Qu'est-ce que SegWit ? Introduction à l'approche ingénieuse de scaling on-chain de Bitcoin

Segregated Witness (SegWit) marque une avancée majeure dans l’histoire de Bitcoin, apportant une réponse aux défis de scalabilité apparus au fur et à mesure que le réseau dépassait sa phase de niche initiale. Lorsque Satoshi Nakamoto a conçu Bitcoin, chaque bloc était limité à un mégaoctet, une capacité suffisante à ses débuts. Avec la montée en puissance de Bitcoin, cette limite a provoqué une congestion sévère du réseau. Un nouveau bloc est généré toutes les dix minutes environ, et la contrainte d’un mégaoctet ne permettait d’intégrer qu’un nombre restreint de transactions—souvent quelques dizaines tout au plus. La capacité moyenne de traitement s’établissait ainsi à seulement sept transactions par seconde, ce qui engendrait d’importants retards lors des pics d’utilisation. Les utilisateurs subissaient alors des délais de transaction de plusieurs jours et des frais atteignant parfois plusieurs dizaines de dollars, rendant indispensable une solution technique efficace pour accélérer les transferts Bitcoin et réduire les coûts.

Présentation de SegWit

La technologie SegWit a été conçue pour résoudre la crise de scalabilité de Bitcoin. Proposée en 2015 par le développeur Pieter Wuille et d’autres membres de Bitcoin Core, SegWit s’est attaquée aux limites de rapidité du traitement des transactions. Après un développement et des tests rigoureux, elle a été déployée via un soft fork sur le réseau Bitcoin en 2017, marquant une étape décisive en augmentant la capacité de traitement d’un bloc Bitcoin de 1,7 fois. L’impact de SegWit dépasse le cadre de Bitcoin, puisque des cryptomonnaies majeures telles que Litecoin et Bitcoin Cash l’ont également adopté. Les principaux avantages de SegWit sont l’augmentation de la capacité des blocs, l’accélération du traitement des transactions et l’optimisation de la scalabilité. Ces avancées ont rendu les transactions Bitcoin plus rapides, fiables et abordables pour les utilisateurs.

Principes techniques de SegWit

Pour comprendre SegWit, il faut analyser la structure des transactions Bitcoin. Toute transaction Bitcoin comporte deux volets : les données de base de la transaction et les données de témoin. Les premières rassemblent les informations essentielles, telles que le solde du compte et le montant transféré, tandis que les secondes servent à la vérification de l’identité via une signature numérique. Les utilisateurs accordent surtout de l’importance aux informations sur les actifs, alors que la vérification d’identité, bien qu’indispensable, ne doit pas mobiliser trop d’espace ou de ressources. Concrètement, le bénéficiaire du transfert a seulement besoin de la confirmation de la disponibilité et légitimité des actifs, sans avoir accès à l’identité détaillée de l’expéditeur.

La difficulté de la structure initiale de Bitcoin résidait dans la part excessive d’espace occupée par les données de témoin, en particulier les signatures. Elles consommaient une grande partie de la capacité du bloc, ce qui entravait l’efficacité des transferts et alourdissait les coûts de packaging pour les mineurs. SegWit propose une approche novatrice : séparer les données de témoin du reste des informations de transaction et les stocker à part. Cette dissociation permet une utilisation plus optimale de l’espace des blocs, accélère la validation des transactions et réduit la charge de calcul sur le réseau. En séparant ces éléments, SegWit concentre les ressources du réseau Bitcoin sur le traitement des informations essentielles, tout en gérant la vérification de manière rationalisée.

Principaux avantages de SegWit

SegWit présente trois atouts majeurs qui renforcent la performance de Bitcoin. Premièrement, il accroît notablement la capacité des blocs. Les données montrent que les signatures pouvaient occuper jusqu’à 65 % de l’espace d’un bloc Bitcoin. Avec SegWit, cet espace est réutilisé pour les informations de transaction, ce qui élargit la capacité du réseau sans modifier la limite d’un mégaoctet par bloc.

Deuxièmement, SegWit accélère la vitesse de traitement des transactions. Inspiré de concepts proches des solutions layer-2 d’Ethereum, le traitement des données Bitcoin se fait par couches pour améliorer le débit. Après l’intégration de SegWit, le système consacre davantage de puissance de calcul et de capacité de stockage au traitement des transactions essentielles. Cette optimisation allège la charge globale du réseau et augmente le nombre théorique de transactions par seconde (TPS). Les données observées confirment cette amélioration, avec une meilleure efficacité des coûts de transaction depuis l’implémentation de SegWit.

Troisièmement, SegWit pose les bases du Lightning Network, principale solution layer-2 de Bitcoin, qui vise à résoudre les limitations de scalabilité par le traitement off-chain. Le Lightning Network ajoute une couche supplémentaire à la blockchain, ouvrant des canaux de paiement pour effectuer rapidement de gros transferts, même dans des conditions extrêmes. Tandis que le Lightning Network gère la validation hors chaîne, SegWit optimise la gestion des données on-chain prioritaires, ce qui facilite l’implémentation du Lightning Network et réduit la pression sur la blockchain principale.

En outre, le cadre technique de SegWit sépare de façon stricte les données de transaction et de signature, excluant les informations de signature du système de traitement. Cette division empêche toute altération des informations de transaction et évite l’enregistrement définitif de données incorrectes sur la chaîne. Ce mécanisme facilite également l’extension et l’application de programmes de réparation de données. Par ailleurs, SegWit a ouvert la voie aux ordinals Bitcoin en étendant la limite de stockage de données arbitraires au sein des transactions, permettant d’inscrire des données sur chaque satoshi. La mise à jour Taproot de 2021 s’est appuyée sur cette innovation, facilitant le stockage de données de témoin arbitraires et augmentant les limites, ce qui a permis l’émergence des NFT ordinals sur Bitcoin.

Application de SegWit avec les wallets hardware et prise en charge native

Pour les utilisateurs, SegWit fournit trois bénéfices majeurs : une sécurité supérieure par rapport aux adresses classiques, une accélération du traitement grâce à une capacité de bloc accrue, et des frais de transaction inférieurs à ceux des adresses de wallet standard. Ces avantages sont accessibles grâce à l’utilisation d’adresses compatibles SegWit pour les transferts Bitcoin, y compris sur les wallets hardware comme Ledger. Depuis son lancement, le taux d’utilisation de SegWit sur Bitcoin a fortement progressé, et l’adoption native ne cesse de croître dans l’écosystème.

Actuellement, il existe quatre formats principaux d’adresses Bitcoin. Les adresses Legacy (P2PKH), qui débutent par "1", correspondent au format d’origine, toujours utilisé. Ces adresses Pay To Public Key Hash suivent les spécifications initiales de Bitcoin. Les adresses Nested (P2SH), commençant par "3", sont des adresses multi-signatures. Les adresses Pay-to-Script-Hash permettent des fonctions plus sophistiquées, notamment dans les configurations où plusieurs signatures numériques valident la transaction. Par exemple, une adresse gérée par trois personnes peut exiger deux signatures pour un transfert. Les formats Legacy et Nested classiques précèdent l’apparition de SegWit.

Les adresses SegWit modernes existent en deux variantes principales. Les adresses SegWit Nested (P2SH), débutant également par "3", sont compatibles SegWit. Elles utilisent le conditionnement P2SH, ce qui les rend identifiables par les anciens nœuds tout en bénéficiant des avantages de SegWit. Les adresses SegWit natives (Bech32), qui débutent par "bc1", représentent la version native de SegWit. Définies dans BIP173 fin 2017, l’encodage Bech32 a été conçu pour l’implémentation native. Ces adresses sont insensibles à la casse, n’utilisant que les chiffres 0–9 et les lettres minuscules a–z, ce qui évite toute confusion et améliore la lisibilité. Le format utilise l’encodage Base32 à la place du Base58, réduisant le nombre de caractères et permettant des QR codes plus compacts et des calculs plus efficaces. Les adresses natives Bech32 offrent une sécurité accrue grâce à des codes de détection d’erreur optimisés, minimisant les risques d’erreur tout en garantissant la compatibilité native SegWit et des transactions à frais réduits. Les wallets hardware comme Ledger les prennent pleinement en charge, permettant aux utilisateurs de bénéficier d’un stockage sécurisé, de frais réduits et d’une meilleure efficacité.

Les formats natifs P2WPKH et P2WSH sont les adresses SegWit version 0, débutant toujours par "bc1q". Les adresses Pay-to-Witness-Public-Key-Hash (P2WPKH) comportent 42 caractères pour les adresses ordinaires, tandis que les adresses Pay-to-Witness-Script-Hash (P2WSH) en comptent 62 pour les configurations multi-signatures. Une vulnérabilité a été identifiée dans le format Bech32 : si le dernier caractère est "P" et que des "Q" sont ajoutés, la vérification du checksum peut rester valide. Cependant, la limitation de longueur des adresses SegWit natives (20 ou 32 octets) a évité la perte de fonds, car les caractères excessifs créent des adresses invalides que les wallets refusent.

Pour corriger ce point, la norme Bech32m a été introduite, modifiant le calcul du checksum afin que tout ajout de caractères rende le checksum invalide. Définie dans BIP0350, Bech32m s’applique uniquement aux adresses Taproot et aux formats futurs, tandis que les adresses SegWit natives version 0 conservent le standard Bech32. Les adresses P2TR (Bech32m), commençant par "bc1p", correspondent aux adresses Taproot, qui prennent en charge des fonctionnalités avancées telles que la gestion des BTC NFT et l’utilisation des Ordinals NFT. Les wallets hardware Ledger et autres solutions modernes prennent désormais en charge à la fois les adresses SegWit natives et Taproot, garantissant aux utilisateurs la sécurité et l’accès aux évolutions récentes du protocole Bitcoin.

Les différences subtiles entre les formats d’adresse

L’analyse des écarts entre les formats d’adresse révèle des différences de frais importantes. Les adresses compatibles SegWit (commençant par "3") permettent d’économiser environ 24 % sur les frais par rapport aux adresses Legacy (débutant par "1"). Les adresses SegWit natives (débutant par "bc1") offrent une économie d’environ 35 % par rapport aux Legacy. Comparées aux adresses multi-signatures (également commençant par "3"), les adresses SegWit natives (débutant par "bc1" ou "3") peuvent réduire les frais jusqu’à 70 %. Les adresses Taproot prennent en charge la gestion des BTC NFT et la fonctionnalité Ordinals NFT, tout en conservant des frais compétitifs. Ces différences soulignent l’intérêt économique de privilégier les nouveaux formats, en particulier les adresses SegWit natives, qui assurent aux utilisateurs des économies tangibles en plus des avancées techniques. Les wallets hardware compatibles SegWit natif, comme Ledger, permettent de maximiser ces gains tout en garantissant une sécurité optimale pour les bitcoins détenus.

Conclusion

Segregated Witness représente une évolution majeure pour Bitcoin, augmentant sensiblement la capacité de traitement du réseau tout en surmontant les défis de scalabilité. Au-delà de l’accroissement du débit, SegWit corrige des failles rares liées à la malléabilité des transactions et améliore la programmabilité, ouvrant la voie à des solutions avancées telles que le Lightning Network. Son adoption par les principales plateformes illustre sa valeur concrète : les wallets et appareils hardware modernes, dont Ledger, intègrent pleinement la prise en charge native de SegWit pour Bitcoin, Litecoin et Bitcoin Cash, optimisant l’expérience utilisateur grâce à la réduction des frais et à la rapidité des transferts. Par ailleurs, la prise en charge complète des adresses Taproot permet des applications innovantes comme Ordinals BRC-20 et les NFT BTC. Les fournisseurs de wallets hardware tels que Ledger garantissent un stockage sécurisé tout en exploitant pleinement les gains d’efficacité de SegWit natif. Le succès de SegWit montre comment une solution technique innovante surmonte les limitations fondamentales de la blockchain tout en préservant la sécurité et la décentralisation. À mesure que Bitcoin évolue, SegWit demeure une technologie centrale, permettant au réseau de scaler efficacement tout en respectant ses principes et en élargissant ses possibilités pour les innovations futures.

FAQ

Qu’est-ce que SegWit natif sur Ledger ?

SegWit natif est le format d’adresse Bitcoin le plus avancé disponible sur les appareils Ledger. Il permet de bénéficier de frais de transaction réduits, d’une validation plus rapide et d’une meilleure efficacité de la blockchain grâce à la diminution de la taille des transactions.

Puis-je transférer de SegWit natif vers SegWit ?

Oui, vous pouvez transférer de SegWit natif vers SegWit. Il s’agit d’une transaction standard, les deux types d’adresse étant compatibles au sein du réseau Bitcoin.

Dois-je acheter du Bitcoin Taproot ou SegWit natif ?

SegWit natif est idéal pour les transactions courantes à faible coût, tandis que Taproot propose des fonctionnalités avancées de confidentialité et de contrats intelligents. Choisissez en fonction de vos besoins.

SegWit natif est-il une bonne solution ?

Oui, SegWit natif est une solution optimale. Il offre une efficacité supérieure, des frais de transaction abaissés et une sécurité accrue par rapport aux formats traditionnels. Il est largement adopté et considéré comme le format le plus avancé pour les transactions Bitcoin.