouverts pour Internet via le réseau Lightning.
LightningLoop : Un service non-custodial fourni par Lightning Labs qui permet un déplacement facile du Bitcoin à l'intérieur et à l'extérieur du réseau lightning.
Boltz : Se concentre sur la confidentialité et l'échange de Bitcoin sans compte et le fournisseur de services du réseau Lightning, dédié à l'intégration du réseau Lightning et au développement de Lapp.
AMBOSS : plateforme d'analyse de données du réseau Lightning, fournissant des données, des informations et des outils de coordination.
Serveur BTCPay : processeur de paiement de crypto-monnaie open-source auto-hébergé.
Le 6 juillet de cette année, Lightning Labs a introduit un nouvel outil de développement qui permet à la communauté des développeurs du réseau Lightning et de l'intelligence artificielle de créer des outils LLM (Large Language Model) inclusifs, plug-and-play et économiques. Ces outils facilitent une meilleure intégration de l'écosystème Bitcoin avec l'intelligence artificielle, élargissant les perspectives des applications de puissance de calcul du réseau Bitcoin.
Fondé en 2016, Rootstock est une plateforme de contrats intelligents protégée par le réseau Bitcoin. Il exploite une sidechain à ancrage bidirectionnel, permettant aux mineurs de Bitcoin de gagner des récompenses grâce au minage fusionné et prenant en charge des contrats intelligents avec des performances supérieures.
L'équipe RSK possède une vaste expérience dans la blockchain et le développement de logiciels. Leur chef scientifique, Sergio, a précédemment fondé Coinspect, une entreprise spécialisée dans la sécurité informatique cryptographique, et CoinFabrik, une usine de développement de logiciels de cryptomonnaie. Ensuite, Diego, qui possède une grande expérience dans le développement de produits fintech, a fondé une société de prêt financier appelée Koibanx. RSK a réussi à lever deux tours de financement, totalisant 4,5 millions de dollars, auprès d'investisseurs tels que Bitmain.
Le réseau RSK dispose d'une machine virtuelle RVM qui permet aux développeurs de construire des contrats intelligents en utilisant le langage d'Ethereum, y compris la compatibilité avec l'ensemble d'outils de l'écosystème Ethereum. De plus, le réseau RSK utilise le RBTC comme monnaie pour traiter les transactions et les frais de contrat, qui est émis 1:1 avec le BTC du mainnet grâce à un pont inter-chaînes et peut être converti en Bitcoin à tout moment. Le coût supporté par les développeurs lors du déploiement de contrats intelligents sur le réseau RSK est réglé en utilisant le jeton RBTC. Le RBTC est principalement utilisé pour payer les frais d'exécution des contrats intelligents, de la même manière que l'ETH est utilisé pour payer les frais de gaz Ethereum. Le RBTC consommé par le réseau est distribué sous forme de récompenses aux mineurs qui fournissent la puissance de calcul nécessaire pour exécuter les contrats intelligents.
Par rapport à d'autres solutions de couche Bitcoin, la caractéristique distinctive du réseau RSK est le minage fusionné. RSK utilise le même algorithme de consensus de preuve de travail (PoW) que Bitcoin, mais permet aux mineurs de générer des blocs plus rapidement que la couche de base de Bitcoin. Ces blocs RSK sont minés par un processus appelé minage fusionné. Comme les deux blockchains utilisent le même consensus, les mineurs peuvent miner simultanément des blocs Bitcoin et RSK, en allouant une puissance de minage égale à la fois à Bitcoin et RSK. Cela permet une rentabilité considérablement accrue pour les mineurs grâce au minage fusionné sans nécessiter de ressources supplémentaires.
Source de l'image :https://dev.rootstock.io/rsk/architecture/
L'architecture réseau de RSK, comme le montre le diagramme ci-dessus. Au cœur de RSK, permet la validation des transactions, la génération de blocs et leur envoi à Bitcoin via le minage fusionné. Ce processus de minage permet aux contrats intelligents de RSK de bénéficier de la sécurité de la blockchain Bitcoin.
S'appuyant sur la protection du consensus de Bitcoin, RSK a développé sa propre couche de contrat intelligent. Sous cette couche, le réseau est compatible avec l'EVM, permettant aux développeurs de déployer rapidement des applications et de répondre aux divers besoins de transaction des utilisateurs. RSK peut créer un nouveau bloc environ toutes les 33 secondes et traiter environ 10 à 20 transactions par seconde, ce qui le rend plus efficace que les environ 5 transactions par seconde de Bitcoin.
Actuellement, RSK a atteint un certain niveau de développement de l'écosystème avec 47 protocoles dans le réseau et environ 70 000 transactions mensuelles sur le réseau. Le développement de l'écosystème est considéré comme supérieur à la moyenne dans l'espace Layer 2 du BTC.
Stacks est un réseau de contrats intelligents avec un langage de développement natif, et sa sécurité réseau est également protégée par Bitcoin. La version initiale de Stacks a été lancée début 2021, introduisant le règlement des transactions Bitcoin, utilisant le langage Clarity pour la conception de contrats intelligents, et prenant en charge les échanges atomiques d'actifs avec BTC.
Stacks s'intègre à la chaîne principale de Bitcoin en soumettant des transactions d'ancrage sur la chaîne principale de Bitcoin. Ces transactions d'ancrage contiennent un condensé des informations d'en-tête de bloc de la chaîne Stacks et quelques données supplémentaires, et sont diffusées sur le réseau Bitcoin pour garantir leur immuabilité. De plus, Stacks possède son propre algorithme de consensus appelé Proof of Transfer (PoX) : dans Stacks, les mineurs et les validateurs de transactions ont deux rôles distincts, où les validateurs de transactions misent des jetons STX (minage de BTC) et les mineurs misent des BTC sur la chaîne principale de Bitcoin (minage de STX). Par conséquent, bien que Stacks repose sur la sécurité du réseau Bitcoin, il s'agit essentiellement d'une chaîne latérale avec son propre réseau de validation de consensus indépendant.
En termes de conception de réseau, Stacks a la couche de règlement de base Bitcoin en bas, ajoute la couche de contrat intelligent et de programmation (Stacks) au-dessus, puis atteint la scalabilité et la vitesse sur la couche supérieure (sous-réseaux Hiro).
Source de l'image : https://docs.stacks.co/docs/intro
La couche centrale de Stacks interagit avec la couche Bitcoin sur la base du mécanisme de preuve de transfert (PoX). PoX est un mécanisme basé sur les enjeux, similaire à la preuve d'enjeu (PoS), où les mineurs participent aux élections des leaders en envoyant des transactions sur la blockchain Bitcoin. Une fonction aléatoire vérifiable (VRF) est utilisée pour sélectionner aléatoirement le leader de chaque tour. Le leader élu écrit ensuite de nouveaux blocs sur la chaîne Stacks.
Processus spécifique :
Les détenteurs de STX peuvent participer au consensus et gagner des récompenses en BTC en participant à un processus appelé « Stacking ». Dans ce processus, les utilisateurs bloquent leurs STX pour un cycle de récompense (environ deux semaines), exécutent ou soutiennent un nœud complet et envoient des informations utiles sur le réseau via des transactions STX. Les détenteurs de STX participant activement au Stacking recevront des récompenses en Bitcoin pour ce cycle.
Actuellement, le réseau Stacks a environ 20 millions de TVL et plus de 50 protocoles d'écosystème. Bien qu'il soit encore relativement petit par rapport à la couche 2 d'Ethereum en termes d'échelle, Stacks est actuellement une plateforme de premier plan dans le domaine de la couche 2 au sein de l'écosystème BTC.
Source de l'image : https://defillama.com/chain/Stacks
Le réseau Stacks a ouvert la porte aux développeurs pour créer diverses applications décentralisées et déployer des environnements DApp sur le réseau blockchain le plus sécurisé actuellement disponible. Cela permet aux développeurs de concevoir en toute confiance des applications capables de gérer en toute sécurité des données sensibles et des ressources précieuses.
Alors que le volume des transactions sur le réseau Bitcoin continue de croître, une direction majeure de développement est de permettre à Bitcoin de gérer plus de transactions et un écosystème plus large. Que ce soit le Lightning Network, les sidechains ou le protocole RGB, le développement de la deuxième couche de Bitcoin (Layer 2) est en cours, visant finalement la compatibilité entre la sécurité du réseau Bitcoin et sa scalabilité.
L'ampleur actuelle de l'écosystème Bitcoin est encore loin derrière Ethereum. Tout d'abord, il y a moins de projets bien connus par rapport à Ethereum, et deuxièmement, la base d'utilisateurs est également plus petite qu'Ethereum. Cependant, en tant que réseau blockchain avec la plus grande valeur marchande, le potentiel de croissance de son écosystème dérivé est significatif.
Le défi actuel dans le développement de Bitcoin Layer 2 réside dans les limitations de trois types de caractéristiques réseau : réseaux ouverts et réseaux de consortium ; émission de jetons ou non ; compatibilité avec la machine virtuelle Ethereum (EVM) ou utilisation de langages de développement natifs.
Les développeurs ne peuvent choisir que deux des trois attributs idéaux : (a) réseau ouvert, (b) pas de nouveaux jetons et (c) machine virtuelle complète/globale. Les choix sont les suivants : (a) soit un réseau ouvert (idéal) soit un consortium, (b) soit ne pas introduire de jetons (idéal) soit introduire des jetons et (c) soit disposer d'une machine virtuelle complète/globale soit de contrats hors chaîne limités.
Liquid fonctionne comme une chaîne de consortium et ne peut pas émettre de jetons. Lightning a choisi d'être un réseau ouvert mais manque d'un état global ou d'une machine virtuelle complète. Stacks et RSK ont des réseaux ouverts et ont émis leurs propres jetons de réseau, respectivement STX et RSK. Les deux visent à étendre les fonctionnalités de Bitcoin et les scénarios d'application, différant dans la mise en œuvre de la compatibilité réseau et la conception de la sécurité du réseau.
Le réseau Stacks est plus étroitement lié à Bitcoin, tandis que RSK est compatible avec l'EVM, ce qui facilite l'entrée des développeurs dans l'écosystème RSK. Le jeton STX est lié au développement du réseau, capturant ainsi une plus grande partie de la valeur de l'écosystème. En termes de gouvernance, Stacks permet à tout membre de la communauté de participer, tandis que le modèle de gouvernance de RSK est représenté par un comité de gouvernance composé de 5 sièges.
D'un point de vue de la valeur du projet, il n'y a pas beaucoup d'options pour les investisseurs en ce qui concerne les projets de la couche 2 du BTC. Stacks s'est bien développé, avec une valeur marchande actuelle d'environ 1 milliard de dollars. Cependant, par rapport à son TVL de seulement 20 millions de dollars, des améliorations supplémentaires des données de l'écosystème sont nécessaires. RSK, avec une valeur marchande d'environ 100 millions de dollars, a encore un bon potentiel de croissance, mais son réseau ne compte qu'environ 70 000 transactions actives par mois.
Dans l'ensemble, par rapport à la maturité du Layer 2 d'Ethereum, le Layer 2 de BTC présente encore un écart significatif. Cependant, à mesure que l'infrastructure de l'écosystème Bitcoin continue de s'améliorer, on s'attend à ce qu'elle attire davantage de projets et l'attention des investisseurs.
Récemment, des projets basés sur le Lightning Network, tels qu'OmniBOLT et le protocole RGB, ont fait des efforts continus. Les marchés pour les NFTs d'inscription, comme Ordinals et le protocole d'actifs Nostr Atomiclas, méritent également l'attention. À l'avenir, l'écosystème Bitcoin devrait accélérer le développement dans les domaines des paiements, DeFi, NFT et autres, couvrant davantage de pistes et d'utilisateurs.
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