Blockchain : qu'est ce que c'est, comment ça marche et quels usages dans l'avenir ?

Blockchain

Qu'est ce que c'est, comment ça marche

et quels usages ?

Stéphane Traumathttp://about.me/straumat

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● La promesse du blockchain : remplacer les tiers de confiance.

● Blockchain étape 1 : Gestion des actifs, l’exemple de Bitcoin.

● Blockchain étape 2 : Gestion des contrats, l’exemple d’Ethereum.

● Blockchain étape 3 : Gestion des agents économiques autonomes.

● Questions ?

Plan de la présentation

Qui suis-je ?● Dirigeant de Scub, une entreprise de service numérique spécialisée dans les méthodologies

agiles et les technologies Java, Cloud, Mobile & Big Data.

● Dirigeant de Square Solutions, un éditeur de logiciels qui propose une solution de gestion de la relation client dédiée au monde de l'assurance.

● Dirigeant de Blockchain Inspector. un éditeur de logiciels qui propose une solution de monitoring de blockchains utilisant l'intelligence artificielle.

● Cofondateur de Oak Invest, société de conseil et d'investissement spécialisée dans les nouvelles technologies.

● Conférencier sur des sujets comme l'industrialisation du développement logiciel, le cloud computing, le web sémantique, le Big Data ou le bitcoin. j'ai aussi écrit un livre sur le serveur d'applications J2EE JOnAS.

● Vice Président du SPN, un cluster regroupant les entreprises TIC de la région Poitou Charentes (Président en 2010 et 2011).

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● Questions ?


La promesse du blockchain

La blockchain est une technologie qui permet de gérer un registre infalsifiable sans organe central de contrôle.

Avec la blockchain, la confiance est établie par des pairset non plus par des tiers.

Elle permet de réaliser des transactions sans avoir à passer par des intermédiaires.





● Questions ?


Les caractéristiques du bitcoin

Une citation de Milton Friedman

“Une chose qui manque est un système de paiement sécurisé qui permettra de transférer des fonds d’une personne A à une personne B sans qu’ils se connaissent.

De la même façon que je vous tends un billet de 20$.”

C’est exactement, ça, Bitcoin est une sorte de porte monnaie avec un système de téléportation.

Les promesses du bitcoin● Première devise monétaire électronique décentralisée.

● Transactions quasi instantanées de personnes à personnes.

● Aucun ou peu de frais.

● Pas de notions de pays, de conditions préalables ou de limites arbitraires.

● Votre “compte” ne peut être bloqué ou confisqué.

● Relatif Anonymat.

L’arrivée de l’emailAvant l’email, avec la poste

● La poste doit connaître le destinataire et vous devez suivre les processus établis.

● Frais “importants” et variables en fonction de la destination.

● Le transport du courrier peut prendre un temps variable en fonction de la destination.

● Tous les individus ne sont pas accessibles via ce système.

Avec l’email

● Le destinataire a juste besoin d’avoir une adresse email.

● Le coût d’envoi d’un email est proche de zéro.

● L’envoi et la réception sont quasi instantanés.

● Toute personne ayant un accès à internet peut recevoir un email.

L’arrivée du BitcoinAvant le bitcoin, avec le système bancaire

● Il faut que vous soyez enregistré auprès d’une banque qui va vous octroyer votre “adresse” (IBAN).

● Vous devez utiliser les normes du système bancaire.

● Il peut y avoir des frais en fonction des banques et en fonction des pays où vous envoyez de l’argent.

● Un virement peut prendre un temps très variable, surtout si vous le faites vers l’étranger.

● La moitié de la population mondiale n'a pas accès à un compte bancaire.

Avec le bitcoin

● Vous pouvez vous même créer un “compte” pour recevoir/envoyer des bitcoins sans avoir besoin de faire appel à une autorité centrale et sans conditions préalables.

● Vous pouvez envoyer instantanément des bitcoins à n’importe qui, peu importe où il se trouve et pour un coût proche de zéro.

● Toute personne ayant un accès à internet peut se créer un “compte”, ça ne coûte rien, c’est instantané et vous n’avez pas à vous enregistrer auprès de qui que ce soit.

Prenons un cas concret

Notre scénario

L’entreprise BitcoinDistrib décide de créer des distributeurs de boissons qui acceptent le bitcoin.

Nous allons voir :

● Comment elle se crée un “compte” bitcoin.● Comment elle achète ses premiers bitcoins.● Comment elle reçoit son premier paiement.

Avant de poursuivre, deux choses à savoir...

Première chose : Bitcoin fonctionne en P2P

Le réseau Bitcoin est un réseau de machines en peer to peer (P2P), ce qui signifie que toutes les machines qui y participent ne sont pas plus importantes

les unes que les autres.

Deuxième chose : la blockchain est un registre public

Le réseau Bitcoin maintient un fichier qui est un registre global de toutes les transactions : La blockchain.

Ce fichier permet à tout le monde de savoir qui a combien de bitcoins mais le “qui” n’est pas relié à une personne physique ou morale !

Exemple

Reprenons

Étape 1 : on se crée un “compte”

Étape 1 : Se créer un “compte”

Bitcoin utilise le principe de signature électronique pour s’assurer que seul le propriétaire des bitcoins peut les dépenser.

La clé privéeLa clé privée est un nombre choisi au hasard qui vous permet de signer des transactions sur les bitcoins qui vous appartiennent.

Exemple : 91149ee24f1ee9a6f42c3dd64c2287781c8c57a6e8e929c80976e586d5322a3d

La clé privée est un peu comme votre signature sur un chèque.

La clé publiqueLa clé publique est calculée à partir de la clé privée et elle permet de générer des adresses bitcoin.

Exemple : 042c6b7e6da7633c8f226891cc7fa8e5ec84f8eacc792a46786efc869a408d29539a5e6f8de3f71c0014e8ea71691c7b41f45c083a074fef7ab5c321753ba2b3fe

La clé publique est un peu comme votre numéro de compte.

L’adresse bitcoinLes adresses bitcoin sont des adresses générées qui correspondent à votre clé publique. C’est à ces adresses que l’on peut vous envoyer des bitcoins et vous pouvez en créer autant que vous voulez.

Exemple : 13mtgVARiB1HiRyCHnKTi6rEwyje5TYKBW

Les adresses correspondent au champs “à l’ordre de” sur les chèques ou une adresse email.

C’est finiLa première étape est terminée, trois points importants :

● On a tout ce qu’il faut pour commencer à recevoir et envoyer des bitcoins.● Tout ceci est géré de manière automatique par les logiciels du marché.● Si vous perdez la clé privée, vous ne pourrez pas retrouver vos bitcoins.

Étape 2 : on achète des bitcoins

Étape 2 : on achète des bitcoinsIl existe deux façons d’obtenir des bitcoins :

● En fabriquer.● En obtenir auprès d’un tiers qui en possède.

Achat de bitcoinsPour en acheter, BitcoinDistrib va s’adresser à quelqu’un qui en possède et lui donner son adresse bitcoin : 13mtgVARiB1HiRyCHnKTi6rEwyje5TYKBW

Il existe plein de vendeurs :

● Coinbase (plateforme en ligne).● La maison du bitcoin (accueil physique).● Des connaissances.● Ou pour notre exemple, une plateforme fictive : BTSeller.

Comment cela va se passer ?1. BTSeller, avec le logiciel de son choix, va créer une transaction avec le

montant à transférer et votre adresse bitcoin comme destinataire.2. BTSeller va utiliser sa clé privée pour signer la transaction.3. BTSeller transmet cette transaction à l’un des noeuds du réseau bitcoin.4. Ce noeud va vérifier que la signature de la transaction est conforme.5. Ce noeud va vérifier auprès du registre global des transactions

(blockchain) que le montant transféré est bien inférieur ou égal au montant dont BTSeller dispose.

6. Ce noeud va ensuite propager la transaction à trois autres noeuds (qui feront les mêmes vérifications) et ainsi de suite jusqu’à ce que tout le réseau soit au courant.

7. BitcoinDistrib pourra, avec le logiciel de son choix, vérifier que le bitcoin a bien été transféré à son adresse (cela prendra à peine quelques secondes).

Étape 3 : on reçoit des bitcoins

Étape 3 : recevoir son premier paiementPour son distributeur de boisson d’Angoulême, il va créer une adresse bitcoin spécifique.

Il va ensuite encoder cette adresse, avec le montant à régler dans un QRCode qu’il va coller sur la machine.

Étape 3 : recevoir son premier paiementPour payer, un client aura juste besoin de lancer une application sur son téléphone et de photographier le QRCode.

Étape 3 : recevoir son premier paiement

Quatres points à noter● Contrairement aux cartes bancaires, ni le vendeur, ni l’acheteur n’ont

besoin de fournir des informations confidentielles.

● Les machines du vendeur et de l’acheteur n’ont pas besoin de communiquer directement.

● La transaction ne peut être “interceptée” car modifier la transaction détruirait la signature.

● Tout ce que nous avons vu peut être fait en quelques minutes.

Entrons dans le détail : les composants du système

Clé privée, clé publique et adresse

La cryptographie asymétrique

Bitcoin utilise la cryptographie asymétrique (ou cryptographie à clé publique) pour créer une paire de clés (l’une publique et l’autre privée) qui va permettre

l’accès aux Bitcoins.


Le principe :

● La clé publique permet de coder un message.● La clé privée permet de décoder ce même message.



La cryptographie asymétriqueOn peut aussi utiliser le système à l’inverse pour signer numériquement :

● On utilise la clé privée pour signer le contenu d’une transaction.

● Tous les utilisateurs qui possèdent la clé publique pourront vérifier que le message a bien été envoyé par la bonne personne.

Résumé

● La clé privée vous permet d’encoder des transactions.

● L’adresse bitcoin permet à n’importe qui de vous envoyer des bitcoins en mettant l’adresse comme destinataire de la transaction.

Les transactions

Les transactions

Les transactions représentent les transferts de Bitcoinsentre les participants du système.

On peut faire l’analogie avec un chèque.

Les transactions : cycle de vie● La transaction est créée (un simple fichier).

● Elle est signée par l’auteur.

● Elle est transmise au réseau.

● Elle est validée et distribuée à tous les noeuds.

● Elle est enfin ajoutée au registre global des transactions.

Les transactions : contenuContenu (simplifié) d’une transaction :

● L’adresse bitcoin du destinataire.● Le nombre de bitcoin.● A partir de quelles transactions précédentes sont pris les bitcoins à

envoyer.

Le tout est signé avec la clé privée !

Les transactions : l’envoi au réseau

Contrairement à un paiement par carte de crédit, une transaction bitcoin ne contient aucune information sensible.

On peut donc l’envoyer sans risque à n’importe quel nœud Bitcoin.

Le réseau d’ordinateurs

Le réseau d’ordinateurs

Le réseau Bitcoin est un réseau de machines en peer to peer (P2P), comme Napster à l’époque ou Bittorrent aujourd’hui, ce qui signifie que toutes les

machines qui y participent (y compris la vôtre) ne sont pas plus spéciales les unes que les autres.

Il n’y a donc pas de serveur central, pas d’autorité et pas de hiérarchie.

Ce qui rend le réseau virtuellement indestructible et incontrôlable.

Le hachage

Le hachage

Un algorithme de hachage prend n’importe quelle donnée de “n’importe quelle taille” en entrée et produit une chaîne de caractère “unique” qui fera toujours la même taille et qui sera une sorte d’empreinte de vos données

d’entrées.

Si un seul caractère de votre texte est changé, le hachage va complètement changer.

Exemple“Je m’appelle Stéphane Traumat”

Devient

607af60dbf07e5c08d985e2c794624b8c05b77a5235c8071e0243baeb547906b

“Je m’appelle Stéphane Traumat!”

Devient

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A quoi cela sert il ?

Les fonctions de hachage permettent de vérifier très rapidement si un contenu, quelque soit sa taille, a été modifié.

La blockchain

La blockchain

La blockchain est le registre global de toutes les transactions qui ont eu lieu depuis la création de Bitcoin.

On peut se le représenter comme un fichier dans lequel s’empile, les uns sur les autres, des groupes de transactions validées (appelés blocs).

La blockchain● Chaque bloc de transactions est identifié par un hash calculé qui

représente son contenu.

● Chaque bloc sert de fondation au bloc suivant car il référence dans son entête le hash de son père.

● Si vous changez le contenu d’un ancien bloc, il vous faudrait recalculer tous les blocs qui se trouvent au dessus de lui.

La blockchain

Le minage

Le minage

Le minage (mining) est le processus qui sécurise le système et rend la blockchain infalsifiable.

En contrepartie de ce travail, les mineurs se voient octroyer de la monnaie créée pour l’occasion (en plus des frais inclus dans chaque transaction).

Exemples de mineurs

La problématique

La problématique à traiter est la suivante :

Comment mettre d’accord un réseau d’inconnus sur une vérité universelle en sachant que, dans un réseau d’inconnus, on ne peut faire confiance à personne ?

Il va falloir faire en sorte qu’une machine qui lise le solde d’un compte dans la blockchain ait confiance en son contenu… sans pouvoir demander à une

autorité centrale.

Une vue d’ensemble● Chaque noeud du réseau qui fait du minage stocke les transactions qui

sont arrivées depuis l’ajout du dernier block au blockchain.

● Dès qu’un block est validé et ajouté (environ toutes les 10 minutes), chaque noeud de minage va essayer de créer un nouveau bloc avec les transactions en attente. Ce bloc, pour être accepté par les autres, devra contenir la solution à un problème. Ce qui nécessite d’essayer beaucoup de combinaisons.

● Le premier noeud qui réussit à résoudre le problème va envoyer son block aux autres et va remporter les 25 bitcoins plus les frais de transactions !

Création d’un blocLa règle du jeu pour tous les mineurs est simple :

● Vous prenez le contenu de toutes les transactions et vous le mettez dans un bloc.

● Dans ce bloc, vous n’avez le droit de faire varier que la valeur d’une variable appelée “Nonce”.

● Sur le contenu du bloc (avec la variable “Nonce”), vous utilisez la fonction de hachage SHA-256.

● Le premier qui a trouvé la valeur de “Nonce” pour laquelle le hachage commence par un certain nombre de zéro a gagné !

Ce qui va se passer chez tout le mondeCe qui va se passer est au final assez simple :

● Notre nœud de minage va mettre la valeur “1” dans le champs “Nonce”, puis va concaténer tous les autres champs et calculer la valeur sha256 de l’ensemble de cette chaîne.

● Si le résultat ne commence pas par le bon nombre de “0”, il va mettre la valeur “2” dans le champ “Nonce”, concaténer tous les champs, calculer la valeur sha-256 et vérifier si le résultat commence par cinq “0”

● Ainsi de suite jusqu’à ce que quelqu’un dans le réseau bitcoin y arrive.

Quand le bloc est créé

C’est donc une compétition mondiale entre des milliers de machines qui effectuent des calculs “complexes” afin de trouver une valeur particulière à

partir des données du nouveau bloc à valider.

Lorsqu’un nœud a trouvé la valeur de “Nonce” qui convient pour en faire un bloc valide, il transmet le bloc aux autres membres du réseau qui vont le vérifier et le transmettre aux autres et ainsi de suite jusqu’à ce que tout le

réseau le reçoive et l’ajoute au blockchain.

Les faiblesses

Les faiblesses● Bitcoin n'est pas l'incarnation de l'autorité d'un État, d'une banque ou

d'une entreprise. Sa valeur est donc très liée à la valeur perçue par ses utilisateurs.

● Monnaie déflationniste car limitée à 21 millions de bitcoins.

● Aucun système de recours (perte, vol…).

● Représente un attrait fort pour les activités illégales bien que cela soit assez faux.

Quelques rappels sur la monnaieLa monnaie est définie par trois fonctions principales :

● Intermédiaire dans les échanges : La monnaie est un instrument qui doit permettre d’échanger des biens ou services. L’idée est d’éviter la contrainte principale du troc : “la coïncidence des besoins”.

● Réserve de valeur : Les échanges “monnaies” contre “biens”, “services” ou “autres devises” ne sont pas forcément simultanés.

● Unité de compte : L’unité de compte est un moyen standardisé d’expression de la valeur des choses.

Rien dans cette définition “acceptée de tous”, n’implique que la monnaie soit contrôlée par un État ou un organisme comme la banque centrale européenne.

Conclusion

La technologie blockchain apporte pour la première fois une solution à un problème que l’humanité a toujours résolu par l’administration.

Pour la première fois, on peut transférer un titre de propriété digital à un autre utilisateur de manière simple, sécurisée, connue de tous et non

répudiable.

Nous pourrions voir l’avènement de systèmes qui gèrent des transactions (humain / humain, humain / machine ou machine / machine) et qui pourront

remplacer certaines structures humaines existantes (banques, notaires, cadastres…).





● Questions ?


Qu’est ce qu’un contrat

Un contrat est un agrément entre plusieurs parties sur le fait de faire ou de ne pas faire quelque chose en échange de quelque chose d’autre.

Chaque partie doit avoir confiance dans le fait que chacune des parties va remplir ses obligations.

La blockchain permet ce genre d’agrément mais elle enlève le besoin de confiance entre les parties.

Les smarts contracts

Aujourd’hui, les contrats “s’exécutent” dans des programmes qui se trouvent sur des serveurs centralisés (banques, assurances, mutuelles…). Si un contrat

est déployé sur un serveur centralisé, alors une panne, une faillite ou une attaque peuvent bloquer son exécution.

Un smart contract (ou contrat autonome) est un programme qui s'exécute sans qu’un tiers puisse l'empêcher ou le modifier.

Ethereum

Bitcoin ne gère que des contrats extrêmement simple.

Vitalik Buterin, après avoir contribué aux projets Bitcoin, Name Coin et Colored Coin a construit une blockchain spécifiquement “orientée contrat” :

Ethereum.

Comment cela fonctionne

De la même façon que les bitcoins sont “stockés” la blockchain bitcoin, les programmes (contrats) que l’on va écrire vont être stockés sur la blockchain

ethereum et ils vont être exécutés par celui-ci.

Vous pouvez imaginer ethereum comme une sorte d’ordinateur global qui exécutera votre contrat de manière impartiale.

Exemple de contrat : météo

Exemple de contrat : météoImaginons le scénario d’un agriculteur qui veut s’assurer d’un certain niveau de pluie pendant le mois de juillet.

Aujourd’hui : Il va s’adresser à un assureur qui va prendre une commission pour assurer son risque.

Demain : il va se connecter à une place de marché où il va proposer les termes de son contrat :

● Je propose de payer une prime de X €. S’il pleut moins de Y centimètres cet été, je veux recevoir un montant de Y €.

● Les acteurs de la place de marché pourront souscrire à son contrat en versant une fraction de Y.

● L’ensemble des montants va être “séquestré” dans le contrat.● Fin juillet, le contrat va “s'exécuter” et verser l’argent en fonction du

niveau de pluie.

Exemple de contrat : météoPour réaliser ce genre de contrat, il y a besoin de quelque chose de fondamental : un Oracle.

Qu’est ce qu’un oracle ? C’est un programme qui va dire la vérité sur quelque chose aux programmes de la blockchain et ce quelqu’un doit avoir la confiance des participants au contrat.

En effet, la blockchain n’est qu’un programme qui ne peut faire confiance à personne.

Dans notre cas, Météo France ferait un bon Oracle. C’est un programme météo france qui dira au contrat “voici le temps qu’il a fait à tel date”.

ConclusionLes smarts contracts ont trois caractéristiques :

● Autonomes : Une fois lancés, ils vont se réaliser sans que les parties n’aient à interagir.

● Auto suffisants : ils peuvent lever des fonds, gérer des parts de capital, et dépenser ses fonds.

● Décentralisés : Ils ne sont pas sur un serveur et sont inarrêtables.





● Questions ?


Les agents économiques autonomes

Les agents économiques autonomes

Les DAO (organisations autonomes), DAC (entreprises décentralisées), et DAS (sociétés décentralisées) sont de nouveaux concepts que l’on peut imaginer

grâce à la technologie Blockchain.

Exemple DAOUne DAO (Decentralized Autonomous Organization) est une organisation fonctionnant grâce à un programme informatique qui fixe les règles de gouvernance à une communauté.

Ces règles sont transparentes et immuables car inscrites dans la blockchain.

Trois choses importantes :

● Une DAO ne peut pas être arrêtée ou fermée.● Aucune personne ou organisation ne peut contrôler l’entité.● Tout y est transparent et auditable.

Exemple du projet The DAOThe DAO est un smart contract qui a pour but d'être une sorte de fond d’investissement qui permet à des actionnaires de financer des projets.

Fonctionnement simplifié :

● Le programme va lever des fonds et va distribuer des jetons en fonction des contributions.

● Le programme va lancer des appels à projets auxquels des entités vont participer.

● Les propriétaires de jetons vont voter pour financer ou pas les projets soumis.

Conclusion

Les entités autonomes vont permettre à plus de personnes de collaborer et travailler ensemble en se passant des tiers de confiance que l’on connaît

actuellement.

L’arrivée des robots, drones, intelligences artificielles pourront permettre à ces nouvelles technologies d’avoir leur propre vie et d'interagir avec d’autres

machines ou avec des humains.





● Cas d’usage : banque/finance, assurance, traçabilité, internet des objets, énergie...

● Questions ?


Questions ?




Mise en garde

Technology

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