Le Bitcoin et la Blockchain

24 juin 2016

La vidéo du jour décrypte les mystères du bitcoin, et vous explique vraiment comment il marche, et ce qu’est cette mystérieuse blockchain.

Pour préparer cette vidéo, j’ai dû pas mal me documenter. J’ai trouvé beaucoup d’endroits où les grands principes du bitcoin sont expliqués, mais assez peu d’infos détaillées sur ce qu’il se passe vraiment « sous le capot ». A force de lecture, je pense avoir compris l’essentiel, et j’espère donc avoir donné à tout le monde les éléments nécessaires pour comprendre comment un système comme le bitcoin pouvait tenir debout, et en quoi le concept de la blockchain assure la décentralisation du système.

Les conditions sur l’identifiant

Parmi les points que je n’ai pas explicités (même si je l’ai suggéré), il y a les « conditions » que l’on impose sur le résultat du hashage pour qu’il soit considéré comme valide pour proposer son bloc. Je rappelle : un noeud du réseau possède une liste de transactions « en attente », qui ne sont pas encore validées, c’est-à-dire qu’elles n’apparaissent pour l’instant dans aucun bloc. Pour faire de cette liste LE nouveau bloc, le noeud doit lui trouver un identifiant qui est obtenu en appliquant une fonction de hashage sur un ensemble contenant l’identifiant du bloc précédent, la liste des transactions (chiffrées) et un nonce.

(Petite précision au passage, il existe plein de possibilités différentes pour la fonction de hashage, le protocole Bitcoin utilise SHA256, que l’on peut tester en ligne ici).

Le résultat du hashage est une longue chaîne de caractères, et pour qu’un identifiant soit considéré comme valide, on impose qu’il commence par un certain nombre de zéros. Et pour avoir la chance que le résultat du hashage commence par une suite de zéro, il faut essayer plein de nonces différents. C’est ça le problème compliqué à résoudre…en fait il n’est pas « compliqué », c’est juste un truc de gros bourrin.

Plus la taille et la puissance du réseau bitcoin augmentent, plus on augmente le « nombre de zéros requis » par lequel doit commencer le résultat du hashage. C’est comme cela qu’on ajuste la difficulté du problème pour rester sur une moyenne de « 1 bloc nouveau toutes les 10 minutes ».

Les frais de transaction

Un autre détail que j’ai passé sous silence, c’est celui des frais de transaction. Quand on fait un paiement en bitcoin, outre le destinataire de la transaction, on peut décider de payer une petite somme au noeud qui arrivera à valider le bloc contenant la transaction. L’intérêt c’est qu’en faisant ça, on offre une incitation aux noeuds à inclure notre transaction dans le prochain bloc. Aujourd’hui ça n’a pas grande importance, car les noeuds qui valident un bloc reçoivent une récompense en bitcoin « nouvellement créés ». Mais cette récompense va en décroissant (25 BTC aujourd’hui, mais elle sera bientôt divisée par 2) et va tendre vers 0. A terme, ce sont les frais de transaction qui rémunèreront les noeuds « mineurs ». Le fait d’inclure des frais de transaction est quelque chose de libre, mais à terme les mineurs consacreront leurs efforts à faire valider les transactions qui leur donnent un peu de récompense en frais de transactions. Il y aura donc une incitation à inclure un peu de frais, sous peine de ne jamais se faire valider sa transaction.

Donc le bitcoin ne sera pas totalement gratuit, mais il y a fort à parier qu’à cause de la concurrence entre les mineurs, les frais de transaction soient très réduits, en tout cas bien inférieurs à ce qu’on trouve aujourd’hui par exemple avec les cartes de crédit, les virements ou Paypal.

Qui est le créateur du Bitcoin ?

Enfin pour les courageux qui m’ont lu jusque là, je termine avec une anecdote intéressante. On ne sait pas qui est le créateur du bitcoin. Officiellement, il s’agit d’un certain Satoshi Nakamoto, qui le premier a publié un article en 2009 décrivant le protocole, ainsi que le code. Sauf que cet individu n’existe pas ! Personne ne sait qui se cache derrière la création du bitcoin, et cette question n’est pas neutre puisque d’après la légende, Nakamoto (ou celui qui se cache derrière ce pseudo) possèderait actuellement plus d’un million de bitcoins !

Il existe plusieurs hypothèses : ce pourrait être en réalité un groupe de personnes plutôt qu’un individu unique. En effet beaucoup de gens trouvent que le code source est trop beau et trop parfait pour avoir été écrit par une seule personne. Ce pourrait être également un certain Craig Steven Wright, dont on a parlé récemment et qui a renoncé à prouver qu’il est Nakamoto. Peu de détails filtrent sur Satoshi Nakamoto, mais il communique très sporadiquement sur les forums. Certains ont noté que son anglais était impeccable (donc il est probablement anglophone), et ont même analysé la distribution des heures de post de ses messages pour essayer d’en déduire son fuseau horaire !

Petit détail amusant sur Satoshi Nakamoto et la naissance du bitcoin : quand on propose un bloc, on a la possibilité d’inclure un court message. Le tout premier bloc, qui a donc été « miné » par Nakamoto contient l’énigmatique message suivant: « Chancellor on brink of second bailout for banks ». Ce message a un rôle : c’est un titre du Times datant du 3 janvier 2009, sachant que le premier bloc a été miné le 5 janvier. L’idée était de prouver que le premier bloc, qui est à la base de la blockchain, ne pouvait pas avoir été miné avant le 3 janvier 2009. Pourquoi donc ? Pour exclure la possibilité d’une arnaque sophistiquée dans laquelle Nakamoto aurait pu pré-calculer plein de blocs, laisser la blockchain se développer, puis la pirater en utilisant tous ses blocs précalculés. Mais grâce à son message, Satoshi prouve au monde que le premier bloc n’a pas pu être calculé avant le 3 janvier 2009, et que donc il n’a pas pu préparer ce genre d’arnaque. Malin !


Pourquoi les marchés financiers fluctuent-ils tous de la même manière ? [rediffusion]

18 août 2014

Une rediffusion qui date un peu, mais sur un sujet intriguant : les fluctuations des marchés financiers !

Il y a quelques jours le prix 2011 du « Meilleur jeune économiste français » a été décerné à Xavier Gabaix, qui travaille et enseigne à l’Université de New-York. En collaboration avec des physiciens, il s’est notamment penché sur la question des fluctuations des marchés financiers, et a proposé un modèle pour tenter d’expliquer l’universalité de ces fluctuations.

Les fluctuations du CAC40

On le sait bien, les marchés financiers fluctuent, et ce de manière apparemment imprévisible. Mais en analysant un historique de ces fluctuations, on peut observer des choses intéressantes, notamment mesurer la probabilité d’apparition des évènements extrêmes que sont les fortes hausses ou fortes baisses.

Prenons notre bon vieux CAC40, et regardons son historique depuis une vingtaine d’années (ci-contre). On va s’intéresser à ses fluctuations d’un jour sur l’autre, exprimées en pourcentage. Vous savez ce chiffre que nous annonce le présentateur à la fin du journal télé « La bourse de Paris a clôturé en baisse de 2.12% ». Lire la suite »


Un singe ferait-il mieux que votre conseiller financier ?

4 novembre 2013

singe bourse fléchettes wall street journal

Pour certains, la Bourse s’apparente à un jeu de casino. Il faut dire que parfois, on peut se demander si le fait d’y gagner de l’argent dépend vraiment du talent de l’investisseur, ou bien si tout cela n’est que pure chance.

Et si pour investir on faisait appel à un singe lançant des fléchettes, plutôt qu’à un conseiller financier ?

Eh bien figurez vous que le très sérieux Wall Street Journal a voulu tester cette idée pour vous ! Lire la suite »


Quand l’économie rencontre la génétique

18 mars 2013

Sequencing-MoneyDepuis l’avènement des méthodes de séquençage, on prétend trop souvent tout expliquer par la génétique. Pas un jour sans que les médias ne nous annoncent la découverte du gène « de ceci » ou « de cela ».

Deux chercheurs en économie viennent de pousser le bouchon un peu plus loin, en prétendant corréler le niveau de développement économique des nations à leur diversité génétique. Autant dire que leur article a provoqué une salve de critiques de tous bords. Voyons un peu ce qu’il en est. Lire la suite »


Combien cela coûte-t-il de sauver des vies ?

29 octobre 2012

En cette semaine d’Halloween / Toussaint, les blogueurs du C@fé des Sciences vous ont concocté une petite surprise : une semaine thématique consacrée à … la Mort !

Si vous voulez tout savoir sur la mort du point de vue de la génétique, de l’évolution, de la physique ou de la sociologie, rendez-vous toute la semaine sur Thema, le blog thématique du C@fé des Sciences !

Pour ma part, j’ai décidé cette semaine de vous parler d’un thème sulfureux : la mort et l’argent.

Ou plus exactement : combien est-on prêt à payer pour sauver des vies ? Cette question a été analysée par des chercheurs du Harvard Center for Risk Analysis, dans un papier datant de 1995 [1], et qui a fait depuis couler pas mal d’encre. Lire la suite »


Pourquoi les marchés financiers fluctuent-ils tous de la même manière ?

30 mai 2011

Il y a quelques jours le prix 2011 du « Meilleur jeune économiste français » a été décerné à Xavier Gabaix, qui travaille et enseigne à l’Université de New-York. En collaboration avec des physiciens, il s’est notamment penché sur la question des fluctuations des marchés financiers, et a proposé un modèle pour tenter d’expliquer l’universalité de ces fluctuations.

Les fluctuations du CAC40

On le sait bien, les marchés financiers fluctuent, et ce de manière apparemment imprévisible. Mais en analysant un historique de ces fluctuations, on peut observer des choses intéressantes, notamment mesurer la probabilité d’apparition des évènements extrêmes que sont les fortes hausses ou fortes baisses.

Prenons notre bon vieux CAC40, et regardons son historique depuis une vingtaine d’années (ci-contre). On va s’intéresser à ses fluctuations d’un jour sur l’autre, exprimées en pourcentage. Vous savez ce chiffre que nous annonce le présentateur à la fin du journal télé « La bourse de Paris a clôturé en baisse de 2.12% ». Lire la suite »


Le dilemme du prisonnier

13 octobre 2010

bonnie clyde dilemme prisonnier« Alors voilà, Clyde a une petite amie… »

Bonnie et Clyde viennent de se faire coffrer par la police. Bon il faut dire qu’il y a moins d’une semaine ils ont réussi un braquage retentissant. Certes ils ont été arrêtés, mais malgré tous les efforts des enquêteurs, les indices sont bien maigres pour les inculper de ce crime, et la police espère bien les faire avouer.

Cependant comme les enquêteurs savent qu’ils ne lâcheront jamais le morceau directement, ils décident de les interroger séparément, sans qu’ils puissent se parler. A chacun d’eux on offre le choix suivant : soit se taire, soit balancer son complice.

Les conséquences possibles pour eux sont les suivantes :

  • si Bonnie et Clyde se balancent mutuellement, ils prennent chacun 10 ans de prison.
  • si l’un balance son complice alors que l’autre se tait, le traitre ressort libre alors que l’autre malheureux fait 20 ans de prison.
  • s’ils se taisent tous les deux, on ne peut pas les inculper pour le braquage alors on les inculpe pour un délit mineur et ils font chacun seulement 1 an.

Ceci est résumé dans le tableau suivant :

Voici ce que se dit Bonnie : « Si Clyde me balance, j’ai intérêt à le balancer aussi, pour faire seulement 10 ans au lieu de 20. Et si Clyde se tait, j’ai quand même intérêt à le balancer pour sortir libre immédiatement. Donc quel que soit le choix de Clyde, mon intérêt est de le balancer ! ».

Bien entendu Clyde, qui n’est pas plus bête que Bonnie, tient exactement le même raisonnement, et il conclut que quelque soit le choix de Bonnie, il a intérêt à la balancer. Et le résultat est sans surprise : Bonnie et Clyde se balancent mutuellement. Evidemment on comprend vite qu’ils n’ont pas dû prendre la bonne décision, puisqu’ils vont faire 10 ans chacun, alors que s’ils s’étaient entendus, ils n’auraient fait qu’un an. Et pourtant chacun n’a fait qu’optimiser sa propre situation.

Cette situation est ce qu’on appelle le dilemme du prisonnier : si chacun raisonne de manière égoïste (et non-collaborative), on aboutit à une situation plus mauvaise pour tout le monde que si on cherche à s’entendre (la solution collaborative). Le dilemme du prisonnier s’applique à bien d’autre cas que Bonnie et Clyde.

Ami ou Ennemi ?

Une autre illustration classique est donnée par le jeu « Friend or Foe » (Ami ou Ennemi) diffusé à la télé américaine entre 2002 et 2004. Dans ce jeu, deux joueurs qui ne se connaissent pas jouent ensemble pour gagner de l’argent, par exemple 1000 €. Puis à la fin de la partie on décide de la répartition du gain commun. Pour cela chacun des deux joueurs choisit en secret soit Friend, soit Foe. Si les deux choisissent Friend, ils se partagenet équitablement le magot (500€ chacun). Si les deux choisissent Foe, ils repartent tous les deux les mains vides, mais si l’un choisit Foe et l’autre Friend, Foe prend tout le magot et Friend repart sans rien. Comme dans le cas du dilemme du prisonnier on peut résumer cette situation avec un petit tableau :

Là aussi la solution collaborative est préférable à la solution non-collaborative, qui est pourtant plus tentante si on raisonne égoïstement.

Les jeux à somme non-nulle

Dans la plupart des jeux auxquels on joue pour s’amuser (par exemple le poker), ce que l’un des joueurs gagne, l’autre le perd forcément, et réciproquement : c’est ce qu’on appelle un jeu à somme nulle. Dans les jeux à somme nulle, on n’a aucun intérêt à collaborer, et les situations comme celle du dilemme du prisonnier ne se produisent pas. Les jeux à somme constante sont exactement comme les jeux à somme nulle : si la somme à répartir ne dépend pas du choix des joueurs, il n’y a pas non plus de solution collaborative à trouver.

Par contre, vous voyez bien que Friend or Foe est un jeu à somme non-constante : suivant les choix des joueurs, le total de ce que la banque va leur distribuer peut varier de 0 à 1000€. Dans les jeux à somme non-constante, il peut exister des solutions collaboratives plus intéressantes que les solutions non-collaboratives.

Les jeux à somme non-constante sont omniprésents dans la vie de tous les jours, en voici 3 exemples classiques du plus réjouissant au plus grave : le football, les prix en oligopole et la guerre nucléaire.

Le football : match aller / match retour

Jusqu’à il y a quelques années en football, une victoire rapportait 2 points, et un match nul 1 point. Il s’agissait bien d’un jeu à somme constante puisqu’à chaque match, quel que soit le résultat, la Ligue distribuait 2 points. On n’avait donc aucun intérêt à s’entendre.

Depuis que la victoire est récompensée de 3 points, le jeu n’est plus à somme constante puisque suivant le cas ce sont 2 ou 3 points qui seront distribués. Il peut donc exister des solutions collaboratives qui profitent à tout le monde. Par exemple si deux équipes de niveau équivalent s’affrontent lors d’un match aller et d’un match retour, ils risquent de s’en sortir avec deux matchs nuls et seulement 2 points chacun, ce qui est la solution non-collaborative. Par contre s’ils sont malins, ils choisissent la solution collaborative en se laissant gagner chacun un match, et en empochant tous les deux 3 points.

Le cas du football montre bien comment le passage à un jeu à somme non-constante rend les ententes collaboratives possibles !

Les prix en oligopole

Un oligopole est un marché économique pour lequel il n’existe que peu de fournisseurs. Prenons l’exemple des abonnements de téléphones portables et imaginons que seuls SFR et Bouygues soient fournisseurs. Chacun d’eux peut décider soit de baisser les prix, soit de maintenir les prix. Si les deux maintiennent des prix élevés ils empochent chacun 3 milliards. Si un seul baisse les prix, il raffle tous les clients de l’autre et empoche le pactole (5 milliards). Enfin si les deux baissent leurs prix, ils se livrent à une guerre des prix dommageable pour les deux, et gagnent chacun seulement 1 milliard.

Pour les fournisseurs, la solution collaborative (entente pour maintenir les prix élevés) est préférable à la solution non-collaborative (guerre des prix). Bien sûr pour le consommateur, c’est l’inverse ! C’est pourquoi l’entente sur les prix est sévèrement punie par les lois chargée de préserver la concurrence ! Mon exemple du téléphone portable n’est d’ailleurs pas innocent.

La guerre nucléaire

Washington et Moscou sont en pleine guerre froide. Ils ont chacun le choix entre consacrer leur argent soit à l’armement nucléaire, soit à l’éducation et la santé dans leur pays. Si l’un seulement acquiert des armes nucléaires, il détruit l’autre. Si les deux s’arment la guerre froide continue, et si les deux poursuivent des programmes éducatifs et de santé, tout le monde s’en retrouve plus heureux. A nouveau la solution collaborative (santé et éducation dans les deux pays) est la meilleure, mais la solution non-collaborative (guerre froide) est celle qui s’impose sans concertation.

Comme on peut le voir, les implications du dilemme du prisonnier sont partout ! Pas étonnant que ce sujet soit devenu une branche à part entière de l’économie, de la psychologie comportementale et des mathématiques, sous le terme  un peu plus générique de « Théorie des jeux ». Nous aurons j’espère l’occasion d’en reparler…

Crédits

Bonnie & Clyde, Wikimedia Commons


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