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Prv

1/ La notion de Hash Pour comprendre comment fonctionne la blockchain, il est absolument nécessaire de comprendre la notion de Hash.
Le hash est un algorithme qui accepte n'importe quelle donnée en entrée (que ce soit un fichier, une photo, une chanson, un film, ou chaine de caractères) et qui va en faire une chaîne de caractères respectant un format déterminé à la sortie. Cette chaine de caractère sera toujours absolument identique si vous refaite tourner l'opération avec la même donnée à l'entrée, même sur une machine différente. C'est en quelque sorte une signature numérique de la donnée soumise. On parle de cryptage à sens unique car il est impossible de retrouver la donnée de départ à partir du hash. Le hash du mot bitcoin est par exemple: 6B88C087247AA2F07EE1C5956B8E1A9F4C7F892A70E324F1BB3D161E05CA107B Il est impossible de retrouver le mot bitcoin à partir de ce hash. Je peux par contre générer le hash su lot bitcoin sur un autre ordinateur et j'obtiendrai exactement le même résultat. Le moindre changement générera un hash totalement different. Le hash de Bitcoin (avec une majuscule) est par exemple: B4056DF6691F8DC72E56302DDAD345D65FEAD3EAD9299609A826E2344EB63AA4 Vous comprenez donc l'utilité que cela peut avoir dans le cadre de l'authentification de documents. Écrivez une lettre, générez son hash, et le destinataire pourra en faire autant pour vérifier que personne n'en a modifié le contenu en chemin. Cela aurait été bien pratique pour nos généraux byzantins. Comment imaginer une formule a sens unique? On se dit instinctivement qu'on devrait pouvoir retrouver la donnée entrée à partir de son hash. Utilisons une autre analogie, en utilisant une boulle de billard : Disons que la donné en entrée est : (Point de départ ; force de la frappe ; l’angle du tir). Le hash serait donc la position d’arrivée. En connaissant ces 3 élements, vous pouvez en déduire la position d’arrivée. Mais l’inverse n’est pas possible. En observant la position d’arrivée de la boule, vous ne savez pas d’où elle vient, ni l’angle et la force utilisée pour la déplacer. Pour simplifier, considérons le hash comme une boite magique qui transforme n’importe quelle donnée en un code avec un format précis. Si vous connaissez ce code, vous pouvez prouver que vous êtes le propriétaire de la donnée d’origine sans avoir à la réveler. Cela peut donc servir pour certifier des documents ou fichiers. Prenons par exemple le cas d’un musicien qui veut prouver qu’il est bien l’auteur d’une œuvre. Il lui suffit de générer le hash du fichier mp3 de sa chanson, et de la stocker dans une blockchain qui certifiera la date d’enregistrement. Si 10 ans plus tard, un juge génère le hash du fichier mp3, il obtiendra le même hash qu’il pourra vérifier dans la blockchain. Il pourra ainsi certifier que le morceau existait à une date précise et qu’il a été enregistré par son auteur. C’est sur cet outil très utilisé en cryptographie que reposent les cryptodevises dans lesquels il est utilisé de plusieurs façons.
2/Le problème des généraux byzantins Le but d’une crypto devise est de pouvoir enregistrer les différents transferts de valeur entre participants (et donc de tenir les balances) sans avoir à faire confiance à un tiers (« trustless »). Aujourd’hui vous devez faire confiance à votre banque pour effectuer ce travail. Dans la plupart des cas cela fonctionne bien, mais tout le monde n’a pas accès à ce type de service, et il subsiste toujours certains risques de défaut d’un établissement ou d’un Etat.
Imaginez un voyage entre amis, ou vous décidez de faire les comptes à votre retour. Imaginons qu'une personne du groupe soit désignée comme comptable. Vous devez avoir une totale confiance dans son intégrité afin d'accepter le calcul final du montant que vous allez devoir payer a vos amis. Ce qui peut se concevoir dans un groupe d'ami est plus difficile a imaginer avec des inconnus, a plus forte raison lorsque vous vous trouvez a distance. La solution retenue est donc que chacun tienne a jour son propre registre, et que ceux-ci soient comparés les uns aux autres. Dans ce cas, comment réconcilier d'éventuelles différences (intentionnelles ou pas)? Ce problème de consensus est bien connu depuis des années sous l'appellation de problème des généraux byzantins dont voici une simplification. Une cité ennemie est encerclée par deux groupes de généraux byzantins devant se mettre d'accord sur le fait d'attaquer. Si les deux groupes attaquent ensemble, c'est la victoire. Dans le cas contraire, les attaquants trop faibles seront éliminés par l'armée de la cité encerclée. Le problème étant que les généraux ne peuvent communiquer que par messagers interposés et que parmi eux se trouvent des traîtres. Ceux-ci doivent traverser la cité avec tous les risques que cela implique. Il peut par exemple se faire corrompre dans le but de modifier le message dont il était responsable. Nous avons donc ici un problème de consensus, le message ne peut pas être considéré comme fiable. Si le messager est corrompu, ou est tué et remplacé par un autre, les généraux pourraient recevoir de fausses informations qui les conduiraient à leur perte. Il y a donc un parallèle à faire avec les monnaies digitales et décentralisées : il nous faut trouver un moyen d’éviter que certains transferts soient transformé à l’avantage de certains participants. Les généraux auraient pu pour cela se reposer sur le principe de la Blockchain de la façon suivante: Si le premier général veut envoyer le message suivant: « attaque à minuit » et s’assurer que celui-ci ne soit pas tranformé en chemin par le message il pourrait procéder de la façon suivante.
Il peut ajouter un suffixe à son message, que nous appellerons le « nonce ». Ce suffixe doit être celui qui une fois ajouté au message, permet de générer un un Hash commençant avec un certain nombre de zéros. Prenons 5 pour l’exemple.
Attaque à minuit-xxxxxxxxxxxxxx HASH 00000fdf55ddslfiopjf54fof5sd5s6h115…
Il est donc très compliqué à trouver car il faut pour cela calculer des millions de combinaisons jusqu’à arriver au résultat souhaité. C’est ce qu’on appelle la preuve de travail (« Proof of work »). Attaque demain matin-xxxxxxxxxxxxxx
Le général recevant le message (avec le « nonce » accolé), n’aura qu’à effectuer un hash de celui-ci. Si le résultat ne commence pas par 5 zéros, cela signifie que le message a été altéré en chemin. => Hash: 00fd5gdf55dfg64qsgpoieziejnzguy… HASH 00000fdf55ddslfiopjf54fof5sd5s6h115… Il se peut que le traitre soit lui même équipé d’un super-ordinateur et recalcule un nonce tel que le hash du message altéré commence aussi par 5 zéros. Il faut donc résoudre ce problème en ajoutant de la puissance de calcul. Les généraux vont alors voter pour le jour de l’attaque, et grouper leurs voix dans un bloc de chaque côté de la cité. Il vont ensuite mettre en commun toute leur puissance de calcul est complexifier le problème. il faut maintenant que le Hash commence par 15 zéros. Il mettrons un certain temps à le trouver, mais une fois fait, il sera impossible pour le messager d’en faire autant. Il ne peut pas rivaliser avec la puissance de calculs des deux groupes de l’armée. Si le message, une fois arrivé de l’autre côté de la cité, peut-être haché de façon à commencer par 15 zéros, les généraux auront la certitude que le message ne l’aura pas modifié en chemin. Il s’agit évidemment d’un exemple très théorique, l’armée Byzantine n’ayant pas à sa disposition des super calculateurs. Mais il a le mérite d’exposer un problème classique en informatique. C’est ce principe qui est mis en œuvre dans le protocole de plusieurs cryptomonnaies dont le Bitcoin.
Des transactions en attente dont sont regroupées dans un bloc. Des ordinateurs connectés au réseau le récupèrent et travaillent à trouver le nonce qui permet de générer le hash commençant par un certain nombre de 0. Ce calcul intègre le Hash du dernier bloc ajouté à la chaine, afin de prouver le fait que les blocs se suivent. Une fois fait, le bloc est ajouté à la chaîne et le réseau passe au suivant. Si un intervenant souhaite tricher, il faut qu’il calcule le nonce plus rapidement que l’ensemble du réseau, ce qui est extrêmement difficile. Il est encore plus compliqué de tricher sur une ancienne transaction car cela necessiterait de recalculer tous les nonces des blocs suivants. Donc plus une transaction est ancienne, plus elle est inviolable. Si plus de 50% de la puissance de calcul du réseau était mise en commun pour soumettre un faux bloc, cela serait théoriquement possible. C’est pourquoi de nombreuses critiques citent le fait que les mineurs se regroupent par Pool, ou encore que 80% du minage est fait en Chine. Toutefois ce type d’attaque semble très peu probable, d’autant que la difficulté du problème mathématique progresse avec le temps. Il faut reconnaître que le protocole a été bien pensé car rares sont les programmes informatiques résistant aux attaques de pirates pendant une dizaine d’années.
3/ Génération des clefs Voici comment se passe la génération des clefs de façon plus technique. Tout commence par la génération de la clef privée. Il s’agit d’une suite de 256 chiffres binaires. Nous pourrions en générer une en lançant une pièce de monnaie 256 fois et en notant à chaque fois le résultat. (0 pour pile et 1 pour face par exemple). Cette clef est ensuite mise en équation appelle Hash. Le résultat est alors une suite binaire de 160 nombres binaires. (ex: 01101010100010001110010100101010….) Le nombre de possibilités de clefs publiques est donc de 2160. Vous vous demandez certainement ce qui se passerait si nous tombions accidentellement sur une clef existante? Et bien rassurez vous c'est extrêmement peu probable. Le nombre de possibilité est d'un ordre difficile a saisir. Il y a plus d'adresses possibles que de molécules d'eau sur Terre (5 x 1046 d’après le CNRS). Bonne chance pour tomber deux fois sur la même. Certaines probabilités sont tellement infimes qu'il est impossible de tomber sur un tel événement. Saviez-vous que si vous mélangiez correctement un paquet de 52 cartes, l'ordre que vous aurez crée aura été unique dans l'histoire de l'humanité? Il faudrait des millions de planètes avec des milliards d'individus qui mélangent des paquets 1000 fois par secondes pendant des millions d'années pour obtenir deux fois le même ordre. Difficile a concevoir mais c'est pourtant le cas. Cette chaîne de caractères aléatoire est ensuite transformée par un hash (vu précedemment) permettant de générer une clef publique. Nous avons donc en notre possession une clef publique sur laquelle d'autres personnes peuvent envoyer un certain montant de Bitcoin, et une clef privée qui nous permettra par la suite à les dépenser. Pour utiliser une analogie, la clef publique est votre code IBAN, et la clef privée votre code de carte bancaire.
Nous disposons maintenant de deux clefs, l'une privée, l'autre publique.
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