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Introduction à la Blockchain par Ricardo Pérez-Marco

Ricardo Pèrez-Marco - CNRS

Ricardo Pérez-Marco nous dispense une invitation à la Blockchain des plus fascinantes lors de la journée organisée par la SIF (Société Informatique de France) Blockchain : émergence d’une nouvelle forme de confiance numérique le 15 Novembre 2016 à Télécom ParisTech.

Ricardo Pérez-Marco

Directeur de recherche et membre de l’équipe Théorie ergodique et systèmes dynamiques au sein du laboratoire analyse, géométrie et applications du CNRS est un mathématicien de l’Institut de Mathématiques de Jussieu.

Vidéo de la conférence

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Introduction à la Blockchain – ses propriétés

La Blockchain fonctionne comme une base de données décentralisée ouverte à tous. Littéralement, “chaîne de blocs”, elle permet la transmission d’informations  de manière sécurisée, transparente, sans intermédiaire. Elle se compose de noeuds, certains de ces noeuds valident les transactions. L’enjeu de cette technologie  repose sur une économie de partage. Personne n’y limite le droit d’entrée.

Ce concept donne naissance à nouvelle forme de confiance, c’est l’émergence de l’économie du partage. Pour concrétiser cette économie du partage, on peut citer le bitcoin. Le fonctionnement du bitcoin a donné naissance au concept de Blockchain.

Mais les bitcoins, qu’est-ce que c’est?

n’importe qui à le pourvoir de miner

Le bitcoin est une cryptomonnaie basée sur la technologie Blockchain. L’ouverture de la Blockchain à tous permet à n’importe qui de pourvoir miner [ vérification de la chaîne de blocs http://achat-bitcoins.com/minage-bitcoin-definition-mining/ ] des bitcoins. Cependant, même si aucune autorité n’existe réellement sur la Blockchain, il existe des règles et un protocole à respecter.  Les différentes transactions sont validées par des mineurs en effectuant des hashs cryptographiques qui constituent la preuve de travail (Proof of work). Une fois la transaction validée, le bloc s’ajoute à la chaîne.

Private Blockchain

Il existe une technologie similaire appelée Private Blockchain, dans celle-ci, la confiance à un rôle beaucoup moins important, les personnes se connaissent déjà plus ou moins entres elles. Pour y accéder l’usager a besoin d’un droit d’entrée, cette manière d’utiliser la technologie Blockchain devient donc un intermédiaire entre une base de données classique et la Blockchain.

2. Système anti-fragile

DCP : Decentralized Consensus Protocol

Dans un système décentralisée comme celui de la Blockchain, aucune entité centrale commande les opérations. Ce protocole de consensus décentralisé se définit comme anti-fragile. C’est différent des Blockchains privées qui elles sont régulées par une autorité.

La Blockchain, un système anti-fragile?

Un système “résilient” retrouve sa forme d’origine

“Ce qui ne nous tue pas nous rend plus fort” c’est un peu la définition d’un système anti-fragile. Cela  signifie que le système évolue positivement  grâce aux problèmes. Nassim Nicholas Taleb, auteur du livre Antifragile, les bienfaits du désordre explique qu’un système “fragile” se casse si on le cogne, un système “robuste” reste inchangé et indifférent aux événements inattendus, un système “résilient” lui retrouve sa forme d’origine; Un système est donc antifragile si son exposition aux aléas de son environnement le renforce au lieu de le détruire ou de l’user.

À l’inverse, dans un système centralisé, si le centre de décision est corrompue, le système entier se décompose. Hors, si un événement perturbateur se passe dans un système décentralisé de type Blockchain, quoi qu’il arrive, le système continu malgré tout de fonctionner. Le réseau est constamment en train de se synchroniser. Ainsi, le fait de rendre public la transaction sur la Blockchain est une nécessité pour que le système fonctionne.

Nakamoto Byzantine Generals Problem (BGP)

Byzantine Generate Problem (BGP) > le noyau du protocole

Comment atteindre un consensus honnête et prévenir les attaques malveillantes?

La situation peut être décrite comme le siège d’une ville par un groupe de généraux de l’armée byzantine. Communiquant uniquement par messager, les généraux doivent convenir d’un plan de bataille commun. Cependant, un ou plusieurs d’entre eux peuvent être des traîtres qui essaieront de confondre les autres. Le problème est de trouver un algorithme pour s’assurer que les généraux fidèles arriveront à un accord.

Le problème des généraux byzantin de Nakamato c’est que le nombre de généraux n’est pas fixe et que n’importe qui peut participer au réseau décisionnel.

Un réseau avec des noeuds organise la formation de l’action. Pour que ce système s’ordonne de façon autonome, il faut apporter de l’énergie.

Le système est de plus en plus organisé.

3. Thermodynamic conjecture – Strong Thermodynamic Conjecture

L’apport d’énergie

La conjecture thermodynamique assure un apport d’énergie. Dans le système Blockchain, cette énergie se traduit par le gain de puissance de calcul. C’est cette puissance qui permettra d’augmenter la validation de transactions.

Dans ce système il est important qu’aucun des participants ne dominent les autres. Bien sûr il existe des plus riches, des plus puissants, mais personne ne contrôle le système. Il est très important de s’assurer qu’aucune minorité ne puisse corrompre la base de données et l’unique manière de le faire c’est la preuve de travail (PoW).

L’horloge universelle décentralisée

première quantification de temps sur Internet

La conjecture strong thermodynamique est le fait que la Blockchain fonctionne de manière chronologique. Le temps n’est pas compté en secondes mais en blocs validés. Dans la théorie un bloc se valide toutes les dix minutes. De ce fait, cela instaure une horloge universelle décentralisée. Cela a été la première quantification de temps sur Internet.

Le coût de participation au réseau

Thermodynamic conjecture : coût (non monétaire) de participation au réseau. C’est un apport d’énergie correspondant à de la puissance de calcul. C’est ce qui permet de valider les transactions.

4. Universal Blockchain – Monetary Theorem – Heisenberg Uncertainty Principle

Universal Blockchain

Théoriser mathématiquement la Blockchain, revient à créer des objets. La Blockchain est une base de donnée distribuée qui se suit et garde l’ensemble des modifications effectuées sur les blocs. L’intégralité de l’historique des données est conservé dans la Blockchain.

Monetary Theorem

Une indemnisation compatible avec la décentralisation

Une PoW Blockchain repose sur une cryptochronicité.

La sécurité dépend de la preuve de travail et la rémunération de ce travail compense l’apport d’énergie nécessaire pour l’effectuer. Cette indemnisation doit être compatible avec la décentralisation pour assurer la transparence et la neutralité. Ainsi, Blockchain et cryptomonnaie sont donc étroitement liée.  Il s’agit d’une cryptochronicité dont le paiement est réglementé par un contrat intelligent (smart contract). La Blockchain est autonome si la cryptochronicité est interne au système

Le temps Blockchain

Les blocs sont validés en moyenne toutes les dix minutes ( ΔT ∽1/H [H = taux de hashage du réseau] ).

Si les blocs sont validés plus rapidement, cela induit la nécessité d’augmenter la puissance de calcul pour maintenir l’horloge. Dans le marché du minage Blockchain, l’avance technologique qui permet d’effectuer le calcul d’une preuve de travail plus rapidement que la concurrence est constamment régulée par l’ajustement de la difficulté de validation d’un bloc.

Ainsi le taux de hashage (H) du réseau est proportionnel à l’apport énergétique externe nécessaire au minage.

H = k . ΔE

La Blockchain est un système autonome qui définit son propre temps !

Journée SIF

Blockchain : émergence d’une nouvelle forme de confiance numérique

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