Quelques remarques générales, liens et avis divers, sur les cryptomonnaies (monnaies électroniques utilisables sur un réseau informatique pair à pair décentralisé), et en particulier sur la plus connue
le BITCOIN, sur le MINAGE ainsi que sur la notion de FONCTION de HACHAGE. Quelques mots enfin sur le PRIMECOIN qui utilise
une preuve de travail basée uniquement sur la recherche de certaines chaînes de nombres premiers (premiers de Sophie Germain et premiers jumeaux) (décembre 2017, dernières nouvelles ).
De l'anglais bit unité d'information et coin, pièce de monnaie, le bitcoin, de symbole BTC, est une monnaie
cryptographique (ou cryptomonnaie, cryptodevise, cybermonnaie ou monnaie électronique), c'est-à-dire un
actif numérique (token ou jeton) pouvant être transféré (mais non copié), entre deux utilisateurs sur internet
sans autre intervenant et qui définit un nouveau système de paiement; il n'y a pas d'autorité centrale et on a là un sytème monétaire informatique international sans banque et pourtant très fiable et sécurisé (on peut parler
de protocole open source avec un logiciel libre), aucun hacker n'a réussi à y trouver de faille depuis sa création.
Cette monnaie virtuelle a été conçue par Satoshi Nakamoto (pseudonyme, l'identité du personnage est toujours inconnue) en 2008 et mise en fonctionnement
en janvier 2009 (S.Nakamoto publie son logiciel open source du bitcoin écrit en C++), juste après la célèbre crise des subprimes de 2008... Elle nécessite un réseau d'ordinateurs gérant un registre de comptes, la blockchain qui
indique le nombre de bitcoins détenus par chaque compte utilisateur et qui est une énorme base de données qui contient l'historique de toutes les transactions (il y en a plus de 200.000 par jour...) effectuées par les utilisateurs depuis sa création.
IL existe des blockchains publiques, ouvertes à tous, mais aussi quelques-unes privées et à accès limité. Il existe de très nombreuses copies de ces blockchains de par le monde visibles par tous les utilisateurs.
Ce réseau d'ordinateurs doit être de type pair à pair (ou P2P ou peer-to-peer) , c'est-à-dire interconnecté de type client serveur, chaque client (appelé encore noeud du réseau) pouvant jouer aussi le rôle de serveur (il n'y a donc pas de serveur central).
Tout le monde peut participer et créer un compte sans avoir à donner
sa véritable identité (on est loin de l'énorme traçabilité de notre système bancaire) et réaliser des transactions sur le réseau; il suffit de se procurer un portefeuille bitcoin dont le plus courant est le Ledger Wallet. Le système est limité au nombre invariable de 21 millions de bitcoins,
chacun étant divisible jusqu'à la huitième décimale (le bitcoin est divisé en satoshis: 1 bitcoin = 108satoshis); le dernier bitcoin sera inéluctablement émis en 2140.
De plus en plus de magasins physiques (restaurants, magasins de vêtements, dentistes...vendeurs de pizzas) acceptent les bitcoins en paiement; certaines ONG comme la Croix Rouge ou Grenpeace acceptent les dons en bitcoins. Le premier achat en bitcoins a eu lieu le 12/01/2009: 10.000 bitcoins pour deux pizzas.
Bien que virtuelles les cryptomonnaies sont plus de 1000 (et plus de 2080 fin novembre 2018 ...) et représentent une capitalisation boursière non négligeable, même s'il n'y a ni cotation ni bilan financier;
les altcoins (alternatives au bitcoin comme ethereum, litecoin, dash, dogecoin, Zcash, ripple, monero, estcoin, primecoin,...) sont passés d'une valeur boursière de
50 millions de dollars à plus de 90 milliards en 2017. Ethereum dont l'unité de compte est l'ether (sigle ETH) est la deuxième monnaie virtuelle la plus importante après le bitcoin, avec une capitalisation
supérieure à 50 milliards d'euros: Ether la principale menace pour le bitcoin?
Le système bitcoin est implanté sur le réseau Internet. Les bitcoins sont régulièrement créés conformément au code source du logiciel de S.Nakamoto en rétribution des traitements des transactions effectués par les utilisateurs du réseau.
Chacun peut devenir utilisateur de bitcoin en téléchargeant et en installant un logiciel approprié sur le matériel de son choix, qui peut aller du simple smartphone jusqu’à un système informatique complexe. On peut démarrer en téléchargeant un portefeuille sur son smartphone.
Pour envoyer et recevoir des bitcoins, il faut disposer d'une adresse bitcoin et cette adresse sera générée par le logiciel du portefeuille; ce logiciel utilise le cryptage asymétrique, c'est-à-dire le principe de la clé publique-clé privée. La connaissance
de la clé privée permet de retrouver l'adresse associée mais l'inverse est, bien sûr et heureusement, impossible.
Le fonctionnement des cryptomonnaies nécessite une dépense électrique considérable .
Le bitcoin valorisé
à 200 dollars en 2013, à près de 1000 dollars en début 2017, vaut plus de 5000 dollars en octobre et sa capitalisation totale est supérieure à
100 milliards de dollars en 2017!
Le 29/11/2017 le bitcoin dépasse la barre des 10.000 dollars.
Le 17/12/2017, le bitcoin a atteint la valeur record de 16323 € ... Le 11/12/2018, le bitcoin est passé sous la barre des 3000 € ... Le prix de ces cryptomonnaies est fixé sur des places de marché et évolue suivant la loi de l'offre et de la demande. Et même si le bitcoin est globalement largement croissant il peut subir de grosses fluctuations.
Les gains sont proportionnels à la puissance de calcul dont dispose un utilisateur (ce qui fait dire que la cryptomonnaie est du calcul).
Un portefeuille bitcoin n'est en réalité qu'un moyen de stockage de clés cryptographiques permettant d'effectuer des signatures électroniques, une signature unique pour chaque transaction, dont
il est facile de vérifier la validité mais que personne ne peut reproduire ni modifier.
Pour la signature des messages on utilise l'algorithme ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm).
Le bitcoin désigne à la fois le protocole et la monnaie correspondante et il répond à une question importante. Comment des noeuds indépendants d'un réseau peuvent-ils se mettre d'accord sur la validité et l'unicité
d'une transaction entre deux parties du réseau sans l'intervention d'un tiers ou d'une autorité de confiance? ( bitcoin, à quoi ça sert?).
Comme toutes les technologies du numérique, le bitcoin (et les cryptomonnaies en général), avec ses transactions de paiement anonymes, est exploité par les cybercriminels pour extorquer de l'argent, produit une explosion des ransomwares et
favorise le blanchiment d'argent sale ainsi que divers délits.
Le minage est le seul mécanisme de création monétaire effective de bitcoins; c'est par le minage que de nouveaux bitcoins sont injectés et sécurisés dans le réseau. Différents acteurs utilisateurs, particuliers ou professionnels, possèdent des ordinateurs permettant la validation des transactions du réseau des bitcoins.
Les nouvelles transactions mises sur le réseau sont dites en attente de confirmation. Toutes les 10 minutes en moyenne, par un processus aléatoire, l’un des ordinateurs dédiés au minage réussit à générer une empreinte cryptographique permettant de valider l’intégralité des transactions en attente.
On appelle ce mécanisme une confirmation, et toute transaction qui a reçu au moins une confirmation est considérée comme établie et définitivement inscrite dans la blockchain au nom de l'utilisateur qui l'a réalisée, et elle y est incluse
dans un bloc de transactions. Ce bloc est une structure de données qui contient une liste de transactions récentes ainsi qu'un hash du bloc précédent (image du bloc précédent par une fonction de hachage). Chacun de ces blocs s'ajoutent dans une chaine de blocs qui constitue la blockchain (qui contient tous les blocs depuis le premier bloc avec les premiers bitcoins).
La BLOCKCHAIN est une chaîne de blocs de codes informatiques, chaque bloc contenant les attributs relatifs à une (ou plusieurs) transaction
(expéditeur, destinataire, montant, date, heure) ainsi que certaines
informations sur le bloc prédécesseur, tous ces éléments étant encryptés pour être sécurisés.
Dès qu’une empreinte valable est trouvée, toutes les machines réalisant le minage sont prévenues et peuvent commencer à s'interesser aux nouvelles transactions en attente.
L'utilisateur de la machine ayant réussi à générer l’empreinte cryptographique valable se voit attribuer une récompense d'un certain nombre de bitcoins (12,5 en juin 2016). Ce montant est gravé dans le protocole bitcoin et sera amené à être divisé par deux tous les quatre ans (pour aboutir en 2140 au dernier des 21 millions de bitcoins).
Concrètement, le mineur résout, avec son matériel informatique, des problèmes mathématiques, différents suivant la cryptomonnaie minée ( qu'est-ce que le minage?).
Ajoutons que si en 2009-2010 le minage était facile et pouvait se faire individuellement, depuis la puissance informatique de calcul nécessaire étant de plus en plus grande, la
plupart des utilisateurs du bitcoin ne font pas de minage; il est effectué dans des fermes de minage qui peuvent être constituées de plus de 200 cartes graphiques (d'où une certaine pénurie mondiale de cartes graphiques...) et il y a de plus en plus de
grosses exploitations minières de bitcoins ou autres de par le monde.
C'est une fonction qui, à partir d'une donnée fournit une empreinte (ou signature) servant à identifier rapidement, mais incomplètement en général, la donnée initiale.
Le plus souvent une telle fonction associe à un ensemble de très grande taille (par exemple une image à nombreux pixels) un résultat de taille limitée et même fixée.
Une fonction de hachage cryptographique est une fonction à sens unique, c'est-à-dire que le calcul direct est facile mais que celui de la fonction inverse,
pour retrouver la donnée à partir du résultat est infaisable ou, en pratique, non calculable en un temps fini raisonnable,
même avec nos plus puissants ordinateurs actuels... La donnée d'entrée de cette fonction est souvent appelée le message et la valeur de sortie est dite la valeur de hachage ou encore la signature.
Les fonctions de hachage interviennent très souvent pour vérifier l'intégrité d'un fichier ou la validité d'un mot de passe; la plus connue pour cela est la fonction MD5 (message digest version 5). Cet algorithme
a été mis au point en 1991 par le cryptologue américain Ronald Rivest, l'un des trois inventeurs de l'algorithme de cryptographie à clé publique RSA .
Un bon exemple de fonction à sens unique est l'application qui a deux grands nombres premiers p et q associe leur produit pq qui peut posséder plus de 150 à 200 chiffres: le produit pq est immédiat à calculer
mais la factorisation d'un grand entier (au moins 150 à 200 chiffres voire plus) est un problème très difficile et même un de nos plus gros ordinateurs nécessiterait un temps de calcul énorme de plusieurs centaines d'années (pour un nombre de 30 chiffres il faut déjà de l'ordre de un mois de calcul...);
voir la factorisation des grands nombres .
Les propriétés essentielles d'une telle fonction sont au nombre de quatre:
1) la valeur de hachage est calculable très rapidement et facilement et sa longueur est toujours la même quelle que soit la longueur du message d'entrée,
2) pour une valeur de hachage donnée il est impossible de construire le message d'entrée qui aurait une telle valeur de sortie,
3) on ne peut modifier un message sans modifier sa valeur de hachage,
4) il n'existe pas deux messages différents qui ont la même valeur de hachage.
La fonction de hachage la plus courante qui concerne le bitcoin est SHA-256 (bientôt remplacée par SHA-384 d'ailleurs); elle permet de transformer une chaine de
caractères de longueur quelconque en une chaine de longueur fixe (256 bits soit 64 caractères). On utilise aussi le RIPEMD160.
Pour espérer gagner des bitcoins en effectuant du minage, il faut calculer de très nombreuses valeurs F(x) de la fonction F=SHA-256 pour divers x et ce le plus vite possible, un gagnant étant en gros désigné au bout de 10 minutes. On sait que ces fonctions fournissent des valeurs imprévisibles et semblables à des résultats aléatoires. Ces nombreux calculs inutiles (et équivalents à un tirage au sort d'une loterie)
pourraient être remplacés par des calculs de chaines de nombres premiers (au moins utiles pour certains mathématiciens) comme
le suggère le projet des primecoins ou l'article preuves de travail (les preuves de travail fournissent un moyen simple d'organiser des courses entre machines sur un réseau)
de Jean-Paul Delahaye.
La totalité du réseau bitcoin a une capacité de calcul énorme de plus de 50 PH/s (péta hash par seconde soit 50.1015 hash par seconde; le hash/s est la principale unité de mesure de la performance d'un mineur bitcoin) et actuellement
il est impossible de miner sur le réseau avec un banal ordinateur, il faut des machines de plus en plus puissantes... Entre 60 et 70 % des mineurs sont chinois et les plus grandes exploitations minières de bitcoin sont en Chine .
- Conclusion -
Les cryptomonnaies n'ont même pas 9 ans d'existence, mais elles ont déjà envahi la plupart des états et les obligent tous à de sérieuses réflexions.
La littérature sur le sujet est d'une abondance énorme et aborde de nombreux thèmes autour de la finance, la société, la cryptographie, les mathématiques ...
En ce qui concerne ces dernières, elles interviennent dans le cryptage (clé publique-clé privée, technique RSA), la blockchain (bases de données) et le
minage (fonction de hachage, preuves de travail) ainsi que dans le protocole primecoin. Dans le cadre du tout est mathématique, on peut dire que la cryptographie et les mathématiques se sont alliées pour produire les cryptomonnaies, le déclencheur ayant été l'article de 2008
A peer-to-peer electronic cash system du brillant anonyme Satoshi Nakamoto.
C'est l'Estonie, pays membre de
l'union européenne depuis 2004, qui a été le premier état à créer et gérer sa propre cryptomonnaie, le Estcoin; tourné résolument et fondamentalement vers le numérique, l'Estonie est en quelque sorte le premier e-Etat qui émet une monnaire décentralisée basée sur les concepts de bitcoin et de blockchain (l'administration estonienne propose même une page web Estcoin et encourage à devenir e-résident estonien)...
Au Vénézuéla, suite à l'inflation, miner des bitcoins est devenu un moyen de survie et le bolivar est boudé au profit du bitcoin; mais ces activités sont réprimées par le gouvernement, aussi les mineurs vénézuéliens se tournent vers l'ether...Le 3 décembre 2017, le gouvernement vénézuélien vient d'annoncer la création d'une nouvelle
cryptomonnaie, le petro, basée sur les réserves de pétrole du pays.
Quid de l'avenir du bitcoin? S'il est évident que la technologie de la blockchain, base de données décentralisée infalsifiable, totalement transparente, qui fonctionne quasiment en temps réel et qui ne peut avoir de panne ou bug, a surement un grand avenir et va sans doute révolutionner la finance ,
rien n'est moins sûr ni pour le bitcoin lui-même ni pour les altcoins...mais les avis diffèrent...
On pourra toujours, bien sûr, opposer le caractère spéculatif (voire hautement spéculatif diront certains) et l'absence de responsable des cryptomonnaies et les attributs
inverses (en principe ...) des monnaies traditionnelles.
PRIMECOIN
Primecoin est une cryptomonnaie innovante par l'utilisation d'une preuve de travail basée uniquement sur des recherches de nombres
premiers, la preuve de travail est donc purement scientifique et intéresse la recherche, si importante en cryptographie et en théorie des nombres,
sur les nombres premiers.
Techniquement les transactions de primecoin se traite en outre 10 fois plus vite que celles du bitcoin.
Cette recherche concerne les chaînes de Cunningham dues à Sophie Germain, c'est-à-dire des suites de premiers (p1,
p2, ..., pk) avec pk+1 = 2 pk +1 pour les chaines de première espèce, et avec pk+1 = 2 pk - 1
pour celles de seconde espèce ; on ne sait toujours pas démontrer qu'il existe une infinité de
telles chaînes de nombres premiers. Elle concerne aussi les chaînes de premiers jumeaux (p, p+2), dont on ne sait pas non plus démontrer l'infinité: c'est la célèbre conjecture des
nombre premiers jumeaux.
L'article de 2013 à l'origine du projet PRIMECOIN.
