Blockchain Éléments d'explication et de vulgarisation - IFERISS
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Blockchain
Éléments d’explication et de vulgarisation
Philippe Marrast
MCF Sciences de l’information et de la communication
Phd en Informatique
CERTOP CNRS | IUT de Tarbes
Séminaire IFERISS Blockchain et Santé :
Perspectives d’applications et enjeux juridiques
12 Octobre 2018
Pourquoi s’intéresser à la blockchain aujourd’hui ? https://www.blogdumoderateur.com/cartographie-tendances-technologiques-2
Pourquoi
s’intéresser à la
blockchain
aujourd’hui ?
https://www.blogdumoderateur.com/cartographie-tendances-technologiques-2
1991 :Initialement un système d’horodatage et de
certification de documents (Stuart Haber and Stornetta )
1995 : Le NY Times met en place la première blockchain
qui est toujours active et qui est la plus longue de
l’histoire (logiciel surety)
1994-2005 : Nick Szabo développe les concepts de base,
et lance Bitgold, précurseur de Bitcoin
2009: Satoshi Nakamoto (Szabo ou un collectif ou un
Histoire de la inconnu) publie un article qui pose les bases de Bitcoin
2013-2015 : Vitalik Buterin va développer Ethereum qui
blockchain est à la fois une monnaie cryptographique et une
plateforme applicative distribuée.
L’air du temps: le croisement big-data (cloud),
blockchain (intégrité référentielle) et IA (deep learning,
machine learning): Deep Brain Chain, Cortex Virtual
Machine,…
https://www.hbrfrance.fr/chroniques-experts/2018/05/20131-breve-histoire-de-blockchain/
https://dzone.com/articles/an-introduction-to-ethereum-and-smart-contracts-bi
https://motherboard.vice.com/en_us/article/j5nzx4/what-was-the-first-blockchain
https://
www.lemonde.fr/big-browser/article/2018/09/01/la-premiere-blockchain-de-l-histoire-date-de-1995-et-elle-est-imprimee-sur-papier_5349082_4832693.html
https://www.anf.es/pdf/Haber_Stornetta.pdf
https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2FBF00196791.pdf
1991 :Initialement un système d’horodatage et de
certification de documents (Stuart Haber and Stornetta )
1995 : Le NY Times met en place la première blockchain
qui est toujours active et qui est la plus longue de
l’histoire (logiciel surety)
1994-2005 : Nick Szabo développe les concepts de base,
et lance Bitgold, précurseur de Bitcoin
2009: Satoshi Nakamoto (Szabo ou un collectif ou un
Histoire de la inconnu) publie un article qui pose les bases de Bitcoin
2013-2015 : Vitalik Buterin va développer Ethereum qui
blockchain est à la fois une monnaie cryptographique et une
plateforme applicative distribuée.
L’air du temps: le croisement big-data (cloud),
blockchain (intégrité référentielle) et IA (deep learning,
machine learning): Deep Brain Chain, Cortex Virtual
Machine,…
Secteur banque & finance
Portefeuilles électroniques
Transaction entre particuliers, professionnels & entre
banques
Certification de documents
Domaines Permis de conduire, état civil, diplômes
Protection des droits d’auteurs, protection
d’utilisation de industrielle
Logistique et distribution
la blockchain Suivi du transport
Sécurité et traçabilité alimentaire (couplage avec
IOT)
Santé
Applications encore très peu développées
http://www.bortzmeyer.org/a-quoi-sert-blockchain.html
Principes de fonctionnement
de la blockchain
Fonctionnement Les blocs peuvent contenir différents types de données:
- Des enregistrement de transactions (Bitcoin)
de la blockchain: - Des images
- Du texte
Le bloc - Des applications
- …
- Les données peuvent être chiffrées ou non
Les en têtes sont des données techniques (horodatage, propriétaire
signature électronique, chainage, …)
http://www.mbadmb.com/2016/12/27/blockchain-isu2/
Fonctionnement Chaque bloc est « chainé » au précédent
de la blockchain: Le chainage se fait à l’aide de la signature numérique de
chaque bloc qui est transmise au suivant : le « Hash »
La chaine Le Hash est la signature électronique sur 256 bits du bloc.
https://blockgeeks.com/guides/what-is-hashing/
Fonctionnement Le Hash est la signature électronique sur 256 bits du bloc.
de la blockchain: Obtenu grâce à un algorithme de chiffrement
asymétrique (SHA 256, Keccak-256)
- Algorithme:
La chaine - Déterministe, rapide,
- irréversible, anti-collision
DataX HashX
Chaque bloc contient la signature du bloc précédent
et la sienne DataX|k
Une blockchain est donc une liste liée d’éléments,
extensible, et résistante à la contrefaçon des blocs
par revérification des hash des blocs. DataY HashY???
??? Réseau point à point ???
Fonctionnement de ???
??? ???
la blockchain:
Distribution de la
chaine Chacun dans le réseau (privé ou public) est représenté par
une adresse
La chaine est copiée ou mise à jour sur toutes les machines du
réseau point à point (tout le monde « directement » connecté
à tout le monde)
- Permet une résistance aux pannes/pertes/effacements
- Permet de garantir l’intégrité de toute la chaine
Þ Mécanisme de consensus
Þ Fonction d’autorité et de « notaire » distribuée8
Fonctionnement de Pour ajouter un nouveau bloc à la chaine, un défi est
lancé aux « mineurs »:
la blockchain: L’ajout Défi: Trouver la valeur qui rajoutée au bloc permet de
trouver un hash qui commence par une série de 0 (Nonce)
d’un bloc, le minage La validation d’un bloc nécessite un travail calculatoire
important (environ 10 minutes sur bitcoin) => calcul de la
« preuve de travail » et génère une récompense pour le
mineur gagnant
Plusieurs blocs peuvent être envoyés simultanément au
réseau pour validation
Le bloc avec la PdT qui arrive en 1 er est rajouté à la chaine
La nouvelle chaine est validée par le reste du réseau puis
diffusée à tous les nœuds du bloc
https://anders.com/blockchain/block.html8
Fonctionnement de Pour ajouter un nouveau bloc à la chaine, un défi est
lancé aux « mineurs »:
la blockchain: L’ajout Défi: Trouver la valeur qui rajoutée au bloc permet de
trouver un hash qui commence par une série de 0 (Nonce)
d’un bloc, le minage La validation d’un bloc nécessite un travail calculatoire
important (environ 10 minutes sur bitcoin) => calcul de la
« preuve de travail » et génère une récompense pour le
mineur gagnant
Plusieurs blocs peuvent être envoyés simultanément au
réseau pour validation
Le bloc avec la PdT qui arrive en 1 er est rajouté à la chaine
La nouvelle chaine est validée par le reste du réseau puis
diffusée à tous les nœuds du bloc
Le « nonce » : Actuellement à 32 zéros successifs sur bitcoin soit de 1 à 2^ 32 calculs
nécessaires pour relever le défi et gagner de la monnaie virtuelle (la difficulté est
augmentée pour rester autour de 10 minutes)https://anders.com/blockchain/block.htmlRéseau point à point
Fonctionnement de
la blockchain: L’ajout
• Il existe donc 2 types de nœuds: les utilisateurs et les
d’un bloc, le minage mineurs
qui ont une copie locale de tout ou partie de la chaine
• Plusieurs mineurs travaillent en parallèle à trouver la PdT
(preuve de travail) et à créer de nouveaux blocs (pour
essayer de gagner de l’argent)
• Lorsqu’un mineur a résolu la PdT, il diffuse le bloc pour
validation
• Problème: Dans le même temps, un autre mineur peut
résoudre un autre bloc et le diffuser à une autre partie du
https://bitcoin.fr/nicehash-attaquer-une-blockchain/
réseau qui le valide aussiFonctionnement de
la blockchain: Le
consensus, l’attaque • Dans ce genre de conflit, c’est la branche de la chaine la
des 51% plus longue qui est retenue, l’autre finit par être supprimée
par le réseau (blocs orphelins)
• Si la chaine qui est créée est une tentative de piratage
• il faut que le système qui détourne la chaine soit plus
puissant que tout le reste du réseau pour continuer à
miner de nouveaux blocs dans la branche de la chaine
piratée plus vite que la chaine principale (au moins 51%
de la puissance de calcul donc)
https://bitcoin.fr/nicehash-attaquer-une-blockchain/Chaine principale
Blocs orphelins
Chaine piratée
Bloc de genèse
Fonctionnement de
la blockchain: Le
consensus, l’attaque • Dans ce genre de conflit, c’est la branche de la chaine la
des 51% plus longue qui est retenue, l’autre finit par être supprimée
par le réseau (blocs orphelins)
• Si la chaine qui est créée est une tentative de piratage
• il faut que le système qui détourne la chaine soit plus
puissant que tout le reste du réseau pour continuer à
miner de nouveaux blocs dans la branche de la chaine
piratée plus vite que la chaine principale (au moins 51%
de la puissance de calcul donc)
https://bitcoin.fr/nicehash-attaquer-une-blockchain/ Le travail pour miner un nouveau bloc (bitcoin) est
extrêmement couteux en puissance
Consommation électrique (fermes de minage)
La résolution des défis est impossible d’accès à un
particulier => centralisation du minage (pools)
Fonctionnement de
la blockchain: Les
mécanismes de
consensus
https://digiconomist.net/bitcoin-energy-consumption
https://www.buybitcoinworldwide.com/fr/minage/pools/
https://medium.com/@ Le travail pour miner un nouveau bloc (bitcoin) est
extrêmement couteux en puissance
Consommation électrique (fermes de minage)
La résolution des défis est impossible d’accès à un
particulier => centralisation du minage (pools)
Différentes méthodes de consensus:
Fonctionnement de Preuve de travail (bitcoin, ethereum) : robuste, mais
lent et coûteux
la blockchain: Les Généraux byzantins (hyperledger, ripple, stellar):
nœuds de confiance dédiés (généraux) qui valident les
mécanismes de nouveaux blocs
La preuve de participation (Ethereum bientôt,
consensus peercoin): Le calcul est simplifié et le vote est donné
aux utilisateurs qui participent le plus au réseau
(argent possédé, activité, degré de confiance) =>
autre biais qui mène à une centralisation
La preuve de participation déléguée: idem sauf qu’on
forme par vote un pool de miners qui se partagent la
récompense Le travail pour miner un nouveau bloc (bitcoin) est
extrêmement couteux en puissance
Consommation électrique (fermes de minage)
La résolution des défis est impossible d’accès à un
particulier => centralisation du minage (pools)
Fonctionnement de
la blockchain: Les
mécanismes de
consensus Le travail pour miner un nouveau bloc (bitcoin) est
Fonctionnement de extrêmement couteux en puissance
la blockchain: Les Consommation électrique (fermes de minage)
La résolution des défis est impossible d’accès à un
mécanismes de particulier => centralisation du minage (pools)
consensus
https://digiconomist.net/bitcoin-energy-consumption
https://www.buybitcoinworldwide.com/fr/minage/pools/
https://medium.com/@ Le travail pour miner un nouveau bloc (bitcoin) est
extrêmement couteux en puissance
Consommation électrique (fermes de minage)
La résolution des défis est impossible d’accès à un
particulier => centralisation du minage (pools)
Différentes méthodes de consensus:
Fonctionnement de Preuve de travail (bitcoin, ethereum) : robuste, mais
lent et coûteux
la blockchain: Les Généraux byzantins (hyperledger, ripple, stellar):
nœuds de confiance dédiés (généraux) qui valident les
mécanismes de nouveaux blocs
La preuve de participation (Ethereum bientôt,
consensus peercoin): Le calcul est simplifié et le vote est donné
aux utilisateurs qui participent le plus au réseau
(argent possédé, activité, degré de confiance) =>
autre biais qui mène à une centralisation
La preuve de participation déléguée: idem sauf qu’on
forme par vote un pool de miners qui se partagent la
récompense Différentes méthodes de consensus:
Preuve de travail (bitcoin, ethereum) : robuste, mais
lent et coûteux
Généraux byzantins (hyperledger, ripple, stellar):
nœuds de confiance dédiés (généraux) qui valident
Fonctionnement de les nouveaux blocs
La preuve de participation (Ethereum bientôt,
la blockchain: Les peercoin): Le calcul est simplifié et le vote est donné
aux utilisateurs qui participent le plus au réseau
mécanismes de (argent possédé, activité, degré de confiance) =>
autre biais qui mène à une centralisation
consensus La preuve de participation déléguée: idem sauf
qu’on forme par vote un pool de miners qui se
partagent la récompenseLes applications en blockchain :
« smart » contracts
et applications décentralisées D-AppsRéseau point à point
Les applications en
blockchain : « smart »
« Smart » Contracts : Terme proposé par Nick Szabo en 1994
contracts et applications Des adresses dans le réseau sont en fait des programmes autonomes
décentralisées qui peuvent lire et écrire dans la blockchain
Ils exécutent automatiquement des actions conditionnelles en
fonction de règles inscrites dans la blockchain (code is law) et si les
conditions nécessaires (triggers) sont réunies pour pouvoir les
exécuter.
Ex: assurance pour un retard de vol d’avion, airbnb
Leurs transactions et leur fonctionnement sont soumis aux mêmes
règles de transparence, de contrôle et d’irréversibilité que les autres
https:// hôtes du réseau
www.niceideas.ch/roller2/badtrash/en Les D-Apps s’appuient sur les « smart » contracts pour permettre
try/blockchain-2-0-from-bitcoin de développer des fonctionnalités plus élaborées sur le réseauD-Apps – Un
marché encore
émergent mais très
dynamique
https://www.stateofthedapps.com/rankingsD-Apps – Un
marché encore
émergent mais très
dynamique
https://journalducoin.com/altcoins/smith-crown-bear-market-crypto/ Les dérives de l’Internet d’aujourd’hui
Sécurité: virus, phishing, piratage
Gouvernance: peu d’acteurs, surtout privés et qui font
commerce de nos données
Centralisation des transactions
Données personnelles: qui sont mal protégées et qui
sont exploitées aux depends de l’utilisateur
Les potentialités de la technologie Blockchain
Les arguments L’intégrité des données
Décentralisation de la donnée, de la décision, de la
des promoteurs transaction, du calcul
La monnaie sans contrôle centralisé, le paiement sans
intermédiaire
de la blockchain Bitcoin, Ether, Wei,…
Rapidité des transactions
Frais très limités
La sécurité des données personnelles
Coffres forts numériques
Échanges sans tiers de médiation
Monétisation
https://medium.com/@
cyrilpaglino/blockchain-protocoles-d%C3%A9centralis%C3%A9s-et-crypto-actifs-ou-la-plus-gra
nde-r%C3%A9volution-technologique-72cc9599a32d Le risque de piratage et d’attaque des 51%
En 2018: Bitcoin Gold, MonaCoin et Verge ont été attaquées
pour un détournement de 20M$
En 2018: 264 000 comptes utilisateurs hackés sur Atlas
Quantum (Données personnelles + Coins)
Si les « grosses » blockchains sont difficiles à hacker, les smart
contracts peuvent contenir des bugs
ICO (Initial Coin Offering: levée de fond) frauduleuses: 80%
Les arguments en 2017 pour 1,3 Mdr$
des détracteurs Le propre des fermes de minage est de « cracker » des
données chiffrées
ou des sceptiques Le détournement de la puissance de calcul du réseau: une
application de loterie a utilisé près de 30% de la puissance
d’ethereum
« Hard fork » : « modification » dure du réseau
Contrairement à l’immuabilité théorique, on peut modifier les
règles (et parfois l’histoire) d’une blockchain moyennant un
certain consensus
Pas de standard internationaux, les solutions sont toujours
« propriétaires » Supply chain et logistique (traçabilité)
Assurances (contrats)
Services publics (immuabilité, certification)
Vote électronique (immuabilité de l’info, contrats)
Smartphone blockchain (une arlésienne), navigateurs
web
Uberiser l’uberisation des services: vendre un service
Applications directement de particulier à particulier sans
intermédiaire
concrètes De grands acteurs du numérique et des services sont
positionnés:
IBM Food trust
https://siecledigital.fr/2018/08/08/le-vote-electoral-sur-smartphone-va
-debuter-aux-etats-unis
Google, Microsoft, Amazon => frameworks
/ Llyods, Allianz, Axa
http://
www.e-marketing.fr/Thematique/retail-1095/Breves/Blockchain-techno …
logie-qui-bouleverser-ecosysteme-supply-chain-331424.htm
http://www.tom.travel/2018/08/30/grace-a-blockchain-beenest-veut-dev
enir-reference-de-lhebergement-alternatif/
https://blockchainfrance.net/2016/02/17/assurances-et-blockchain/
https Le même discours que celui des promoteurs de la blockchain est tenu
La vision actuelle de la blockchain dans le système d’information et
d’aide à la décision
La blockchain en
santé: Encore au
stade expérimental
https://www.forbes.com/sites/robertpearl/2018/04/
10/blockchain-bitcoin-ehr/#
5ad0ac9979e7
https://
hitinfrastructure.com/news/healthcare-blockchain
-standards-support-collaborative-development
http://
blockchainpartner.fr/wp-content/uploads/2017/06
/Sant%C3%A9-Industrie-Pharmaceutique-Blockchain La blockchain est une base de données
Distribuée entre tous les utilisateurs du réseau
Les données et les transactions qu’elle contient sont
historisées et archivées
Certifiée par l’ensemble du réseau
Dans laquelle l’information est non répudiable
Trois enjeux centraux:
L’intégrité de l’information
Synthèse L’économie du minage
Les intermédiaires des plateformes technologiques
Si la technologie bitcoin est mature, le blockchain
doit encore faire ses preuves
Pourtant une réelle dynamique économique
De nombreux domaines concernés
Des acteurs majeurs qui se positionnent La blockchain rejoue le débat de l’innovation
technologique en le déplaçant vers une formalisation
potentiellement très contraignante (de l’histoire, du
sens, de la valeur, de la décision, des règles)
Moralisation implicite de la blockchain qui inscrit une
vision unique et autoritaire de l’état d’un monde linéarisé
et basé sur des règles
En parallèle, c’est la première information minée qui
fabrique l’histoire collective => compétition pour l’histoire
Conclusion Ces technologies quoique ouvertes et explicites restent
pourtant difficiles à saisir et à cerner
Des parallèles possibles entre blockchain et l’histoire de
l’internet et du web
Un travail important est à faire pour mesurer la portée
et les conséquences de ces nouvelles technologies en
matière d’ISSMerci de votre attention
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