" Comprendre la technologie de la Blockchain " - #DATELIER - Digital Aquitaine
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« Comprendre la technologie
de la Blockchain »
Le 23 Mai 2017
Chez EPSI Campus de Bordeaux
#DATELIER
Présentation CATIE Avril 2017 2
Centre de transfert Technologique
Concepts Technologies Produits
LABOs
de Entreprises
Recherche
CATIE
Transfert Technologique
o Centre de Transfert Techno. o Technologies du Numérique
o Statut associatif o Création Octobre 2014
o Développement de briques o Intégration de technologies
o Soutien o 30 permanents H2 2017
MAI 2017
33
Thèmes Technologies et Organisation
Analyse Comportementale
Intelligence Artificielle HOMA
Interactions
Homme Machines
Modélisation, Simulation Numérique
Valorisation et Intelligence des Données
Internet des Objets SIDO
Simulation Num.
Mise en œuvre et intégration de capteurs & Big data
Nouvelles Intégrations Matériel-Logiciel
Systèmes Embarqués, Distribués &
Sécurisés Solutions Electronique Ing. Fabrication &
Numériques Analogique Intégration
Réseaux de Télécommunication SONU ELAN INFI
Avril 2017 4
www.catie.fr Avril 2017 5
Agenda
• Comprendre la technologie de la Blockchain, ses opportunités
CATIE - Charles Garnier : 30’ #DATELIER
• Présentation de la plateforme Blockchain Aquitaine d’aide à la
compréhension, adoption de la technologie
CATIE - Nicolas Philippe : 30’
• « La blockchain, quelles opportunités d’innovation pour les
entreprises ? »
Adli Takkal Bataille - conférencier, consultant, auteur, membre actif
dans la sphère Bitcoin et blockchains. Fondateur et président de :
Le Coin Coin, et Le Cercle du Coin : 60’
• Partage d’expérience : Questions / Réponses : 10’
Blockchain : « The trust machine » ?
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 7
Les promesses de la blockchain
Dans un contexte de crise de confiance, la blockchain promet :
La décentralisation du tiers du confiance,
Une confiance distribuée.
La blockchain promet également :
Un système transactionnel,
Une traçabilité et non falsification des transactions,
Des opérations basées sur des protocoles
complexes,
Des contrats intelligents s’auto-excécutant.
« La blockchain fait à la transaction ce que le protocole TCP/IP a produit pour l’information » Gilles Babinet, digital
champion de la France auprès de la Commission européenne.
« Elle a le potentiel d’une révolution. Ce n’est pas une technologie de plus, c’est une technologie d’architecture, que les gens
utiliseront sans le savoir » Alexandre Stachtchenko, cofondateur de la start-up Blockchain France.
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 8
Les applications
Pourquoi utiliser la blockchain ?
Diminuer les coûts de traitement,
Combattre la contrefaçon,
Remplacer les tiers de confiance,
Gérer la preuve,
Réduire les risques de pertes d’informations,
Gestions des titres de propriétés numériques,
Traçabilité,
Système de vote en ligne,
Plateforme de financement participatif.
Et encore bien d’autres cas d’usages à développer ….
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 9
I. Introduction technique à la technologie blockchain
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 10La blockchain est juste une écriture comptable
d’opérations numériques, partagées entre de multiples
d’acteurs.
Elle ne peut être mise à jour que par consensus entre
une majorité de participants au système. Et, une fois
entrée, l’information ne peut jamais être écrasée.
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 11Qu’est ce que la technologie blockchain ?
Trois piliers principaux
Dont deux d’ordre technologique :
La cryptographie asymétrique,
Les systèmes distribués.
Et un d’ordre sociologique :
Modèle transactionnel dont
l’architecture est en mode peer-to-
peer, offrant la possibilité d’un
consensus distribué sans nécessité
d’un tiers de confiance.
Technologie offrant :
le stockage et la transmission d’informations : une base de données / livre de compte / registre,
entre personnes individualisées : utilisant des méthodes d’identification sécurisées et chiffrées,
sans intermédiaire défini : distribuée entre ses participants,
transparente : publique et librement accessible, au moins par ses utilisateurs,
sécurisée : disposant d’un protocole de consensus résistant aux attaques.
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 12Comment créer un consensus entre acteurs ne se faisant pas
confiance ?
Transmission des transactions entre acteurs de manière cryptée
Clé privée : permet à l’utilisateur d’initier une
transaction en signant son message.
Clé publique/Adresse : adresse connue de tous
permettant à un émetteur de désigner un
destinataire.
Signature = (clé privée + message), unique par
rapport au message.
Vérification = décoder la signature avec la clé
publique et vérifier que le message est similaire.
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 13Comment créer un consensus entre acteurs ne se faisant pas
confiance ?
Des transactions possédant une empreinte numérique unique
Empreinte digitale (ou fonction de hachage)
On peutpermettant
hacher à peu
d’obtenir
près un condensé représentatif d'une
donnée : n’importe quoi !
Rapide,
Résistante à la collision (environ 2^128 tentatives pour une collision),
Non réversible.
Ex : « rapide » = 8cbfb6f180a1dda77177f37925be3d8a52dd12cb95edcb44e072b6b3df4ffe26
« rapide ! » = adb95422b0580cb7750a926d36ad1631e080664cac2ae0ba51afe8e1b259f099
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 14Comment créer un consensus entre acteurs ne se faisant pas
confiance ?
Système distribué
Protocole peer-to-peer : modèle de réseau
informatique proche du modèle client-serveur
mais où chaque client est aussi un serveur.
Chaque acteur du réseau à le même statut,
personne ne peut se prévaloir d’une légitimé
supérieure.
Chaque acteur possède une copie de l’état
actuel des transactions.
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 15Comment créer un consensus entre acteurs ne se faisant pas
confiance ?
Des transactions inaltérables et durables dans le temps : la chaîne de bloc
Possibilité de prouver l’existence et la non modification d’une transaction passée
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 16Comment créer un consensus entre acteurs ne se faisant pas
confiance ?
Consensus distribué
Comment apporter une solution au problème « des généraux byzantins » ?
Communication uniquement par message.
Présence possible de traîtres communiquant
un faux message.
Le problème est donc de trouver un
algorithme pour s’assurer que les généraux
loyaux arrivent à se mettre d’accord.
Quel mode de gouvernance pour la blockchain ?
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 17Comment créer un consensus entre acteurs ne se faisant pas
confiance ?
Consensus distribué : un choix de consensus qui n’est pas anodin !
Suivant l’usage que l’on réalise de la blockchain, le mode de consensus ne sera pas le même et le choix d’un
type de blockchain sera réalisé.
Connaît-on tous les acteurs du consensus ? Les acteurs doivent-ils être identifiés ?
Quel est le nombre d’acteurs du consensus ?
Existe-t-il des impératifs en terme de performance ?
Doit-il y avoir une finalité au consensus ?
Blockchain publique sans authentification des acteurs :
Sans restriction à l’entrée : lecture et écriture sur la blockchain ouvertes à tous,
Sans organe de contrôle et sans prérequis juridiques.
Blockchain hybride/privée avec authentification des acteurs :
Accès à la blockchain restreint à certains utilisateurs sélectionnés par une organisation centrale,
Droit de lire la blockchain publique ou restreint à certains utilisateurs.
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 18Comment créer un consensus entre acteurs ne se faisant pas
confiance ?
Consensus distribué : Proof of Work (PoW)
Système de validation difficile à produire car coûteux en temps et en énergie : mesure économique et sécuritaire
pour dissuader des attaques.
Chaque acteur du réseau réalise des calculs coûteux en temps et en énergie afin de chiffrer l'ensemble des
transactions d'un bloc.
Système asymétrique : travail difficile mais réalisable Vs. facile à vérifier pour un tiers.
Changer un bloc requiert un travail considérable
car il faut recalculer d'abord le chiffrement du bloc
N avant de chiffrer le bloc N+1. La falsification est
donc difficile voire impossible.
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 19Comment créer un consensus entre acteurs ne se faisant pas
confiance ?
Consensus distribué : Pratical Byzantin Fault Le consensus PBFT fonctionne grossièrement de la manière
Tolerance (PBFT) suivante :
1. Un client soumet au nœud leader une requête
Modèle de type « state machine replication », pour effectuer une transaction ;
système distribué de manière asynchrone. 2. Le leader transmet à l’ensemble du réseau cette
requête de transaction (pre-prepare, prepare,
Nombre de réplicas (nœuds) = 3*f+1, où f est le commit) ;
nombre maximum de nœuds défaillants. 3. Chaque réplica exécute la requête de transaction et
envoie la réponse au client ;
Les réplicas (nœuds) donnent des résultats 4. Le client attend d’obtenir f+1 réponses de réplicas
déterministes, chaque réplica à un mot de passe différents avec le même résultat.
root et un administrateur différent.
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 20Comment créer un consensus entre acteurs ne se faisant pas
confiance ?
Consensus distribué : un choix de consensus qui n’est pas anodin !
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 21La technologie blockchain, une base de données distribuée
entre acteurs ne se faisant pas confiance
Blockchain sans Blockchain avec Base de données
authentification authentification centralisée
des acteurs des acteurs
Nombre d’actions / Faible Moyenne/Elevée Très élevée
seconde
Latence Elevée Moyenne Faible
Nombre de clients Elevé Elevé Elevé
Nombre d’acteurs Elevé Faible Elevé
Nombre d’acteurs sans Elevé Faible Aucun
confiance
Mécanisme de consensus PoW, PoS PBFT Aucun
Entité centrale de Aucune Oui Oui
management
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 22Dans quelle situation la blockchain fait sens ?
Oui Y-a-t-il plusieurs Oui Non
Blockchain
Est-ce que je dois Existe-t-il un tiers de Non Tous les acteurs
acteurs pouvant publique sans
stocker un état ? confiance ? sont-ils connus ?
décrire l’état ? authentification
Non Non Oui Oui
A-t-on confiance Blockchain
Oui
dans tous les acteurs publique avec
? authentification
Non
Oui
Doit-on pouvoir Blockchain privée
Non
vérifier l’état de avec
manière publique ? authentification
La blockchain n’est
pas la solution
Source : Do you need a blockchain ?, Wüst and Gervais
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 23II. Les principales blockchain :
Bitcoin, Ethereum et Hyperledger Fabric
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 24Des approches différentes pour différents usages
Bitcoin Ethereum Hyperledger Fabric
Recours à une cryptomonnaie Bitcoin Ether Non
Accès au réseau Sans permission Sans ou avec permission Avec permission
Transactions Anonyme Anonyme ou privé Public ou confidentiel
Consensus Proof-of-Work Proof-of-Work PBFT
Logique de smart contracts Non Oui (Solidity, Serpent, LLl) Oui (chaincode)
Langage C++ Golang, C++, Python Golang, Java
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 25La blockchain Bitcoin
Transaction 0
TX0
Input 0
Alice souhaite
0xsas21….
Transaction 2
TX2
acheter un livre à
Output 0
1
Input 0 Bob pour 4 BTC
0xzerdz2… Input 1
Le destinataire de la transaction TX2
0xzerdz2…
Transaction 1 est l’adresse publique de Bob 0xa1z4d5s…
TX1 Output 0
3 0xa1z4d5s…
4
Input 0
0xslz21….
Output 0
0xzerdz2… DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 26La blockchain Bitcoin
Une transaction (Bitcoin) est constituée : Input 0
• d’une adresse d’origine, 0xsas21….
• d’une adresse de destination,
Output 0
• d’une référence à la transaction précédente,
0xzerdz2…
• du montant à transférer.
Chaque transaction est signée par la clé privée correspondante à l’adresse d’origine et envoyée par protocole
peer-to-peer à l’ensemble du réseau. Chacun peut vérifier la validité de la transaction.
Problématique de la double dépense
Alice émet une 1ère transaction TX2 à Bob et une 2nd transaction TX3 à Toto qui dépensent le même avoir.
Transaction
Dans un2monde idéal, les transactions sont envoyéesTransaction 3
à l’ensemble du réseau instantanément :
TX2 TX3pas valide.
La 1ère transaction TX2 est valide, la 2nd TX3 n’est
Input 0 Input 0
Sauf
Input 1que le réseau Internet possède une latence (environ
Input 12
1 s) qui lui est propre donc :
Bob reçoit la transaction TX2 avant TX3 alors que
0xzerdz2… Toto reçoit TX3 avant TX2.
0xzerdz2…
Output 0 Output 0
0xa1z4d5s… Comment4 trouver
BTC à Bobun consensus sans entité centrale4?BTC à Toto
0x5dlpms…
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 27La blockchain Ethereum
La promesse/ambition : Proposer un ordinateur décentralisé s’appuyant sur une blockchain qui soit
Infalsifiable,
Toujours disponible,
Accessible de partout et par tout le monde.
Mais :
Toute action se paye,
Produit des résultats cohérents à terme (théorème CAP),
Aussi rapide qu’un smartphone des années 90.
De la blockchain à l’ordinateur décentralisé :
Une blockchain plus rapide : temps de construction des blocks plus rapide (12s Vs 10 min)
Protocole GHOST (Greedy Heaviest Observed Subtree),
Une blockchain qui peut stocker des données arbitraires,
Des contrats intelligents « Turing complet »,
A terme un consensus distribué plus écologique : Proof-of-stake.
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 28Les contrats intelligents
Notion de « smart contract »
Programmes autonomes associé à un identifiant/compte unique qui exécutent automatiquement les
conditions et termes d’un contrat, sans nécessiter d’intervention humaine une fois démarrés. Un simple
programme qui est stocké dans la blockchain et capable de modifier l’état de la blockchain.
Caractéristiques du « smart contract »
Turing complet : permet d’implémenter tous les algorithmes de calcul, des instructions de conditions
et de boucle, mémoire et stack infinie.
Le code d’un smart contract est immutable et durable.
Parle avec d’autres smart contracts,
Est atomique,
S’exécute de manière séquentielle,
Est durable.
Ce que ne fait pas un « smart contract »
Un contrat ne peut pas avoir d’interaction et d’accès directs avec les données du monde extérieur.
Ex : interaction avec service web pour récupérer une donnée d’entrée d’un contrat
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 29Exemple de contrat intelligent
Contrat d’organisation démocratique autonome
Alice souhaite mettre en place un système de vote afin de savoir si Bob mérite de recevoir 5 ETH
Description de la proposition
Adresse publique de Bob Lorsque le temps T est atteint et que
au minimum X votants ont participé,
Temps de vote T la somme de 5 ETH est transmise ou
non de manière automatique à Bob
Nombre minimal de votant X
Définition de la majorité X/2 ou X/2+1
Bob Alice Jean Léa Yves
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 30Exemple de contrat intelligent
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 31La blockchain Hyperledger Fabric
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 32La blockchain Hyperledger Fabric
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 33III. Connecter la blockchain et le monde extérieur
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 34Le principe des oracles
L’oracle éclaire la blockchain de son savoir
Service chargé d’entrer manuellement une
donnée extérieure dans la blockchain,
Qui va récupérer l’information qui lui a été
demandée et l’insère dans la blockchain à
l’endroit qui lui a été désigné.
Cependant :
Qui est cet oracle ?
Comment lui faire confiance ?
Réintroduction d’un tiers de confiance dans une
technologie qu’on vante comme trustless ?
Que se passe-il si l’information n’est pas ajoutée
par l’oracle, ou si elle est fausse ?
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 35Connecter le monde réel à la blockchain
IoT et blockchain :
Serrure s’ouvrant si le droit de passage est bien
acquitté,
Lave linge lançant la commande et le paiement de la
lessive quand son réservoir est quasi vide,
Données de vol d’un avion intégrées dans une
blockchain pour tracer l’ensemble des informations,
Capteur de température/humidité déclenchant un
contrat d’assurance …
En certifiant et validant les données en provenance des objets connectés ceux-ci pourraient être
amenés à jouer le rôle d’oracles.
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 36Ecosystème autour de la blockchain
IoT
Logistique
Colored Coins & Hardware &
Open Assets Protocoles Blockchain de base Storage
Entreprise Platforms Oracles Energie
Smart Contracts
Culture
Server-less apps Prédiction
Crowd funding
Etats Paiement
Associations
Couches technologiques
Notariat
Data-storage
e-Identity
Individus
Organisation
privé
Organisation Blockchain-as-a-service
Organisation
publique
internationale
Utilisateur
DA’TELIER Blockchain / CATIE Charles Garnier / 23 mai 2017 37Agenda
#DATELIER
• Présentation de la plateforme Blockchain Aquitaine d’aide à la
compréhension, adoption de la technologie
CATIE - Nicolas Philippe : 30’Pourquoi cette plateforme ?
• Le CATIE reçoit plusieurs sollicitations d’entreprises en 2016
• Besoin de comprendre la technologie
• Besoin d’accélérer l’adoption de la technologie
• Besoin d’accéder à la recherche
DA’TELIER Blockchain / Nicolas PHILIPPE / 23 mai 2017 39Objectifs de la plateforme
Permettre aux entreprises de comprendre la technologie
Blockchain et les opportunités qu’elle ouvre, afin de saisir son
potentiel et de l’utiliser pour innover. Ainsi, rester à la pointe
grâce à des moyens mutualisés.
Prototype
Prototype
Prototype
Plateforme
Innovation
Création de valeur
Rendre la technologie lisible et exploitable
DA’TELIER Blockchain / Nicolas PHILIPPE / 23 mai 2017 40La plateforme c’est quoi ?
• Quels moyens mis en œuvre ?
• Pour quelles actions / livrables ?
• Quelles relations avec les entreprises ?
• Financée comment ?
DA’TELIER Blockchain / Nicolas PHILIPPE / 23 mai 2017 41Moyens mis en œuvre
Plateforme portée par CATIE
Conseil
Personnel Infrastructure
(Labos, Sociétés expertes)
DA’TELIER Blockchain / Nicolas PHILIPPE / 23 mai 2017 42Cercles d’entreprise
Entreprises cercle 1
Vont construire un produit
ou un service basé sur la technologie
Plateforme
Blockchain
Entreprises cercle 2
Intéressées par les résultats et les opportunités.
Ne veulent pas ‘rater le train’
DA’TELIER Blockchain / Nicolas PHILIPPE / 23 mai 2017 43Actions de la plateforme
• Initier les échanges avec les entreprises membres
• Suivre les évolutions techniques et innovations mondiales
• Mettre en place et héberger des POC (Proof of Concept)
• Identifier et échanger avec les ressources académiques afin
d’adresser les aspects les plus pointus
• Favoriser l’émergence de projets
DA’TELIER Blockchain / Nicolas PHILIPPE / 23 mai 2017 44Livrables
• Prototypes et ‘bacs à sable’
• Compte rendu de veille d’innovation
• Compte rendu de veille technologique
• Amélioration d’outils existants
• Contribution à des solutions OpenSource
• Plateforme Blockchain Nouvelle Aquitaine ?
DA’TELIER Blockchain / Nicolas PHILIPPE / 23 mai 2017 45Cercle 2
• Compréhension de la technologie
• Partage de l’expérience des POC
• Rapports sur les dernières innovations/startups
• Assistance à l’identification d’opportunités
• Accès aux outils mis en place
Entreprises cercle 2
Intéressées par les résultats
• Mise en relations diverses et les opportunités.
Ne veulent pas ‘rater le train’
DA’TELIER Blockchain / Nicolas PHILIPPE / 23 mai 2017 46Cercle 1
Même chose que le cercle 2, +:
• Echanges techniques sur les meilleures approches
• Collaboration sur du code source et des déploiements logiciels
• Accès au code proposé par CATIE
• Accès aux bacs à sable proposé par CATIE
Entreprises cercle 1
• Rapports de veille technologique Vont construire un produit
ou un service basé sur la
technologie
DA’TELIER Blockchain / Nicolas PHILIPPE / 23 mai 2017 47Financement
Publics + fonds propres
Blockchain
Plateforme
Entreprise
Entreprise
Entreprise
Entreprise
Entreprise
Privés
Entreprise
Entreprise
Entreprise
Entreprise
48Agenda première année
Identification des membres
de la plateforme Fin 1ère année
Résultats itération 2
- Définition du plan de travail
- Recrutement de l’expert CATIE
- Identification des ressources
académiques Résultats itération 1 Iterations N…
Démarrage effectif
de la plateforme
Janvier Mars 1er Juin Septembre Décembre Mai 2018
Mise en place Opérationnel 49Les interactions jusqu’à aujourd’hui :
• Assurance • Certification de cartes
• Crowdfunding • Sécurité
• Partage de valeurs
• Partage d’énergie • Musique (droits d’auteurs, …)
• Objets connectés • Sécurité
• Certification de diplômes • Traçabilité
• Vote en ligne et sondages • Suivi de consommation
• Bâtiment
• Comptabilité et RH
DA’TELIER Blockchain / Nicolas PHILIPPE / 23 mai 2017 50Si vous…
• Avez besoin de mieux comprendre la technologie ainsi que les
opportunités qu’elle ouvre
• Souhaitez adopter la blockchain pour la construction d’un
produit ou d’un service
A votre disposition pour en discuter !
DA’TELIER Blockchain / Nicolas PHILIPPE / 23 mai 2017 51Agenda
#DATELIER
• « La blockchain, quelles opportunités d’innovation pour les
entreprises ? »
Adli Takkal Bataille - conférencier, consultant, auteur, membre actif
dans la sphère Bitcoin et blockchains.
Fondateur et président de : Le Coin Coin, et Le Cercle du Coin : 60’Contacts
17 Place de la Bourse 1 Avenue du Dr Albert Schweitzer
33100 BORDEAUX 33400 TALENCE
Tél. : +33 (0)5 47 48 13 93 Tél. : +33 (0)5 64 31 01 00
Vincent Ribes Nicolas Philippe
vribes@digital-aquitaine.com n.philippe@catie.fr
digital-aquitaine.com catie.fr
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