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À la découverte de Bitcoin Partie 7: Les pièces manquantes

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À la découverte de Bitcoin Partie 7: Les pièces manquantes

Il s’agit du septième et dernier volet de la série de Bitcoiner Giacomo Zucco intitulée «À la découverte de Bitcoin: un bref aperçu de Cavemen au réseau Lightning». Lisez le Introduction à sa série, Découvrir Bitcoin Partie 1: À propos du temps, Découvrir Bitcoin Partie 2: À propos des gens, Découvrir Bitcoin Partie 3: Introduction à l'argent, Découverte de Bitcoin Partie 4: Un mauvais tournant (Nouveau plan nécessaire)!, À la découverte de Bitcoin – Partie 5: La rareté numérique et À la découverte de Bitcoin – Partie 6: Contrats numériques.

Au moment de conclure notre série «Discovering Bitcoin», nous nous appuierons sur l’utilisation des signatures numériques et du paradigme CoinJoin pour explorer les concepts de chronologie unique, de frais d’extraction et de transactions hors chaîne.

Prouver l'unicité: Timechain

Nous sommes enfin à la fin de notre exploration de Plan, revenons à la question «Quand?» d’où nous sommes partis.

C’est une question importante, car elle justifie l’introduction de la technologie dite de la "blockchain" (technologie de la blockchain), une expression décidément abusée qui, dans son sens original, ne faisait que qualifier la réponse à un problème de chronologie unique. (À cet égard, il est intéressant de noter que Satoshi a lui-même appelé cette structure "Timechain" qui est aussi le terme que nous allons utiliser ici… désolé, Peter!)

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Essayons de comprendre le problème qu’il résout en revenant à notre petite histoire. Vous avez conçu un système d’argent numérique dans lequel l’émission et la propriété sont à la fois décentralisées, en tirant parti énigmes et des signatures dans une combinaison intelligente.

Mais comment empêcher les utilisateurs de doubler leurs dépenses avec le même UTXO? Si Carol, un utilisateur malhonnête, transfère les sats à une adresse contrôlée par Daniel, puis signe une autre transaction qui retransmet ces mêmes sats à une adresse contrôlée par elle-même, quelle transaction le réseau imposera-t-il? Ils seraient tous deux «valides» du point de vue de la chaîne de signatures et de scripts, et indiqueraient une émission initiale valide, avec une difficulté correcte de PdT.

Et comment empêcher les «mineurs» de mentir sur l'horodatage correct en trompant l'algorithme d'ajustement de la difficulté pour augmenter le taux d'émission? Si la mineure Minnie parvient à résoudre des centaines de puzzles de PdW avec une difficulté faible, mais qu'elle inclut des horodatages forgés décrivant les solutions à seulement 10 minutes d'intervalle, comment un utilisateur générique, peut-être récemment connecté au système, peut-il découvrir et prouver un tel comportement malhonnête?

Dans votre précédente expérience e-gold, votre serveur d’horodatage de confiance a résolu trivialement ces deux problèmes. Mais maintenant, il n’ya pas de serveur central, alors qui définit la chronologie unique des événements?

Si le réseau pouvait «voter», il pourrait parvenir à un consensus «démocratique» à ce sujet. Mais les processus de vote, bien que réalisables dans des systèmes avec un nombre fixe d’acteurs connus (souvent appelés «fédérations»), ne peuvent pas fonctionner dans des ensembles dynamiques d’acteurs inconnus et anonymes. Vous ne pouvez pas simplement utiliser «nombre de nœuds» comme proxy pour les droits de vote, car chaque utilisateur peut prétendre «être» des millions de nœuds différents dans ce que l'on appelle une «attaque Sybil». Vous avez besoin d'un autre «résistant à Sybil». moyen de pousser tous les nœuds pour trouver (et conserver) un consensus sur une seule histoire cohérente et immuable.

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Malheureusement, une solution déterministe et finale basée sur les mathématiques est théoriquement impossible. Mais une solution statistique et asymptotique basée sur des considérations économiques est pratiquement possible et vous êtes assez intelligent pour le trouver. L'idée est la suivante: chaque fois que les mineurs tentent de résoudre des énigmes PoW, ils doivent inclure dans leurs messages des instantanés compacts de la chronologie transactionnelle actuelle!

Au lieu de simplement leurs messages d’émission, ils doivent passer par la fonction de hachage «blocs» d’informations plus complexes, chacun contenant (avec ledit message d’émission, un horodatage et un nombre aléatoire nécessaire pour résoudre le puzzle à la difficulté correcte), la solution de le bloc précédent (qui avait été trouvé par d'autres mineurs environ 10 minutes auparavant) et une liste des transactions récemment effectuées par d'autres utilisateurs.

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Un bloc contenant des transactions déjà incluses dans des blocs précédents est considéré comme invalide. Un bloc portant un horodatage significativement incompatible avec les précédents est également déchargé.

En utilisant cette astuce, tous les acteurs sont incités à converger vers une version cohérente de la même chronologie. Minnie pourrait inclure une transaction valide qui contredit (doubler la dépense) une transaction précédemment confirmée, ou modifier l'horodatage pour tromper l'ajustement de la difficulté, mais les autres nœuds rejetteraient un tel blocage et perdraient la valeur de la nouvelle émission, après avoir perdu du temps et énergie pour rien.

Les mineurs dépensent de l’argent pour résoudre des énigmes. C’est pourquoi il est tout à fait raisonnable de supposer qu’ils veulent profiter des récompenses associées, créant ainsi des blocs qui ne sont pas rejetés, du moins dans les scénarios où ils ne suivent que des incitations financières inhérentes au système.

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Frais miniers

Cette solution, bien que brillante, n’encourage toujours pas les mineurs à inclure les transactions d’autres personnes. Ils pourraient simplement choisir d’épargner la puissance de calcul nécessaire pour vérifier les scripts et les signatures (qui, bien que n'étant pas celle requise pour collision de hachage, est toujours pertinent) et d’inclure uniquement leurs propres émissions valables dans des blocs vides du reste. En outre, la diminution de la quantité de satellites autorisée dans ces émissions, en raison du paradigme de l’offre contrôlée, réduirait (même au-delà d’une augmentation de son pouvoir d’achat) l’incitation à la résolution de blocages, pour finalement l’annuler complètement à la fin du mois. la dernière ère, quand il n'y aura pas d'inflation.

Vous résolvez ce problème en introduisant des «frais miniers»: un petit «extra» que les utilisateurs peuvent joindre à leurs transactions pour inciter les mineurs à les inclure.

Cela fonctionne comme ceci: le système permet aux mineurs d’inclure dans leurs transactions de récompense, en plus de l’émission de sats nouvellement créés (compatibles avec l’époque actuelle), la différence de sats entre les UTXO créés et consommés de toutes les transactions valides incluses dans le bloc. Les frais ne dépendent jamais du montant traité, mais uniquement de la taille de la transaction (complexité du script, nombre de signatures, etc.) et de la priorité souhaitée dans les blocs.

Problèmes d'échelle (et d'obscurité)

Les frais miniers minimums nécessaires à l’inclusion d’une transaction dans un bloc varient en fonction de l’offre et de la demande en «espace réservé». Du côté de l’offre, le nombre de transactions pouvant être ajoutées à la timechain est limité par une taille maximale de bloc ( moins de 4 mégaoctets pour chaque bloc) et un taux de bloc maximal (environ un toutes les 10 minutes). Du côté de la demande, chaque utilisateur a des contraintes et des préférences différentes (certains peuvent attendre plus pour payer moins, certains peuvent payer plus pour attendre moins, certains utilisent des portefeuilles avec une excellente estimation dynamique des frais, d’autres pas). En règle générale, une demande croissante d'espace en bloc impliquerait une augmentation des frais miniers. Cela limite clairement la taille du système (en particulier, étant donné que les honoraires des mineurs sont indépendants de la quantité de valeur transférée, on pourrait dire que cela réduit effectivement la divisibilité).

De manière générale, l'utilisation d'une timechain implique que chaque nœud du réseau garde toujours la trace de tout: chaque transaction sur la chaîne doit être téléchargée et vérifiée par chaque acteur qui utilisera le système pour toute son histoire, même jusque dans les moindres détails. futur. Un tel système n'est clairement pas évolutif. Il manque également de noirceur, car chacun doit conserver pour toujours une copie de chaque transaction, ce qui permet tout type d'analyse médico-légale et de tentative de désanonymisation.

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Il serait possible d'améliorer l'apparence de la situation pour certains utilisateurs, au prix de la création d'une autre catégorie d'utilisateurs plus «privilégiés». Par exemple, si vous augmentez la taille et la fréquence des blocs, l'offre de blocs d'espace augmente et son prix diminue. Mais le coût d’exécution des nœuds, avec la possibilité de vérifier de manière indépendante la validité des transactions et des blocs, augmente bien plus rapidement que ladite fourniture, en centralisant la topologie de l’ensemble du système. Bien sûr, une nouvelle classe de nœuds spécialisés pourrait constituer une sorte de «message signé» pour les utilisateurs inférieurs non-validants, leur donnant une certaine garantie de la validité d'une transaction. Après tout, la monnaie a été introduite afin de déléguer à un petit nombre d’entités de confiance spécialisées la tâche coûteuse de vérification des pièces en métal précieux. Mais, tout comme la frappe de monnaie, cette stratégie (connue sous le nom de «SPV») implique une forte centralisation, avec tous les risques associés d’ingérence politique ou de censure de la part de Mallory.

Un nouveau paradigme: «hors chaîne»

Il existe un moyen intelligent d’atténuer les limites d’extension fondamentales des systèmes de consensus mondial sans pour autant sacrifier sa décentralisation. Nous l'appellerons le «paradigme hors chaîne».

L’idée est simple: il suffit de s’abstenir de commettre chaque transaction dans un bloc jusqu’à ce qu’elle soit strictement nécessaire, de garder la plupart du trafic hors de portée du timechain public (avec son consensus mondial coûteux) et de ne l’utiliser que pour la résolution de conflits et le règlement périodique.

Cette évolution est similaire à la façon dont les gens utilisent les tribunaux et les contrats dans les systèmes de common law: les tribunaux peuvent créer des précédents contraignants, aboutissant à une sorte de «consensus juridique mondial», mais ils sont comparativement lents et coûteux, de sorte que la plupart des parties contrats privés bidirectionnels, demandant aux tribunaux de les vérifier et de les appliquer uniquement en cas de conflit ou lorsqu'un règlement périodique est dû.

Des contrats intelligents avancés pourraient être utilisés pour minimiser la confiance en ce type de «recours»: contrairement à un système juridique réel, la timechain décentralisée pourrait éviter les biais humains et la corruption, en s’appuyant principalement sur la cryptographie et le code. Contrairement aux certificats de crédit abordés dans le contexte de la virtualisation, les transactions hors chaîne ne sont pas «virtuelles»; ce sont des transactions valables, avec une probabilité élevée d'être appliquées par le système, indépendamment de l'honnêteté des parties impliquées.

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Vous vous rendez vite compte que ce type de paradigme pourrait également améliorer considérablement la noirceur de votre système. Au lieu que tous les nœuds enregistrent toutes les transactions pour toujours, la plupart de ces transactions seraient échangées en privé entre les seules parties intéressées, rendant l'analyse médico-légale par des oreilles indiscrètes malfaisantes plus dure, plus coûteuse, moins complète et moins fiable.

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La mise en œuvre principale d’une telle stratégie est un réseau secondaire de «canaux de paiement» bilatéraux préfinancés qui peuvent acheminer les transactions d’un grand nombre de sauts de manière atomique et minimisée par la confiance. Les utilisateurs l’appellent par un nom très poétique: «le réseau de Lightning» (l’acronyme de ce dernier est souvent inclus dans l’étiquette de la suite de protocoles de votre système, nommée «LNP / BP» comme analogue à la référence historique). «TCP / IP»).

Mais il existe d'autres exemples mineurs du même paradigme; Par exemple, plusieurs techniques permettent de conserver le script réel hors de la chaîne temporelle jusqu'à ce que vous en ayez besoin, tout en économisant de l'espace de bloc et la confidentialité. (Les gens appellent ces techniques de nombreux noms étranges, comme «racine racine», «graftroot», «racine g *», «script sans script», etc.).

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Avec l’introduction de ces dernières technologies, vos utilisateurs disposent enfin de tout ce dont ils ont besoin pour utiliser le système dans la vie réelle, afin de reprendre certaines des caractéristiques les plus importantes de l’argent. Merci, "Satoshi"!

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Image reproduite avec l'aimable autorisation de CryptoScamHub

Vous avez parcouru un long chemin depuis vos premières innovations, loin dans le passé. À présent, seul l’avenir peut nous dire si ce plan vous conviendra. Vers la Lune.

Un dernier merci à Nicki DiCicco pour sa pochette et au CryptoScamHub pour ses contributions artistiques à cette série!

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Traduction de l’article de Giacomo Zucco : Article Original

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