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Décentralisation: le gros problème de la blockchain

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Décentralisation: le gros problème de la blockchain

La décentralisation est l’un des mots à la mode de la technologie blockchain: des entreprises et des sites Web ont été créés et incluent ce mot dans leur nom.

La décentralisation a été présentée comme l'une des fonctionnalités les plus avancées de la technologie financière. L'acronyme DLT (Decentralized Ledger Technology) est devenu un synonyme de blockchain dans l'environnement autorisé fintech.

Peu de gens se rendent compte que la décentralisation est en soi le problème et qu’elle a bloqué la technologie de la blockchain pendant de nombreuses années.

Laisse-moi expliquer:

Dans les années 1960, les systèmes informatiques étaient centralisés ou configurés en réseau en étoile. Ce n’est qu’au début des années 70 que la nécessité de connecter des ordinateurs de plusieurs fabricants est devenue urgente.

À l’époque, les nœuds des quelques réseaux de communication existants étaient généralement organisés de manière hiérarchique, mais dès le début, les protocoles mis en œuvre dans les nœuds des réseaux ARPA, RPCNET, PISA et autres réseaux novateurs précédant Internet étaient conçus avec l’idée générale Un nœud central ou une autorité doit contrôler, diriger, être le centre du réseau ou en devenir propriétaire.

En d’autres termes, nous savions qu’un réseau centralisé, en étoile, à plusieurs niveaux, avec ses goulots d’étranglement innés, n’allait pas satisfaire les exigences des années 1970 de milliers d’utilisateurs. Nous avons également deviné que par En réduisant le nombre de goulots d'étranglement par la décentralisation, le problème serait réduit, mais non résolu. Nous savions qu'une solution devrait utiliser un modèle homologue à homologue.

Étant donné que de nombreuses organisations seraient impliquées dans la fourniture de nœuds, de liens et de matériels et logiciels potentiellement peu fiables, nous devions supposer que le réseau n'était pas fiable. Nous ne savions pas comment un ensemble cohérent de données, voire une seule transaction, pouvait être conservé dans plusieurs bases de données via un réseau peu fiable lorsqu'un nœud pouvait générer un message ou, dans la terminologie fintech, une transaction financière. Le problème était encore aggravé par la présence de joueurs délibérément malveillants.


Pourquoi la technologie de la blockchain a-t-elle été entravée par l'idée de décentralisation?

Un réseau décentralisé
Un réseau décentralisé

De manière générale, nous reconnaissons qu'un réseau est décentralisé lorsque le contrôle du réseau est partagé entre un sous-ensemble des nœuds du réseau.

Un réseau est distribué lorsque tous les nœuds partagent les mêmes responsabilités et exécutent le même logiciel de nœud.

Les réseaux décentralisés (autorisés et basés sur des leaders) étaient souvent des extensions de réseaux centralisés répondant aux exigences des applications, par exemple celles du secteur des technologies financières.

Le logiciel de réseau blockchain (logiciel système de base) ne doit pas être conçu conformément aux exigences de l'application, car celles-ci vont changer. Nous n'avons pas conçu les précurseurs de réseau d'Internet et Internet lui-même en nous basant uniquement sur les exigences des applications de 1970. Nous n'aurions pas pu prédire quelles industries se développeraient en fonction de notre capacité à partager des informations à l'échelle mondiale.

De la même manière, le réseau de chaînes de blocs sous-jacent doit être aussi général, flexible et évolutif que possible. Les exigences de réseau autorisées, client-serveur et privée peuvent alors être considérées comme des cas particuliers d'un réseau distribué, par exemple, en utilisant le concept de réseaux privés virtuels (blockchain).

Un réseau distribué
Un réseau distribué

Les réseaux distribués sont plus susceptibles d'être indépendants de toute structure physique spécifique. Les nœuds peuvent se connecter dynamiquement les uns aux autres et des procédures de connexion aléatoires pourraient éventuellement être utilisées. Les solutions consensuelles mises en œuvre sur des réseaux distribués peuvent également être non autorisées, pilotées par la majorité et récursives.

La distribution, et non la décentralisation, aurait dû être l’objectif principal de la conception des réseaux cryptés.


Pourquoi nous avons échoué

L'absence d'enquête sur les accords consensuels distribués découle en partie de la formulation, en 1982, du problème des généraux byzantins, qui montre comment l'intégrité de l'information peut être maintenue dans un environnement peu fiable. Le problème des généraux byzantins est étudié par les chercheurs depuis plus de trente ans.

Problème des généraux byzantins
Les «généraux byzantins» constituent une analogie courante pour le problème de l'établissement d'un consensus entre plusieurs participants.

L'analogie de plusieurs divisions de l'armée alliée assiégeant une ville assiégée suppose à juste titre qu'on ne peut faire confiance à personne sur le terrain pour transmettre un message et qu'il est impossible de faire confiance à certains des généraux eux-mêmes lors de la passation d'un commandement.

Cependant, la formulation de l'analogie de l'armée suggérait au moins deux classes de troupes: les généraux et les soldats.

Certaines personnes ont ensuite limité leur réflexion à un cas plus spécifique dans lequel les généraux donnaient des ordres qui devaient à la fois être transmis à d'autres généraux et protégés de toute altération par des attaquants ou des traîtres.

Finalement, cette approche a conduit à une définition limitée du problème du consensus.

Coordination entre plusieurs partiesDes modèles de consensus basés sur les leaders, tels que Paxos et Raft, ont été enseignés dans les universités et adoptés comme modèles par les concepteurs de la mise en œuvre de réseaux de blockchain.

En conséquence, les solutions pratiques du problème des généraux byzantins ont été axées sur diverses méthodes de sélection d’un nœud principal, qui enverraient un bloc d’informations vérifiées à tous les autres nœuds, au lieu de rechercher un consensus sur le contenu du bloc.


Manquer la cible

Un consensus sur le noeud qui devrait être le leader actuel ne résout pas le problème de la confiance. Il faut faire confiance au chef actuel. Il doit effectuer le travail de vérification et d’assemblage des blocs de manière juste. Ainsi, le leader des protocoles de consensus actuels basés sur le leader est tenu de fournir certaines informations d'identification: preuve de travail, preuve de participation, preuve de capacité ou preuve de toute autre chose.

Ces «preuves» ne garantissent guère plus qu'un intérêt direct que les nœuds leaders (ou aspirant à devenir des nœuds leaders) peuvent avoir dans le réseau: plus ils acquièrent de l'intérêt, moins ils seront disposés à détruire leur forme de revenu.

Ces «preuves» garantissent que les dirigeants potentiels ont des informations d'identification, mais ne garantissent pas que les informations assemblées dans le bloc sont correctes, ou du moins qu'elles ont été vérifiées par la majorité des nœuds.

Nous avons vu plus de 60 solutions proposées basées sur des modèles basés sur des leaders pour diverses implémentations de blockchain. Ils souffrent d'une erreur commune: un nœud décide ce que tous les autres nœuds vont stocker sur la blockchain. Le résultat est presque l'opposé de ce qui est requis.


Résumé des inconvénients des protocoles basés sur les leaders

Les protocoles basés sur le leader présentent les inconvénients suivants:

  • Ils ne résolvent pas le problème de la confiance. Le nœud principal peut introduire des données erronées, intentionnellement ou non, dans le bloc d'informations.
  • Les récompenses, associées au travail de vérification et d’assemblage des blocs, incitent les nœuds à concourir pour les récompenses et à être promus à des postes de direction. Cette incitation a tendance à créer une classe spéciale de nœuds. Le réseau se transforme ensuite en un réseau décentralisé. Par exemple, Bitcoin a commencé comme un réseau de pairs où chaque nœud pouvait vérifier des transactions et se disputer une récompense. Aujourd'hui, il s'agit d'un réseau à deux classes (mineurs et utilisateurs) contrôlé par de vastes pools de propriétaires.
  • Lorsque l’assemblage d’un bloc est laissé à un nœud, l’une des exigences majeures de la théorie du consensus est invalidée: l’accord est ne pas basé sur un consensus majoritaire sur les informations qui seront stockées dans la blockchain. Le seul accord obtenu est la méthode de choix d'un nœud leader.
  • Un goulot d'étranglement, ou un seul point de défaillance, est introduit: un nœud doit diffuser un bloc à tous les autres nœuds.
  • L'efficacité n'est pas ce qu'il y a de mieux: de gros blocs de données sont davantage sujets aux erreurs de transmission et aux retransmissions de paquets de taille maximale.
  • La redondance est proche de 100%: chaque transaction incluse dans un bloc a déjà été reçue par chaque nœud séparément, au moment de l'émission de la transaction.

Une meilleure analogie

En cherchant une analogie avec le problème de la prise d'une décision commune dans un environnement non organisé et peu fiable, nous aurions pu utiliser l'analogie d'une armée sans rangs, mais cela n'aurait pas été très intuitif.

Une meilleure analogie aurait pu être le défi de décider du cours de clôture quotidien en bourse. Dans cette analogie, une multitude d'acheteurs et de vendeurs détermine le cours de clôture quotidien des actions à l'aide d'un processus stochastique, sans qu'aucune personne en particulier ne prenne de décision pour qui que ce soit.

En bourse, il n’existe pas de réponse «juste» pour un cours de bourse, mais un cours de clôture convenu chaque jour.Le marché boursier est une meilleure analogie pour le consensus distribué

De même, dans la composition d'un bloc, plusieurs variables, telles que l'ordre des transactions, peuvent déterminer la composition finale du bloc. Il n'y a pas de composition de bloc «correcte», il y en a juste un sur lequel les nœuds sont d'accord.

Les protocoles de consensus basés sur une analogie plus distribuée auraient pu éviter la tendance à la centralisation et la nécessité de nœuds intermédiaires, typiques des protocoles basés sur les leaders.

Exemples d'intermédiaires dans un réseau:

  • Mineurs, producteurs ou vérificateurs, volontaires ou engagés pour fournir un service au réseau,
  • Des nœuds spéciaux de systèmes fédérés ayant un rôle à jouer dans le succès du réseau,
  • Des nœuds élus avec certains critères pour effectuer la gouvernance du réseau,
  • Des nœuds appartenant à des entreprises ou institutions de confiance,
  • Joueurs spéciaux, tels que les bourses de change centralisées contenant des portefeuilles d’utilisateurs.

Quel est le problème avec les intermédiaires?

Tout d’abord, c’est une question de Coût: Si les intermédiaires effectuent un travail utile, par exemple en vérifiant les transactions, ils doivent être récompensés.

C'est aussi une question de confiance: les clients utilisant un réseau avec des intermédiaires doivent avoir confiance:

  • que l'intermédiaire ne donne pas la préférence à certains utilisateurs ou transactions,
  • que l'intermédiaire n'a pas été ou ne sera pas repris par un attaquant malveillant,
  • que le système de l'intermédiaire ne subit aucune panne d'électricité, ne soit pas visé par une attaque par déni de service, ni par une défaillance du système, ou par toute autre cause susceptible d'affecter ou de retarder les transactions des clients,
  • Le logiciel système et les données de cet intermédiaire sont fiables, de sorte que l’intégrité et la sécurité des données sont garanties.
  • qu'ils sont réellement connectés à un système de confiance et non à un imitateur (par exemple, un autre système prétendant être un intermédiaire de confiance), et
  • qu'aucun autre événement imprévisible ne se produira. Récemment, par exemple, le propriétaire du bureau de change canadien Quadriga est décédé ou a disparu. En conséquence, des millions de dollars de fonds de clients sont manquants.

Enfin, il s’agit de Disponibilité des données. Si un réseau possède une classe de nœuds privilégiés ou limités gérant la chaîne de blocs, la majorité des nœuds ne disposent pas d'un accès immédiat à la réplique en cours de la chaîne de blocs. Cela peut empêcher le développement d'applications en temps réel, telles que les applications de trading automatisées.


Est-il trop tard pour changer le modèle de consensus blockchain?

La plupart des experts vous diront que l'une des fonctions principales des protocoles consensuels est de maintenir la sécurité du réseau. Ce point de vue confond deux problèmes. La sécurité est certes nécessaire, mais il s’agit d’une exigence totalement différente qui peut être résolue par d’autres moyens.

Néanmoins, de nombreux développeurs sont convaincus que le terme consensus signifie choisir un chef et qu’un consensus est nécessaire pour maintenir la sécurité.

Avec le recul, si nous avions pensé à une analogie mieux distribuée, la recherche aurait pu s’orienter dans une direction différente, suggérant des approches stochastiques et aurait peut-être pu nous amener au développement plus tôt de solutions mieux distribuées sans intermédiaires.

C'est maintenant une question d'éducation, plus qu'une question technique. La plupart des chercheurs, consultants et experts en crypto-réseaux maîtrisent tous les détails du PoW, du PoS, du DPoS et de plusieurs dizaines d'alternatives, tous basés sur le même modèle basé sur le leader.

Les quelques solutions qui ne sont pas basées sur des leaders, ne sont pas des solutions blockchain: ce sont des solutions dans lesquelles chaque transaction est traitée séparément.

Du côté positif, la plupart des gens et 95% des entreprises, selon un sondage récent, comprennent le potentiel de la technologie de la blockchain.

Il est urgent de passer d’un modèle décentralisé à un modèle distribué afin de libérer le potentiel réel de la chaîne de blocs, de résoudre les problèmes d’évolutivité et d’exécuter la chaîne de blocs sur tout périphérique utilisateur sans intermédiaires.


L'auteur est le PDG de Gorbyte, une société de recherche, développement et innovation blockchain. Crypto Briefing n'accepte aucun paiement ni bénéfice financier d'auteurs experts invités.

Si vous êtes un expert en blockchain souhaitant partager vos connaissances et votre expérience, veuillez contacter notre rédacteur en chef, Jon Rice, par courrier électronique à l'adresse suivante: editor AT cryptobriefing.com



Traduction de l’article de Giuseppe Gori : Article Original

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