Qu'est-ce qui fait la force du Bitcoin ? Un scientifique cherche à le découvrir.

Visa, PayPal, Bitcoin… Ce dernier, semble-t-il, n'est pas comme les autres.

Vous pourriez penser, bien sûr. C'est unique par rapport aux institutions plus anciennes, celles qui ont été les premières à rendre la monnaie numérique possible en stockant les données de paiement dans des bases de données centralisées.

Mais ce n’est peut-être ONE façon de voir les choses.

Les informaticiens et les développeurs sont QUICK à souligner que la raison pour laquelle Bitcoin a réussi à décentraliser son système monétaire est qu'il améliore les protocoles de consensus informatiques antérieurs, un point que la professeure associée de Cornell, Elaine Shi, a souligné dans sa présentation lors de la récente Conférence de Stanford sur la sécurité de la blockchain.

Même après 30 ans de recherche, explique Shi, les protocoles de consensus classiques échouent dans certaines conditions. Mais elle estime que Bitcoin est différent car il est plus « robuste ».

Cependant, définir et expliquer mathématiquement ces différences n’est T si facile à faire.

Shi a déclaré à CoinDesk:

« Le succès du protocole est en quelque sorte en avance sur les connaissances scientifiques. »

Malgré le défi, l’universitaire semble déterminé à rattraper son retard.

Assise dans le froid après une longue journée de présentations sur la sécurité, elle a discuté avec enthousiasme des propriétés uniques du Bitcoin.

Elle a noté que d'autres recherches récentes ont cherché à développer une preuve de sécurité formelle pour Bitcoin, et que les penseurs de l'IC3 et d'ailleurs cherchent maintenant à aider à signaler les vulnérabilités potentielles et à éclairer les recherches futures sur le protocole.

Enthousiasme initial

La curiosité de Shi a été piquée pour la première fois en 2010 ou 2011 alors qu'elle travaillait pour la société de Technologies Xerox PARC à Palo Alto.

C'est alors que son ami, amateur et mineur, lui a montré lelivre blanc sur le BitcoinIls le lurent ensemble, fascinés.

« Nous avons essayé de comprendre pourquoi le Bitcoin a décollé », a-t-elle déclaré.

De son point de vue, c'était un événement majeur que la monnaie soit autant utilisée par rapport à eCash, une Technologies introduite dans le monde par le cryptographe de longue date David Chaum au milieu des années 1990.

« À l'époque, ils avaient adopté des Crypto plus sophistiquées. Mais cela n'a T suscité beaucoup d'intérêt », a-t-elle déclaré.

Elle a ajouté qu'elle était impressionnée par le fait que le Bitcoin, en revanche, a connu une adoption plus rapide et utilise une cryptographie simple : cryptage à clé publique, signatures et fonctions de hachage.

«ONEun des principaux atouts du Bitcoin a été de proposer des incitations judicieuses. Il a offert des incitations aux premiers utilisateurs. Il y a peut-être d'autres aspects positifs en termes d'incitations, qui ont peut-être contribué à son adoption et à sa popularité », a-t-elle ajouté.

Consensus endormi

Plus tard, Shi a déménagé à l'Université du Maryland, où elle a poursuivi ses recherches sur le Bitcoin , puis à Cornell. Initiative pour les cryptomonnaies et les contrats(IC3), le centre d'étude de l'université sur tout ce qui concerne la blockchain.

Sa présentation à Stanford, "Repenser le consensus à grande échelle, a présenté ses nouvelles recherches, visant à repenser le fonctionnement du Bitcoin tout en conservant ses propriétés uniques. Le résultat est sa proposition : «somnolent« modèle de consensus.

Elle a noté que lorsqu'elle demandait pourquoi les gens exploraient l'utilisation d'une blockchain plutôt qu'un protocole classique étudié depuis longtemps, comme PBFT, les gens répondaient généralement « parce que c'est plus robuste ».

C'est une idée reçue. Mais, a-t-elle souligné, d'un point de vue académique, il est difficile de définir précisément ce que signifie « robuste ».

Dans cette optique, le « consensus endormi » explore un aspect spécifique de la robustesse de Bitcoin : la participation sporadique, où les nœuds peuvent entrer et sortir du système à leur guise. Il examine également si un système peut être aussi robuste sans preuve de travail, l'algorithme qui conduit à un historique de transactions convenu.

Dans le modèle de Shi, il existe des nœuds « endormis » (qui sont hors ligne) et des nœuds « éveillés » (qui sont en ligne et actifs).

Shi a affiché des images de Blanche-Neige pour montrer chaque état et pour démontrer que les nœuds peuvent basculer entre ces deux états.

« Par exemple, lorsque le prince embrasse Blanche-Neige, elle se réveille et continue de participer », a-t-elle expliqué. « Blanche-Neige est une princesse très robuste. »

Une façon de tester la robustesse du système est de voir s’il peut parvenir à un accord lorsque 51 % des nœuds en ligne sont « honnêtes » (et n’accepteront donc pas une transaction invalide), même avec cette propriété de participation sporadique.

Les modèles classiques échouent ici. En fait, Shi est allé jusqu'à dire qu'aucun protocole classique, qu'il soit synchrone ou asynchrone, ne tient la route. Même lorsque 99 % des nœuds en ligne sont honnêtes.

Elle a conclu que le Bitcoin, comme le dit la sagesse populaire, est effectivement robuste. C'est un système opérationnel depuis huit ans, et il continue de fonctionner tant que 51 % des nœuds sont honnêtes.

Le consensus « Sleepy » s’appuie sur cette robustesse, mais réorganise le protocole d’une manière qui abandonne la preuve de travail du Bitcoin.

L’équipe de recherche a constaté que le système modifié était plus robuste à certains égards, mais avec la nouvelle construction, de nouveaux problèmes de sécurité sont également apparus.

Les travaux sont en cours ici, et Shi a déclaré que, pour l'instant, le protocole est adapté aux blockchains de consortium sur le modèle de celles publiées par Hyperledger sous Linux.

Cependant, encore une fois, il existe peut-être d’autres éléments expliquant la « robustesse » du bitcoin.

Un autre projet de Shi et IC3,FruitChains, explore la composante théorique du jeu du bitcoin, ou comment il incite les participants à agir d’une manière qui profite finalement à tout le monde.

Le résultat de la recherche est une proposition pour une « blockchain équitable », où les récompenses de bloc et les frais de transaction sont répartis de manière uniforme et où il y a moins de variations dans les récompenses.

Analyser chaque pièce individuellement pourrait conduire à quelque chose de plus grand.

« En général, nous avons besoin d’une nouvelle base scientifique pour tout cela », a déclaré Shi.

Directions inattendues

Cependant, Shi a souligné que cette recherche ne consiste pas à définir des choses uniquement par curiosité académique.

Une fois que les gens comprendront mieux les protocoles, il y aura des directions différentes, peut-être inattendues, à suivre. De manière générale, les chercheurs auront une meilleure compréhension de la manière dont les blockchains publiques peuvent être améliorées.

La preuve de travail est coûteuse, par exemple, car des ordinateurs puissants du monde entier hachent actuellement des énigmes à une vitesse vertigineuse pour sécuriser des blockchains comme Bitcoin et Ethereum. De nombreux chercheurs, notamment ceux travaillant sur la preuve d'enjeu pour Ethereum, sont essayer de développerune solution pour contourner ces demandes massives d’électricité.

Des recherches plus poussées pourraient aider à déterminer si ces efforts sont vains ou non.

De plus, Shi soutient qu’il est important de travailler à la compréhension de la sécurité du protocole et de rédiger des preuves mathématiques qui pourraient potentiellement mettre en lumière des failles cachées du protocole.

« Les gens ont développé d'excellentes intuitions, mais il reste extrêmement difficile de concevoir un protocole dont l'exactitude est prouvée. C'est crucial lorsqu'il s'agit de Cryptomonnaie, car si le protocole est défaillant, votre argent est en jeu », a-t-elle déclaré.

Un protocole « prouvablement correct », en revanche, est un ONE qui satisfait à certaines exigences mathématiques.

Elle a mentionné qu'un tel protocole pourrait aider à prévenir de futures situations similaires à celles de The DAO - le projet Ethereum qui s'est soldé par un échec.

« Il est très facile de commettre une erreur si l'on ne suit pas tout ce processus », a-t-elle déclaré. « Je pense que, tant dans le monde universitaire que dans l'industrie, ces protocoles, incluant le consensus et la cryptographie, répondent à un besoin urgent. »

Elle a également soutenu que les contrats intelligents nécessitent des protocoles de cryptographie plus avancés.

« IC3 souhaite contribuer à sécuriser ces systèmes en élaborant des protocoles et en les déployant dans le monde réel », a-t-elle ajouté.

Combiner les disciplines

Au-delà de tout cela, Shi a d’autres idées de recherche.

Un projet potentiel consiste à concevoir un langage de programmation permettant aux codeurs peu familiarisés avec la cryptographie de créer des applications plus sécurisées. Les programmeurs pourraient indiquer vaguement les propriétés de sécurité nécessaires, et le langage de programmation lui-même déciderait du protocole de consensus le plus adapté.

Pour Shi, c'est en partie la possibilité de combiner les disciplines de cette manière qui est si passionnante. Et le Bitcoin est un domaine riche en expérimentations, notamment en cryptographie, a-t-elle ajouté.

Elle a conclu :

« C’est comme une mine d’or de problèmes. »

Image du labyrinthe Bitcoinvia Shutterstock