Le livre blanc de Bitcoin : décodé

Résultats d’apprentissage : 

D’ici la fin de cet article, vous comprendrez :

1. L’objectif d’un livre blanc et le public visé
2. Les fondamentaux technologiques
3. Le cas d’utilisation fondamental de Bitcoin
4. Comment le réseau Bitcoin crée une structure de paiement sans aucun tiers
5. Pourquoi le livre blanc de Bitcoin est signé avec un pseudonyme 

Le livre blanc de Bitcoin : décodé

Bitcoin est un réseau de paiement numérique qui permet d’échanger sa propre monnaie rare dans l’espace numérique sans passer par un tiers de confiance.

Un document dénommé le livre blanc de Bitcoin explique pourquoi Bitcoin a été créé et comment fonctionne ce système sans autorité centrale.

Qu'est-ce qu'un livre blanc ?

Un livre blanc résume un concept ou une idée centrale et propose souvent une solution à un problème spécifique. 

Avant de publier son livre blanc, Satoshi Nakamoto (le pseudonyme du créateur du Bitcoin) a invité à débattre de son idée de nouveau système monétaire. Le 31 octobre 2008, il a demandé aux abonnés d'une liste de diffusion sur la cryptographie de lui faire part de leurs commentaires. Il a ensuite publié le livre blanc sur le domaine. 

Bitcoin : Quoi, pourquoi et comment  

Le livre blanc sur le Bitcoin tente de répondre aux trois questions clés : quoi, pourquoi et comment. Le résumé commence par une bonne réponse à la question de savoir ce qu'est le Bitcoin. 

« Une version exclusivement pair-à-pair d’argent électronique permettrait aux paiements en ligne d’être envoyés d’une personne à une autre sans passer par une institution financière. »

L'introduction anticipe la question évidente qui pourrait suivre : pourquoi avons-nous besoin d'un système de monnaie électronique de personne à personne ? Quel est le problème avec ce que nous avons aujourd'hui ?

Pourquoi avons-nous besoin du Bitcoin ? 

Les raisons invoquées par Satoshi pour expliquer pourquoi nous avons besoin du Bitcoin sont des critiques du système bancaire existant centralisé.

Médiation : Les banques dépensent de l'argent pour résoudre les litiges, que les clients paient sous forme de frais de transaction.

Limites de transaction : La médiation n'est pas assez rentable pour que les banques autorisent les micropaiements, ce qui exclut une base d'utilisateurs potentiels dans les pays en développement.

Paiements réversibles : Les paiements ne peuvent pas être considérés comme définitifs car les médiateurs peuvent les annuler.

Confiance : Les banques ont besoin de vos informations personnelles ; vous avez confiance en leur capacité à protéger ces informations.

Fraude : Un système bancaire basé sur la confiance attire inévitablement les fraudeurs. Les clients en paient le prix.

Confiance dans l'autorité centrale : Satoshi a compris que la nécessité de faire confiance aux autorités pour contrôler la masse monétaire était un problème important à résoudre.

Pour passer du système bancaire centralisé problématique à sa vision décentralisée, Satoshi a dû surmonter un problème important que les tentatives précédentes de décentralisation de la monnaie n'avaient pas réussi à résoudre : comment s'assurer que les fonds ne sont pas dépensés deux fois (le problème de la double dépense).

Résoudre le problème de la double dépense grâce à une chaîne de propriété

Le réseau Bitcoin résout le problème de la double dépense en définissant une « pièce » comme une chaîne historique de propriété. Alice peut envoyer des bitcoins à Bob en fournissant une signature valide (clé privée) de propriété et les coordonnées publiques (adresse) de Bob, la personne suivante dans la chaîne de propriété.

Les signatures du Bitcoin sont cryptographiques pour garantir l'anonymat et la sécurité. Toutefois, le transfert de pièces à l'aide de signatures ne peut fonctionner qu'avec un système permettant de vérifier qu'elles n'ont été dépensées qu'une seule fois, ce qui nécessite des horodatages vérifiables.

Horodatage et chaîne de blocs

Si Alice, Bob et l'ensemble du réseau conservent un enregistrement des transactions, la seule information susceptible de régler tout litige concernant les entrées valides est un horodatage immuable - immuable signifiant qu'il ne peut être modifié

Satoshi a créé une version décentralisée des travaux de Stuart Haber et Scott Stornetta qui, dans les années 1990, ont utilisé les petites annonces publiées dans le New York Times comme méthode analogique d'horodatage. 

Les données des transactions en bitcoins sont regroupées dans des blocs de données, dotées d'un horodatage et hachées (passage par un algorithme cryptographique pour produire un identifiant de longueur uniforme). Il est important de noter que l'horodatage du bloc de données chronologique précédent est inclus dans le hachage pour créer une chaîne - aujourd'hui communément appelée chaîne de bloc.

Le défi suivant auquel Satoshi a été confronté consistait à décider lequel des nœuds devait ajouter ce bloc de données horodatées, et comment les inciter à être honnêtes.

Preuve de travail (Proof-of-work ou PoW) et récompenses pour les blocs 

Pour qu'un nœud puisse soumettre un bloc de transactions en bitcoins, il doit démontrer qu'il a effectué un travail suffisant pour prouver l'authenticité de ses intentions. Si c'était trop facile, le réseau serait envahi par de fausses données. 

La solution a consisté à demander aux nœuds de participer à une sorte de loterie, où les gagnants peuvent ajouter un nouveau bloc à la chaîne. La loterie est un algorithme dont la difficulté s'ajuste en fonction du nombre de participants afin de garantir qu'un gagnant soit trouvé toutes les dix minutes environ. 

Ce processus crée la séquence suivante pour la génération continue de blocs et l'émission de pièces.

• Les nouvelles transactions sont diffusées à tous les nœuds.
• Chaque nœud rassemble les nouvelles transactions dans un bloc.
• Chaque nœud est en concurrence pour trouver la preuve de travail pour son bloc.
• Lorsqu'un nœud trouve une preuve de travail, il diffuse le bloc à tous les nœuds.
• Les nœuds n'acceptent le bloc que si toutes les transactions sont valides et n'ont pas déjà été dépensées.
• Les nœuds expriment leur acceptation du bloc en travaillant à la création du bloc suivant dans la chaîne.

Utilisation d'incitations

Comme l'exécution de l'algorithme consomme de l'électricité, la preuve de travail a un coût. Pour garantir la participation des mineurs, le nœud gagnant reçoit une récompense sous forme de bloc de bitcoins nouvellement créés, ainsi que les frais payés par les utilisateurs pour envoyer les transactions. 

C'est grâce à la récompense minière que le réseau Bitcoin émet de nouveaux bitcoins de manière programmatique et impose la rareté, garantissant que seuls 21 millions de bitcoins existeront un jour.

Comme chaque bloc contient l'horodatage du bloc précédent dans une chaîne, les nœuds sont découragés d'ajouter de fausses transactions (doubles dépenses) parce qu'ils devraient continuer à gagner à la loterie pour maintenir les fausses données dans la chaîne, et le réseau ne respecte que la chaîne la plus longue. Ces incitations encouragent les nœuds à être honnêtes.

Arbres de Merkle et espace disque 

À chaque étape de l'explication du fonctionnement de Bitcoin en tant que système monétaire décentralisé, Satoshi anticipe les difficultés. Si chaque bloc de données demandait beaucoup de mémoire, l'ensemble de la chaîne occuperait trop d'espace disque pour un PC moyen, ce qui empêcherait le réseau d'être décentralisé.

La solution retenue est celle des arbres de merkle, un système de vérification efficace et sûr permettant de condenser de vastes ensembles de données sous une forme plus facile à gérer.

Simplification de la vérification des paiements 

Bien que le livre blanc sur le Bitcoin soit destiné à un public techniquement compétent, Satoshi pensait aux aspects pratiques des utilisateurs finaux. 

Le réseau Bitcoin bénéficie des nœuds téléchargeant des versions complètes de la chaîne de blocs, mais une petite entreprise qui souhaite proposer des paiements en bitcoins n'est peut-être pas prête à se lancer dans cette voie. La huitième section du livre blanc explique comment les paiements peuvent être vérifiés sans faire fonctionner un nœud de réseau complet, souvent décrit comme un nœud léger ou élagué.

Combinaison et fractionnement de transactions 

Au début du livre blanc, une pièce est décrite comme une chaîne de signatures, mais la manière dont les pièces peuvent être divisées ou combinées n'est pas expliquée. La divisibilité est l'une des fonctions clés de l'argent. Satoshi a donc résolu ce problème en faisant des transactions l'agrégat des entrées et des sorties.

Une entrée est généralement une transaction antérieure plus importante produisant deux sorties : le montant à dépenser et toute modification qui est renvoyée sous la forme d'une transaction distincte. 

Pour simplifier, il suffit de penser à la façon dont le fait de dépenser 10 £ d'un billet de 20 £ le divise en un paiement de 10 £, suivi d'un rendu de monnaie de 10 £.

Confidentialité - anonymat ou pseudonymat 

Pour que le Bitcoin fonctionne comme un système décentralisé, toutes les transactions doivent être annoncées publiquement, ce qui permet à n'importe qui de jouer le rôle de nœud. 

Le fait de communiquer des informations personnelles dans le cadre de transactions compromettrait la confidentialité des utilisateurs. Pour protéger les informations personnelles, les informations que vous communiquez à quelqu'un pour qu'il vous envoie des bitcoins sont une chaîne anonyme mélangeant du texte et des chiffres. 

Cependant, il est important de faire la distinction entre l'anonymat et le pseudonymat Les adresses Bitcoin publiques sont pseudonymes car elles peuvent être associées à d'autres informations pour connaître votre identité. 

C'est pourquoi le livre blanc de Bitcoin indique qu'à chaque nouvelle transaction, l'utilisateur doit générer une nouvelle adresse publique.

Calculs des risques d'attaque du Bitcoin

Satoshi a identifié une menace importante : unattaquant pourrait essayer de modifier l'une de ses propres transactions pour récupérer l'argent qu'il a récemment dépensé.

Pour doubler une transaction, l'expéditeur doit la signer honnêtement pour satisfaire le destinataire tout en créant simultanément une autre chaîne, où la transaction est supprimée. Comme les nœuds suivent toujours la chaîne la plus longue, la fausse chaîne doit rattraper la chaîne honnête. Satoshi a analysé les différents scénarios et les probabilités de difficulté à chaque bloc supplémentaire, ainsi que la quasi-impossibilité d'y parvenir. 

Étant donné que le Bitcoin fonctionne avec succès depuis sa création, sans perturbation ni double dépense, nous pouvons supposer que Satoshi a fait les bons calculs. En regardant de près le logo du Bitcoin, vous verrez les mots vires in numeris, qui signifient en latin « la force dans les nombres ». 

Satoshi Nakamoto n'a jamais divulgué son identité et, un peu plus de deux ans après la publication du livre blanc sur le Bitcoin, il a cessé toute communication. En disparaissant, Satoshi a laissé le Bitcoin entre les mains de ses utilisateurs et a renforcé sa qualité décentralisée.

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