La plupart des mécanismes utilisés dans un réseau reposant sur une blockchain existaient avant le whitepaper publié par Satoshi Nakamoto. Les réseaux de pair à pair, comme les mécanismes de Hachage Cryptographique et de cryptage de clés Asymétriques par exemple, sont connus et utilisés de longue date. La vraie révolution initiée par le Bitcoin en 2009 est la cryptoéconomie et il est primordial de bien comprendre ce concept si vous voulez saisir la vraie valeur ajoutée de la révolution blockchain.
Le but de la cryptoéconomie est de construire des protocoles solides qui pourront organiser et développer des réseaux pair-à-pair décentralisés.
Les réseaux pair-à-pair sont apparus il y a plusieurs années et vous en avez peut être déjà utilisé. "Les torrents" par exemple, très utilisés pour partager le dossier en ligne (surtout video et audio), sont des réseaux de pair-à-pair. Mais ces réseaux manquent d’efficacité, parce que si les membres téléchargent volontier les contenus qui les intéressent, ils n'ont aucun intérêt à partager le leur.
Le génie de Satoshi Nakaomoto est d’avoir créé un protocole (le protocole Bitcoin) qui prévoit de récompenser les membres du réseau pour leur participation dans l’administration du réseau (les mineurs recoivent 12,5 bitcoins par block ajouté à la blockchain). La blockchain n’est que l’outil qui permet de sécuriser et de conserver l’historique des transactions réalisées entre les membres du réseau.
Si nous reprenons l’exemple des Torrents, nous pourrions très bien imaginer que les membres les membres du réseau recoivent un certain nombre de jetons pour chaque vidéo ou musique qu’il met (légalement) à la disposition des autres membres du réseau.
Comme nous allons le voir, la notion de cryptoéconomie concerne l’incitation au développement du réseau, mais également sa sécurité.
Qu’est ce que la cryptoéconomie ?
Un réseau de Pair à Pair comme le bitcoin est une économie décentralisée et autonome qui doit être mise en oeuvre par ses membres, puisque cette fonction n'est plus déléguée à un tiers de confiance. Mais ces membres comme n'importe quels humains, sont rationels et ne passeront pas leur temps à travailler pour un réseau gratuitement. C'est la raison pour laquelle ils doivent être récompensés et c’est précisément ce que Satoshi Nakamoto a inventé.
Le mot cryptoéconomie contient deux éléments distincts: Cryptographie et Economie. La “Cryptographie” fait référence aux mécanismes techniques visant à sécuriser un réseau décentralisé et "l'Economie" est la façon dont ces mécanismes sont organisés pour inciter les membres du réseau à les mettre en oeuvre. Pour simplifier, la cryptoeconomie est l'utilisation d'argent pour sécuriser un réseau décentralisé.
Quel est le but de la Cryptoéconomie?
Le but de cryptoeconomics est de développer de manière sécurisée un réseau décentralisé basé sur un protocole. Dans cette définition il y a deux aspects différents: la sécurité (“crypto”) et le développement (“economie”).
La notion de “sécurité” signifie que le réseau décentralisé doit toujours parvenir à un consensus concernant la mise à jour de la base de données partagée (c’est à dire la blockchain), et ce même lorsqu’un certaine nombre de ses membres agit de façon contraire à l’intérêt du réseau (voir l'Attaque Générale Byzantinne ci dessous). Autrement dit, les membres du réseau doivent parvenir à un accord sur l’ordre des transactions qui doivent être ajoutées à la blockchain, pour s’assurer que les jetons (bitcoin par exemple) ne sont pas dépensés à plusieurs reprises, problème mieux connu sous le nom de “Double Dépense”.
Pour ce faire, différents mécanismes de consensus, tels que la “Preuve du Travail”, la “Preuve de l’Enjeu” ou encore la “Preuve de l’Enjeu Délégué”, peuvent être utilisés.
La notion “développement” signifie que les membres du réseau sont incités à actionner les mécanismes cryptographiques visant à mettre à jour la base de données partagée de manière sécurisée.
Comme nous l’avons évoqué dans cet article, certains réseaux de pair-à-pair préfèrent déléguer à un autre réseau, l’administration de la blockchain sur laquelle sont enregistrées les transactions réalisées entre les membres de leur réseau. C’est notamment le cas des Applications Décentralisées (Dapps) développées sur la blockchain Ethereum. Ce dernières emmettent de “Tokens” dont l’objet est d’inciter les individus à utiliser cette application. Ces “Tokens” diffèrent des “Coins” émis par les réseaux de pair-à-pair entretenant leur proper blockchain, en ce qu’il ne rémunèrent pas les membres du réseau pour les activités de minage et donc de sécurisation du réseau. Dans le cas d’Ethereum, les “Ether” sont les “Coins” qui assurent le bon fonctionnement du consensus au nom de toutes les Dapps enregistrées sur le blockchain Ethereum.
Sans rentrer dans le detail du fonctionnement de ces applications, il est important de noter que la notion de cryptoéconomie pourra avoir un sens légèrement différent selon que nous parlons d’un réseau de pair-à-pair utilisant sa propre blockchain, ou d’un réseau l’ayant délégué à un autre réseau.
Nous nous concentrons ici sur la notion de cryptoéconomie dans un réseau de pair-à-pair entretenant sa propre blockchain.
L'Attaque des Généraux Byzantins
Ce concept est essentiel pour comprendre comment les membres ostiles d’un réseau peuvent attaquer ce réseau décentralisé. Il est important de noter que l'attaque viendrait seulement de l'intérieur, c’est à dire de personne qui ont téléchargé le protocole et ont décidé de l'utiliser contre le reste du réseau.
Si plusieurs membres décident d’agir (en même temps ou non) en infraction des règles du protocole ou de les exploiter en vue de rendre impossible la mise jour de la base de données partagée et ainsi d’enregistrer de nouvelles transactions entre les membres du réseau.
Byzantine generals
L'exemple des Généraux Byzantins a été créé pour illustrer ce concept. Vous devez juste imaginer des généraux prêts à attaquer une ville. Ils sont tous placés autour de la ville et ils doivent se coordonner pour lancer une attaque. Si au moins 2/3 de l'armée n'attaque pas en même temps, ils seront dépassés par l'armée de la ville et perdront la bataille. Le général principal envoie un messager au général qui est à côté de lui pour communiquer le temps de l'attaque et demander à ce général de transmettre les informations au général suivant. Mais le problème se pose si un (ou plusieurs) general est un traître et décide de communiquer une heure différente.
L’armée des généraux correspond à un réseau decentralisé et l’heure de l’attaque à l’ajout d’une transaction. Toute la difficulté réside dans la capacité du réseau à trouver un consensus (sur l’heure de l’attaque et l’ordre d’ajout d’une transaction).
Les mécanismes cryptographiques utilisés par des réseaux décentralisés pour résoudre la question d'une attaque byzantinne sont différents selon que nous nous référons à une blockchain privée ou à une blockchain publique.
Avec une blockchain publique, le mécanisme le plus célèbre est la “Preuve du Travail”, qui a été popularisé par le bitcoin. D'autres mécanismes comme la Preuve de l’Enjeu” ou la “Preuve de l’Enjeu Délégué” sont de plus en plus adoptés.
Avec les blockchain privées, des mécanismes comme la “Practical Byzantine Fault Tolerance” (utilisée par Hyperledger par exemple) et “Federated Byzantine Agreement” (utilisé par Stellar ou Ripple) sont plus développés.
L'exemple de Bitcoin
D'une part, le protocole de Bitcoin utilise plusieurs mécanismes cryptographiques pour assurer que les utilisateurs conservent leurs bitcoins sans risque (le Cryptage de clé Asymétrique), que les transactions soient définitivement ajoutées à la blockchain (le hachage cryptographique utilisé dans le mécanisme de la Preuve du Travail) et que tout l’historique des transactions du réseau soit impossible de changer (l'Arbre de Merkle).
D'autre part, la cryptoéconomie à travers la Preuve du Travail est utilisée pour sécuriser le système parce qu'il rend toute attaque trop chère pour être conduit par l'attaquant rationnel.
Le protocole de Bitcoin le rend en effet extrêmement cher le minage du bitcoin pour éviter "l'attaque de 51 %", qui implique qu'un mineur rassemble plus de 50 % de la capacité de minage du réseau. Si un mineur venait à atteindre cette limite, il aurait la possibilité de défaire les blocs précédement ajoutés à la blockchain. Mais il est estimé que concentrer 51% des capacities de minage exigeraient USD 6 milliards de materiel informatique et consommeraient USD 4 millions en énergie chaque jour (https: // gobitcoin.io/tools/cost-51-attack/), ce qui rend toute attaque économiquement presque impossible.
C'est pourquoi nous mentionnons que le coût élevé du minage assure la sécurité du réseau. C’est aussi pourquoi ceux le coût augmentent proportionnellement au nombre des mineurs intervenant sur le réseau. Il est important de noter que "l'attaque de 51 %" n'est pas simplement théorique puisqu'un groupe de mineurs (Mining Pool) a atteint ce seuil en 2014.
Enfin le mécanisme de la Preuve du Travail est étudiée pour récompenser des mineurs pour leur participation dans le processus de consensus. Chaque mineur qui a réussi à ajouter un bloc à la blockchain reçoit 12,5 bitcoin. De cette façon les mineurs peuvent rembourser leurs investissements dans le materiel informatique, l'électricité et la bande passante.
Comme le rappel Elad Verbin : "vu d’une autre façon, Nakamoto a trouvé une solution théorique au Problème des Généraux Byzantins, en payant aux généraux un salaire tant qu'ils agissent honnêtement, mais annule ce salaire s'ils sont attrapés en essayant de tricher."
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