L'avenir de la blockchain est une vision grandiose : décentralisation, sécurité et évolutivité. Cependant, la blockchain ne peut généralement réaliser que deux de ces trois objectifs, et satisfaire à ces trois exigences est ce qu'on appelle le problème du triangle impossible de la blockchain. Depuis des années, les gens explorent comment résoudre cette énigme, comment améliorer le débit et la vitesse des transactions de la blockchain tout en garantissant la décentralisation et la sécurité, c'est-à-dire résoudre le problème de l'évolutivité, qui est l'un des sujets de discussion actuels dans le développement de la blockchain.
Définissons d'abord de manière générale la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité de la blockchain :
Décentralisé : N'importe qui peut devenir un nœud participant à la production et à la validation du système blockchain. Plus il y a de nœuds, plus le degré de décentralisation est élevé, garantissant ainsi que le réseau n'est pas contrôlé par un petit groupe de grands participants centralisés.
Sécurité : Plus le coût pour obtenir le contrôle d'un système blockchain est élevé, plus la sécurité est élevée, alors la chaîne peut résister à un plus grand pourcentage d'attaquants.
Scalabilité : La capacité de la blockchain à traiter un grand nombre de transactions.
La première bifurcation majeure du réseau Bitcoin est survenue en raison de problèmes d'évolutivité. Avec l'augmentation du nombre d'utilisateurs et du volume de transactions de Bitcoin, le réseau Bitcoin, dont la limite par bloc est de 1 Mo, a commencé à faire face à des problèmes de congestion ; depuis 2015, la communauté Bitcoin est divisée sur la question de l'évolutivité, d'une part, il y a le camp des pro-évolutivité représenté par Bitcoin ABC, qui soutient l'augmentation de la taille des blocs, et d'autre part, il y a le camp des petits blocs représenté par Bitcoin Core, qui pense qu'il faut optimiser la structure de la chaîne principale en utilisant la solution Segwit. Le 1er août 2017, le système client développé par Bitcoin ABC jusqu'à 8 Mo a commencé à fonctionner, ce qui a entraîné la première bifurcation majeure de l'histoire de Bitcoin et a également donné naissance à une nouvelle cryptomonnaie, le BCH.
De même, le réseau Ethereum a également choisi de sacrifier une partie de sa scalabilité pour garantir la sécurité et la décentralisation du réseau ; bien que le réseau Ethereum ne limite pas le volume des transactions en restreignant la taille des blocs comme le fait le réseau Bitcoin, il a en quelque sorte évolué vers un plafond sur les frais de carburant pouvant être inclus dans un seul bloc, mais le but est toujours d'atteindre un consensus sans confiance et d'assurer une large distribution des nœuds ( que ce soit en annulant ou en augmentant les limites, cela éliminera de nombreux petits nœuds qui manquent de bande passante, de stockage et de capacité de calcul ).
Depuis CryptoKitties en 2017, l'été DeFi, puis l'émergence ultérieure des applications on-chain comme GameFi et NFT, la demande du marché en termes de débit augmente constamment. Cependant, même Ethereum, qui est Turing-complet, ne peut traiter que 15 à 45 transactions par seconde ( TPS ), ce qui entraîne une augmentation continue des coûts de transaction, un allongement des délais de règlement, et la plupart des Dapps ont du mal à supporter leurs coûts d'exploitation. L'ensemble du réseau devient également lent et coûteux pour les utilisateurs, et le problème de l'évolutivité de la blockchain doit être résolu d'urgence. L'état idéal de la solution d'évolutivité est : sans sacrifier la décentralisation et la sécurité, d'augmenter autant que possible la vitesse des transactions du réseau blockchain ( un temps de finalité ) plus court et un débit de transactions ( un TPS ) plus élevé.
2. Catégories des solutions d'extension
Nous avons classé les solutions d'extension en deux grandes catégories, l'extension on-chain et l'extension off-chain, en nous basant sur le critère « si cela modifie une couche de la blockchain principale ».
2.1 Scalabilité on-chain
Concept clé : une solution pour atteindre un effet d'extension en modifiant un niveau de protocole de la chaîne principale, la principale solution actuelle est le sharding.
Il existe plusieurs solutions pour l'extension en chaîne, cet article ne les développera pas, voici un bref aperçu de deux solutions :
La solution un est d'élargir l'espace de bloc, c'est-à-dire d'augmenter le nombre de transactions empaquetées dans chaque bloc, mais cela augmentera les exigences pour les appareils de nœud haute performance, augmentant le seuil d'entrée des nœuds et réduisant le degré de « décentralisation ».
La solution deux est le sharding, qui consiste à diviser le grand livre de la blockchain en plusieurs parties. Au lieu que chaque nœud participe à tous les enregistrements, différents shards, c'est-à-dire différents nœuds, sont responsables de différents enregistrements, et le calcul parallèle peut traiter plusieurs transactions simultanément ; cela peut réduire la pression de calcul sur les nœuds et le seuil d'entrée, tout en augmentant la vitesse de traitement des transactions et le degré de décentralisation ; mais cela signifie que la puissance de calcul de l'ensemble du réseau est dispersée, ce qui peut réduire la "sécurité" de l'ensemble du réseau.
Modifier le code du protocole principal d'un réseau peut entraîner des effets négatifs imprévisibles, car la moindre vulnérabilité de sécurité à la base peut gravement menacer la sécurité de l'ensemble du réseau, qui pourrait être contraint de procéder à un fork ou à une interruption pour une mise à niveau de réparation. Par exemple, l'incident de vulnérabilité inflationniste de Zcash en 2018 : le code de Zcash est basé sur une modification du code de Bitcoin version 0.11.2, en 2018, un ingénieur a découvert une vulnérabilité critique dans le code sous-jacent, à savoir que les tokens pouvaient être émis indéfiniment, et l'équipe a ensuite passé 8 mois à corriger secrètement le problème, avant de rendre public cet incident après la correction.
2.2 off-chain扩容
Concept central : solution d'extension qui ne modifie pas le protocole de la couche principale existante.
Les solutions d'extension off-chain peuvent être subdivisées en Layer2 et autres solutions :
3. Solutions d'extension off-chain
3.1 Canaux d'état
3.1.1 Résumé
Les canaux d'état stipulent que les utilisateurs n'ont besoin d'interagir avec la chaîne principale que lors de l'ouverture, de la fermeture ou de la résolution de litiges dans le canal, et que les interactions entre utilisateurs se déroulent en dehors de la chaîne, afin de réduire le temps et le coût des transactions pour les utilisateurs, tout en permettant un nombre illimité de transactions.
Les canaux d'état sont un protocole P2P simple, adapté aux « applications basées sur des tours », par exemple, un jeu d'échecs à deux. Chaque canal est géré par un contrat intelligent multisignature exécuté sur la blockchain principale, ce contrat contrôle les actifs déposés dans le canal, vérifie les mises à jour d'état et arbitre les disputes entre participants ( selon les preuves de fraude signées et horodatées ). Après le déploiement du contrat par les participants sur le réseau blockchain, un montant est déposé et verrouillé, et après confirmation par la signature des deux parties, le canal est officiellement ouvert. Le canal permet aux participants d'effectuer un nombre illimité de transactions gratuites off-chain ( tant que la valeur nette de leurs transferts ne dépasse pas le montant total des jetons déposés ). Les participants envoient alternativement des mises à jour d'état à l'autre, en attendant la confirmation par la signature de l'autre partie. Une fois que l'autre partie a confirmé par signature, cette mise à jour d'état est considérée comme complétée. Normalement, les mises à jour d'état convenues par les deux parties ne sont pas téléchargées sur la blockchain principale, elles ne dépendent de la confirmation de la blockchain principale qu'en cas de litige ou de fermeture du canal. Lorsque le canal doit être fermé, n'importe quel participant peut soumettre une demande de transaction sur la blockchain principale, si la demande de retrait reçoit l'approbation de l'ensemble des signatures, l'exécution sur la chaîne se fait immédiatement, c'est-à-dire que le contrat intelligent distribue les fonds restants verrouillés selon le solde final de chaque participant dans le canal; si d'autres participants n'ont pas approuvé la signature, tous doivent attendre la fin de la « période de contestation » pour recevoir les fonds restants.
En résumé, les solutions de canaux d'état peuvent considérablement réduire la charge de calcul sur la chaîne principale, améliorer la vitesse des transactions et réduire les coûts de transaction.
3.1.2 Chronologie
2015/02, Joseph Poon et Thaddeus Dryja ont publié le brouillon du livre blanc sur le réseau Lightning.
En novembre 2015, Jeff Coleman a systématiquement résumé le concept de State Channel pour la première fois, en proposant que le Payment Channel de Bitcoin est un sous-cas du concept de State Channel.
2016/01, Joseph Poon et Thaddeus Dryja ont officiellement publié le livre blanc "The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments" proposant une solution d'extension pour le réseau Lightning de Bitcoin, le Payment Channel(, qui est uniquement utilisé pour traiter les paiements de transfert sur le réseau Bitcoin.
En novembre 2017, la première spécification de conception de State Channel basée sur le cadre Payment Channel, appelée Sprites, a été proposée.
2018/06, Counterfactual a proposé une conception très détaillée des Generalized State Channels, qui est la première conception entièrement liée aux State Channels.
2018/10, l'article Generalised State Channel Networks a introduit les concepts de State Channel Networks et de Virtual Channels.
2019/02, le concept de canaux d'état s'est élargi aux canaux N-partis, Nitro est le premier protocole établi sur cette idée.
2019/10, Pisa a élargi le concept de Watchtowers pour résoudre le problème de la nécessité pour tous les participants d'être continuellement en ligne.
2020/03, Hydra a proposé des Fast Isomorphic Channels.
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'extension off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ad088ac016d75b1ae0b0eda699e74709.webp(
)# 3.1.3 Principes techniques
Les principes techniques des canaux d'état sont les suivants :
Alice et Bob déposent des fonds de leur EOA personnel dans l'adresse de contrat en chaîne, ces fonds sont verrouillés dans le contrat jusqu'à ce que le canal soit fermé, moment auquel le solde est restitué à l'utilisateur ; après confirmation par signature, le canal d'état entre les deux est officiellement ouvert.
Alice et Bob peuvent théoriquement effectuer un nombre illimité de transactions hors chaîne via ce canal, les participants communiquant par des messages signés cryptés ### plutôt qu'avec le réseau blockchain (. Les deux utilisateurs doivent signer chaque transaction pour éviter la fraude par double dépense. Grâce à ces messages, ils proposent des mises à jour de l'état de leurs comptes et acceptent les mises à jour d'état proposées par l'autre.
Si Alice souhaite fermer le canal et mettre fin à la transaction avec Bob, Alice doit soumettre l'état final de son compte au contrat. Si Bob signe pour approuver, le contrat libérera les fonds verrouillés et les renverra à l'utilisateur correspondant en fonction de l'état final. Si Bob ne répond pas à la signature, le contrat libérera les fonds verrouillés et les renverra à l'utilisateur correspondant à la fin de la période de contestation.
![Rapport d'analyse approfondi : Analyse complète de l'extension off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(
)# 3.1.4 Avantages et inconvénients
Avantages :
Confirmation instantanée
Coût faible
Bonne confidentialité
Forte évolutivité
Adapté aux petites transactions fréquentes
Inconvénients:
Nécessite de verrouiller les fonds à l'avance
Les participants doivent rester en ligne en permanence
Pas adapté aux paiements de gros montants
Le nombre de canaux et le nombre de participants sont limités
Nécessite une surveillance tierce pour garantir la sécurité
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'extension off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp(
)# 3.1.5 Application
Réseau Lightning de Bitcoin
Aperçu:
Le réseau Lightning est un canal de paiement de petite taille sur le réseau Bitcoin, dont l'évolution technique globale a traversé : la construction de canaux de paiement unidirectionnels à 2/2 multisignatures, la possibilité de construire des canaux de paiement bidirectionnels après l'ajout de RSMC, puis l'extension des canaux de paiement à plusieurs personnes après l'ajout de HTLC, et enfin la construction du réseau de paiement, c'est-à-dire le réseau Lightning. Grâce aux canaux de paiement de petite taille off-chain, puis en utilisant des intermédiaires pour former un réseau de transactions, il est possible de résoudre le problème de scalabilité du réseau Bitcoin. L'utilisation globale du réseau Lightning suit le processus « dépôt ### établir canal ( → transaction réseau Lightning ) mise à jour de l'état du canal ( → remboursement / règlement ) fermeture du canal ( » ; théoriquement, le réseau Lightning peut traiter un million de transactions par seconde.
Chronologie:
En février 2015, Joseph Poon et Thaddeus Dryja ont publié le brouillon du livre blanc du réseau Lightning;
La version officielle du livre blanc a été publiée en janvier 2016 et Lightning Labs a été fondée;
Le 15 mars 2018, Lightning Labs a publié la première version principale du réseau Lightning, le Lightning Network Daemon )LND( version 0.4.
Début 2021, la capacité publique du réseau Lightning était de )TVL(, soit environ 40 millions de dollars, avec environ 100 000 utilisateurs utilisant le réseau Lightning.
En juin 2021, le Salvador a annoncé l'adoption du bitcoin comme monnaie légale, et en septembre, il a lancé le portefeuille Chivo basé sur le réseau Lightning.
En 2022, Cash App et 26 plateformes d'échange de cryptomonnaies, y compris OKX, Kraken et Bitfinex, ont annoncé leur soutien au réseau Lightning, permettant des dépôts et retraits instantanés et peu coûteux de BTC.
En octobre 2022, Lightning Labs a lancé un nouveau protocole basé sur Taproot - Taro protocol) version alpha(, actuellement en test sur le réseau de test, qui sera à l'avenir utilisé pour frapper, envoyer et recevoir des actifs sur le réseau Bitcoin, et exécuter des transactions instantanées, à grande échelle et à faible coût via le réseau Lightning.
Le 23 novembre 2022, selon 1ml.com, le réseau Lightning compte 76 236 canaux de paiement, avec des fonds de 5049 $.
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RugResistant
· Il y a 4h
Le canal d'état a déjà été mentionné il y a longtemps, qu'est-ce qui est nouveau ici ?
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RunWhenCut
· Il y a 4h
tpsl est-il vraiment si bloqué ?
Voir l'originalRépondre0
AirdropHunterXiao
· Il y a 4h
La trinité impie de la blockchain est trop réelle, c'est juste une nécessité.
Voir l'originalRépondre0
SnapshotStriker
· Il y a 4h
Encore un dilemme triangulaire, je suis fatigué hhh
Analyse approfondie de l'extension off-chain : comment les State Channels améliorent l'efficacité des transactions Blockchain
Analyse approfondie de l'extension off-chain
1. La nécessité de l'extension
L'avenir de la blockchain est une vision grandiose : décentralisation, sécurité et évolutivité. Cependant, la blockchain ne peut généralement réaliser que deux de ces trois objectifs, et satisfaire à ces trois exigences est ce qu'on appelle le problème du triangle impossible de la blockchain. Depuis des années, les gens explorent comment résoudre cette énigme, comment améliorer le débit et la vitesse des transactions de la blockchain tout en garantissant la décentralisation et la sécurité, c'est-à-dire résoudre le problème de l'évolutivité, qui est l'un des sujets de discussion actuels dans le développement de la blockchain.
Définissons d'abord de manière générale la décentralisation, la sécurité et l'évolutivité de la blockchain :
La première bifurcation majeure du réseau Bitcoin est survenue en raison de problèmes d'évolutivité. Avec l'augmentation du nombre d'utilisateurs et du volume de transactions de Bitcoin, le réseau Bitcoin, dont la limite par bloc est de 1 Mo, a commencé à faire face à des problèmes de congestion ; depuis 2015, la communauté Bitcoin est divisée sur la question de l'évolutivité, d'une part, il y a le camp des pro-évolutivité représenté par Bitcoin ABC, qui soutient l'augmentation de la taille des blocs, et d'autre part, il y a le camp des petits blocs représenté par Bitcoin Core, qui pense qu'il faut optimiser la structure de la chaîne principale en utilisant la solution Segwit. Le 1er août 2017, le système client développé par Bitcoin ABC jusqu'à 8 Mo a commencé à fonctionner, ce qui a entraîné la première bifurcation majeure de l'histoire de Bitcoin et a également donné naissance à une nouvelle cryptomonnaie, le BCH.
De même, le réseau Ethereum a également choisi de sacrifier une partie de sa scalabilité pour garantir la sécurité et la décentralisation du réseau ; bien que le réseau Ethereum ne limite pas le volume des transactions en restreignant la taille des blocs comme le fait le réseau Bitcoin, il a en quelque sorte évolué vers un plafond sur les frais de carburant pouvant être inclus dans un seul bloc, mais le but est toujours d'atteindre un consensus sans confiance et d'assurer une large distribution des nœuds ( que ce soit en annulant ou en augmentant les limites, cela éliminera de nombreux petits nœuds qui manquent de bande passante, de stockage et de capacité de calcul ).
Depuis CryptoKitties en 2017, l'été DeFi, puis l'émergence ultérieure des applications on-chain comme GameFi et NFT, la demande du marché en termes de débit augmente constamment. Cependant, même Ethereum, qui est Turing-complet, ne peut traiter que 15 à 45 transactions par seconde ( TPS ), ce qui entraîne une augmentation continue des coûts de transaction, un allongement des délais de règlement, et la plupart des Dapps ont du mal à supporter leurs coûts d'exploitation. L'ensemble du réseau devient également lent et coûteux pour les utilisateurs, et le problème de l'évolutivité de la blockchain doit être résolu d'urgence. L'état idéal de la solution d'évolutivité est : sans sacrifier la décentralisation et la sécurité, d'augmenter autant que possible la vitesse des transactions du réseau blockchain ( un temps de finalité ) plus court et un débit de transactions ( un TPS ) plus élevé.
2. Catégories des solutions d'extension
Nous avons classé les solutions d'extension en deux grandes catégories, l'extension on-chain et l'extension off-chain, en nous basant sur le critère « si cela modifie une couche de la blockchain principale ».
2.1 Scalabilité on-chain
Concept clé : une solution pour atteindre un effet d'extension en modifiant un niveau de protocole de la chaîne principale, la principale solution actuelle est le sharding.
Il existe plusieurs solutions pour l'extension en chaîne, cet article ne les développera pas, voici un bref aperçu de deux solutions :
Modifier le code du protocole principal d'un réseau peut entraîner des effets négatifs imprévisibles, car la moindre vulnérabilité de sécurité à la base peut gravement menacer la sécurité de l'ensemble du réseau, qui pourrait être contraint de procéder à un fork ou à une interruption pour une mise à niveau de réparation. Par exemple, l'incident de vulnérabilité inflationniste de Zcash en 2018 : le code de Zcash est basé sur une modification du code de Bitcoin version 0.11.2, en 2018, un ingénieur a découvert une vulnérabilité critique dans le code sous-jacent, à savoir que les tokens pouvaient être émis indéfiniment, et l'équipe a ensuite passé 8 mois à corriger secrètement le problème, avant de rendre public cet incident après la correction.
2.2 off-chain扩容
Concept central : solution d'extension qui ne modifie pas le protocole de la couche principale existante.
Les solutions d'extension off-chain peuvent être subdivisées en Layer2 et autres solutions :
3. Solutions d'extension off-chain
3.1 Canaux d'état
3.1.1 Résumé
Les canaux d'état stipulent que les utilisateurs n'ont besoin d'interagir avec la chaîne principale que lors de l'ouverture, de la fermeture ou de la résolution de litiges dans le canal, et que les interactions entre utilisateurs se déroulent en dehors de la chaîne, afin de réduire le temps et le coût des transactions pour les utilisateurs, tout en permettant un nombre illimité de transactions.
Les canaux d'état sont un protocole P2P simple, adapté aux « applications basées sur des tours », par exemple, un jeu d'échecs à deux. Chaque canal est géré par un contrat intelligent multisignature exécuté sur la blockchain principale, ce contrat contrôle les actifs déposés dans le canal, vérifie les mises à jour d'état et arbitre les disputes entre participants ( selon les preuves de fraude signées et horodatées ). Après le déploiement du contrat par les participants sur le réseau blockchain, un montant est déposé et verrouillé, et après confirmation par la signature des deux parties, le canal est officiellement ouvert. Le canal permet aux participants d'effectuer un nombre illimité de transactions gratuites off-chain ( tant que la valeur nette de leurs transferts ne dépasse pas le montant total des jetons déposés ). Les participants envoient alternativement des mises à jour d'état à l'autre, en attendant la confirmation par la signature de l'autre partie. Une fois que l'autre partie a confirmé par signature, cette mise à jour d'état est considérée comme complétée. Normalement, les mises à jour d'état convenues par les deux parties ne sont pas téléchargées sur la blockchain principale, elles ne dépendent de la confirmation de la blockchain principale qu'en cas de litige ou de fermeture du canal. Lorsque le canal doit être fermé, n'importe quel participant peut soumettre une demande de transaction sur la blockchain principale, si la demande de retrait reçoit l'approbation de l'ensemble des signatures, l'exécution sur la chaîne se fait immédiatement, c'est-à-dire que le contrat intelligent distribue les fonds restants verrouillés selon le solde final de chaque participant dans le canal; si d'autres participants n'ont pas approuvé la signature, tous doivent attendre la fin de la « période de contestation » pour recevoir les fonds restants.
En résumé, les solutions de canaux d'état peuvent considérablement réduire la charge de calcul sur la chaîne principale, améliorer la vitesse des transactions et réduire les coûts de transaction.
3.1.2 Chronologie
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)# 3.1.3 Principes techniques
Les principes techniques des canaux d'état sont les suivants :
Alice et Bob déposent des fonds de leur EOA personnel dans l'adresse de contrat en chaîne, ces fonds sont verrouillés dans le contrat jusqu'à ce que le canal soit fermé, moment auquel le solde est restitué à l'utilisateur ; après confirmation par signature, le canal d'état entre les deux est officiellement ouvert.
Alice et Bob peuvent théoriquement effectuer un nombre illimité de transactions hors chaîne via ce canal, les participants communiquant par des messages signés cryptés ### plutôt qu'avec le réseau blockchain (. Les deux utilisateurs doivent signer chaque transaction pour éviter la fraude par double dépense. Grâce à ces messages, ils proposent des mises à jour de l'état de leurs comptes et acceptent les mises à jour d'état proposées par l'autre.
Si Alice souhaite fermer le canal et mettre fin à la transaction avec Bob, Alice doit soumettre l'état final de son compte au contrat. Si Bob signe pour approuver, le contrat libérera les fonds verrouillés et les renverra à l'utilisateur correspondant en fonction de l'état final. Si Bob ne répond pas à la signature, le contrat libérera les fonds verrouillés et les renverra à l'utilisateur correspondant à la fin de la période de contestation.
![Rapport d'analyse approfondi : Analyse complète de l'extension off-chain])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-815c5eb2bdba725e04eebe67b22d42aa.webp(
)# 3.1.4 Avantages et inconvénients
Avantages :
Inconvénients:
![Rapport de recherche approfondi : Analyse complète de l'extension off-chain]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-010d7309e0cc697da400d07e6948a16e.webp(
)# 3.1.5 Application
Aperçu: Le réseau Lightning est un canal de paiement de petite taille sur le réseau Bitcoin, dont l'évolution technique globale a traversé : la construction de canaux de paiement unidirectionnels à 2/2 multisignatures, la possibilité de construire des canaux de paiement bidirectionnels après l'ajout de RSMC, puis l'extension des canaux de paiement à plusieurs personnes après l'ajout de HTLC, et enfin la construction du réseau de paiement, c'est-à-dire le réseau Lightning. Grâce aux canaux de paiement de petite taille off-chain, puis en utilisant des intermédiaires pour former un réseau de transactions, il est possible de résoudre le problème de scalabilité du réseau Bitcoin. L'utilisation globale du réseau Lightning suit le processus « dépôt ### établir canal ( → transaction réseau Lightning ) mise à jour de l'état du canal ( → remboursement / règlement ) fermeture du canal ( » ; théoriquement, le réseau Lightning peut traiter un million de transactions par seconde.
Chronologie: