La blockchain en détail - Devoxxfr 2016 - Benoit Lafontaine - Yann Rouillard
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La Blockchain est la techno "hype" du moment (avril 2016). Celle qui aurait le pouvoir de changer le monde comme le Web l'a fait ces dernières décennies. Mais, finalement, sur qu'est-ce que la Blockchain ? Comment ça marche ? que pouvons-nous faire avec ? Cette session University va nous permettre de voir en détail ce qui se cache réellement derrière le Buzz. Cette présentation revient sur le fonctionnement technique de Bitcoin, première implémentation de la Blockchain, pour ensuite décortiquer les nouvelles possibilités offertes par les plateformes comme Ethereum. Dans une seconde partie, elle détaille des exemples de code afin de comprendre précisément ce qu'est un smart-contract. Dans une troisième partie, elle s'intéresse aux différents cas d'usages qui sont à l'étude où déjà implémentés et enfin parle des enjeux sociaux que la Blockchain introduit. Benoit Lafontaine, @joel1di1 Yann Rouillard, @yannrouillard
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La blockchain en détail - Devoxxfr 2016 - Benoit Lafontaine - Yann Rouillard
- 1. #DevoxxFR La Blockchain en détails Benoit Lafontaine Yann Rouillard 1
- 3. #DevoxxFR Benoît Lafontaine! Directeur Technique! bla@octo.com ! @joel1di1! Yann Rouillard! Consultant Senior ! yro@octo.com ! @yannrouillard! 3
- 4. #DevoxxFR Agenda Origine : Bitcoin, Pourquoi, Comment ? Présent : Ethereum et les smarts-contract Les usages d’aujourd’hui Futur : Les usages de demain… La question de la gouvernance 5
- 5. #DevoxxFR Bitcoin, comment ça marche? 6
- 6. #DevoxxFR Bitcoin est un réseau pair à pair permettant de transférer de l'argent, sans avoir recours à une entité centrale, telle une banque 7
- 7. #DevoxxFR Notions de base en cryptographie Fonction de hachage & signature électronique (rien de bien nouveau sous le soleil) 8
- 8. #DevoxxFR Fonction de hachage ou « Hash » 9
- 9. #DevoxxFR Hash Origine H(origine) Voici un texte super long f272bcf903 Bonjour Devoxx! d1be9c0ff4 Bonjour Devoxx. 0084a53e9d Bonjour Devoxx. 0084a53e9d N’importe quelle! taille d’entrée! Taille de sortie fixe! La moindre variation! produit un hash différent! Une même entrée produit toujours le même hash! 10
- 10. #DevoxxFR Exemple de hash (SHA256) 69ac2bc80759bd67c763198ffe9c3bc88ff96caaf4a6fee25776149abab64a66 11
- 11. #DevoxxFR Propriétés des hashs Rapide ! Résistant à la collision! Origine H(origine) Mon message 78baf23503 Non réversible! 12
- 13. #DevoxxFR Principe de la signature électronique Kpub, Kpriv = GenerateKeys! ! ! Signature = sign(Kpriv, message)! ! ! isValid = verify(Kpub, message, signature)! 14
- 14. #DevoxxFR Propriétés des signatures électroniques 1 message => 1 signature Non forgeable, même en connaissant la clé publique Attention à ne pas divulguer sa clé privée 15
- 15. #DevoxxFR Après la crypto, les structures de données 17
- 16. #DevoxxFR Block chain (en 2 mots) 18
- 17. #DevoxxFR Block chain (en 2 mots) Blocs de données qu’on lie entre eux ! en y incorporant le hash du bloc précédent! 19
- 18. #DevoxxFR Merkle tree Franchement, on aurait pu se passer de l’explication technique. Mais on en trouve partout dans Bitcoin et les autres Blockchains, à tel point qu’on dit que la Blockchain n’est qu’un gigantesque Merkle Tree. Du coup, on s’en dit que c’était pas mal d’en parler. Enfin, surtout Yann, moi j’étais moins chaud, mais comme il a les cheveux longs je lui ai laissé cette victoire. Et puis comme ça vous pourrez briller en société. Parce qu’entre nous, si vous ne parlez pas de Blockchain en 2016, sérieux… 20
- 22. #DevoxxFR La transaction dans Bitcoin Règle #1 : On ne peut transférer que les bitcoins que l’on possède Transactions de type « Paye » Règle #2 : Seuls les mineurs peuvent créer des bitcoins (on verra comment plus tard) Transactions de type « CoinBase » 24
- 23. #DevoxxFR Exemple : Michel veut donner 1 bitcoin à Alice CoinBase! Signée par CléPrivéeMichel! Paye(CléPubliqueAlice, H( ))! Signée par CléPrivéeMichel! Paye(CléPubliqueBob, H( ))! Signée par CléPrivéeAlice! 25
- 24. #DevoxxFR Problème #1 Donner plusieurs bitcoins en même temps CoinBase! Signée par CléPrivéeMichel! Paye(CléPubliqueAlice, H( ), H( ))! Signée par CléPrivéeMichel! CoinBase! Signée par CléPrivéeMichel! 26
- 25. #DevoxxFR Problème #2 : La division de bitcoins CoinBase! Signée par CléPrivéeMichel! Paye(CléPubliqueAlice, H( ), H( ))! Signée par CléPrivéeMichel! CoinBase! Signée par CléPrivéeMichel! 27
- 26. #DevoxxFR Problème #2 : La division de bitcoins Paye(CléPubliqueAlice, H( ), H( ))! Signée par CléPrivéeMichel! Paye([ CléPubliqueBobà 1.5),! CléPubliqueAliceà 0.5)]! H( ))! Signée par CléPrivéeAlice! Paye(CléPubliqueChris, H( ))! Signée par CléPrivéeBob! Paye(CléPubliqueDavid, H( ))! Signée par CléPrivéeAlice! 28
- 27. #DevoxxFR Problème #3 : La double dépense CoinBase! Signée par CléPrivéeMichel! Paye(CléPubliqueAlice, H( ))! Signée par CléPrivéeMichel! Pay (CléPubliqueBob, H( ))! Signée par CléPrivéeAlice! Paye(CléPubliqueChris, H( ))! Signée par CléPrivéeAlice! 29
- 29. #DevoxxFR Comment trouver un consensus ? Sans entité centrale Sans faire confiance aux participants 31
- 31. #DevoxxFR Algorithme simplifié 1) Nouvelles transactions sont broadcastés 2) Chaque noeud créé un bloc avec les transactions qu'il a vues, à la suite de sa chaine 3) Un noeud est « tiré au hasard » 4) Ce noeud broadcast son bloc 5) Les autres noeuds recoivent et valident ce block 6) S'il est valide, ils le rajoute à leur chaine 33
- 32. #DevoxxFR Tirage au sort => Proof of Work 34
- 33. #DevoxxFR Tirage au sort H()! Trouver une valeur du nonce pour laquelle H(_) < valeur! 35
- 34. #DevoxxFR Algorithme du Proof Of Work while block_hash > difficulty! nonce = rand()! block_hash = hash( block_header :: nonce )! 36
- 35. #DevoxxFR Exemple de valeurs d’un bloc Hash : 000000000000000001e2e3256cc81bf2c1c3e1d9230b1124c5cfd411adf03be2! Nonce : 104098959 37
- 36. #DevoxxFR Forks A à B! A à C! 38
- 37. #DevoxxFR Une transaction ancienne est plus « sûre » Potentiellement écrasable! Peu probable d’être écrasée! Considérée comme sûre! 39
- 38. #DevoxxFR Point à retenir Le travail des mineurs est de sécuriser le réseau en : Validant les transactions Validant les blocs S’accordant sur la chaîne 40
- 39. #DevoxxFR "If you’re good at something, never do it for free." A happy Bitcoin miner 41
- 42. #DevoxxFR Enjeux Vitesse Proof of Work Scalabilité SmartContracts 44
- 44. #DevoxxFR Evolution de la difficulté 46
- 45. #DevoxxFR Le problème des pools de minage 47
- 47. #DevoxxFR Vitesse et scalabilité 49 Temps entre les blocs (10 mins)! Nombre de transactions par bloc!
- 48. #DevoxxFR Bitcoin, monnaie programmable Langage de script, limité Multisignatures (ex: 2 sur 3) LockTime Whiteliste 50
- 51. #DevoxxFR Ethereum kezaco ? 53 Le début du web 3.0 ? dela Le successeur de bitcoin ? dela Le nouvel investissement avec 1000% de gain garantie ? dela
- 52. #DevoxxFR Ethereum c’est … 54 décentralisé un ordinateur infalsifiable toujours disponible accessible de partout … … et par tout le monde !
- 54. #DevoxxFR Mais Ethereum c’est aussi… 56 où tout(e action) se paie ! un ordinateur qui produit des résultats cohérents … à terme aussi rapide … qu’un smartphone des années 90
- 55. #DevoxxFR Les évolutions clés d’Ethereum 57 Des Smart Contracts Turing Complet dela Une blockchain plus rapide Une blockchain qui stocke des données dela } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat {
- 56. #DevoxxFR Une Blockchain plus rapide 58
- 57. #DevoxxFR Block size et Block time 59 600 s 12 s • Un délai entre 2 blocs beaucoup plus court ! • Une taille de bloc qui s’adapte progressivement ! Vers l’infini et au delà !! ~ 90 kB
- 58. #DevoxxFR Impact d’un block time court 60 1 1 1 21' ✗ 12 s! 18 s! 24 s! 25% 50% 25% 2 ✗ 2 ✗ ✗ A B C BLOCK TIME: 6 S 3 2' 0 s! 6 s!
- 59. #DevoxxFR Solution: 61 GHOST: Greedy Heaviest Observed Subtree Les blocs orphelins sont: • inclus dans le calcul du poids d’une chaîne • récompensés en Ξther (jusqu’à la 7ième génération) le protocole Fantôme
- 63. #DevoxxFR Des données dans la blockchain 65
- 64. #DevoxxFR Un livre de comptes on steroid ! 66 …avec de la donnée dedans ! Key/Value Storage Key Value 0x87a7b7…! 4419! 0x87a7b7…! "abc"! …! …! structuré par comptes… Account Id 0x7f6a65…! Balance 12 Ξ! Nonce 14! Storage Root Code Hash Key/Value Storage Key Value 0x87a7b7…! 4419! 0x87a7b7…! "abc"! …! …! Key/Value Storage Key Value 0x87a7b7…! 4419! 0xa5fc701…! "abc"! …! …! Code Storage Code Hash Code 0x87a7b7…! 010010010…! …! …! Account Id 0x7f6a65…! Balance 12 Ξ! Nonce 14! Storage Root Code Hash Account Id 0x7f6a65…! Balance 12 Ξ! Nonce 14! Storage Root 0x9b65ac… Code Hash 0x78ab5f6…
- 65. #DevoxxFR Les comptes Ethereum 67 • Un compte par utilisateur… et par Smart Contract ! } 1 2 3 4 5 6. . . .1 0 contrat { • Simplifie la gestion par les Smart Contracts et les clients légers • Identifiant = {Hash(clé publique) si utilisateur Hash(clé publique, nonce) si Smart Contract
- 66. #DevoxxFR L’espace de stockage des contrats 68 • A bas-niveau: une simple base clé / valeur • Support de tous les types classiques par les langages de haut-niveau chaîne de caractères, tableau, mapping… • Non accessible par les autres contrats … mais lisible de l’extérieur ! } 1 2 3 4 5. . . . 1 0 contrat { 256 bits ↔ 256 bits
- 67. #DevoxxFR Un dropbox décentralisé ?! 69 • Paiement à l’écriture uniquement ! • Rétribution pour l’effacement • No limit ! (enfin presque…)
- 68. #DevoxxFR … pas vraiment … 70 • Très cher !! ~130 000 € / Go IN DA BLOCK CHAIN A partir de 1000 € IN DA BLOCK CHAIN A partir de 320 € • Limité par la capacité moyenne des noeuds le faible débit actuel
- 70. #DevoxxFR Un Smart Contract 72 … est un simple programme !! • stocké dans la blockchain • capable de modifier l’état de la blockchain • associé à un identifiant / compte unique
- 71. #DevoxxFR Ils sont complètement Turing !! 73 • Permet d’implémenter tous les algorithmes de calcul • Des instructions de conditions et boucles • Mémoire et stack infinie
- 72. #DevoxxFR Transactions et Smart Contracts 74 1234 "abc" 0xe6f Ethereum State N 4419 "def" 0xde9 Ethereum State N+1 } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { Ethereum Computer 0x7f6a65… Transaction Numéro 12! Montant 4 Ξ! Destinataire 0x7f6a65… Données 2, "toto"! Code Execution Acteur externe
- 73. #DevoxxFR Interactions entre Smart Contracts ConContracts 75 } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { Les Smart Contracts parlent aux Smart Contracts ! } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { Contrat de notation Contrat de titrisation Contrats de prêt} 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { Contrat d’investissement automatique Récupère! la liste de prêts! Récupère les infos! de remboursement! Récupère remboursement! Demande la note! Achète!
- 74. #DevoxxFR Interactions entre Smart Contracts ConContracts 76 } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { Les Smart Contracts parlent aux Smart Contracts ! } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { Contrat de notation Contrat de titrisation Contrats de prêt} 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { Contrat d’investissement automatique Récupère! la liste de prêts! Récupère les infos! de remboursement! Récupère remboursement! Demande la note! Achète! function request_notation (…) { // return score(load) return "Triple A" }
- 75. #DevoxxFR Des propriétés intéressantes 77 • Immutabilité • Durabilité (ou presque) • Atomicité • Séquentialité • Durabilité Transactions Code
- 76. #DevoxxFR Et des contraintes 78 • Exécution déclenchée par l’extérieur uniquement • Pas d’accès direct aux données externes • Temps d’exécution limité (par votre argent)
- 77. #DevoxxFR C’est qui qui paie ? C’est bibi ! 79 • Principe de l’exécuteur - payeur • Unité de facturation: le Gas • Monnaie de paiement: l’Ξther • Ratio Gas / Ξther défini par l’offre et la demande (à terme)
- 78. #DevoxxFR Les langages de développement 80 Solidity #Devox xFRSoli dity Serpent LLL ~Javascript ~Python ~Lisp MOST POPULAR
- 79. #DevoxxFR Les Ðapps 81 Decentralized Applications (le futur) } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { Ethereum HTML application Smart Contract BackendFrontend Decentralized Storage (IPFS, Swarm…) Mist Web 3.0 Browser Desktop
- 80. #DevoxxFR Les Ðapps 82 Decentralized Applications (actuellement) } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { Ethereum HTML application Smart Contract BackendFrontend Web Server Web Browser Desktop
- 82. #DevoxxFR Coût des opérations 84 Operation Gas Ξther Euro Ajouter! 2 nombres! 3! 3.10-8 Ξ! ~0,00003 ¢! Saut conditionnel! 10! 1.10-7 Ξ! ~0,0001 ¢! Lecture! Stockage! 50! 5.10-7 Ξ! ~0,0005 ¢! Ecriture! Stockage! 20000! 0,0004 Ξ! ~0,4 ¢! Création d’un contrat! 32000! 0,00064 Ξ! ~0,64 ¢! … … … … Faire la somme de 100 000 nombres Tri Quicksort d’un tableau de 1000 entrées A partir de 15 € A partir de 40 €
- 83. #DevoxxFR Exécution des transactions 85 New (kid on the) Block State Root Data 4Data 3Data 2Data 1 State Root State Root Data 4Data 3Data 2Data 1 State Root Data 4Data 3Data 2Data 1 Tx 1 (…) Tx 2 (…) Transactions Pool Prev Hash Prev Hash State Root
- 84. #DevoxxFR Vérification des transactions 86 New Block State Root Data 4Data 3Data 2Data 1 State Root State Root Data 4Data 3Data 2Data 1 State Root Data 4Data 3Data 2Data 1 Prev Hash Prev Hash Tx 1 (…) Tx 2 (…) State Root = ?
- 86. #DevoxxFR Les oracles 88 • Principe: Des Smart Contracts qui fournissent des informations sur l’état du monde extérieur • Permet aux Smart Contracts de réagir sur des conditions externes (météo, taux de changes, vue youtube…)
- 87. #DevoxxFR Les oracles: mode synchrone 89 } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { Smart Contract } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { Ethereum Oracle Contract External Program Transmet! à l’oracle! 1112 Récupère! l’info!13 Interroge! l’oracle! Régulièrement!
- 88. #DevoxxFR Les oracles: mode asynchrone 90 } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { Ethereum Oracle Contract External Program 13 Récupère! l’info! Transmet! à l’oracle! 14 11 Interroge! l’oracle! 12 Notification ! Transmet! au contrat! 15 } 1 2 3 4 5 6. . . . 10 contrat { Smart Contract
- 89. #DevoxxFR Binding javascripts Framework de tests de contrats Outils de développement 91 Embark Les frameworks de développement et déploiement Ðapps Ðapps(contracts Automatisent Construction, tests et déploiement Gestion des environnements Fournissent
- 91. #DevoxxFR Ethereum 1.5, 2.0 … 3.0 93 • Mist Web 3.0 Browser • Proof of Stake • Amélioration de la scalabilité • Support des transactions privées
- 92. #DevoxxFR 94#DevoxxFR Mais bordel à quoi ça sert ce truc ?!!
- 93. #DevoxxFR Les apports 95 • Une plateforme transactionnelle ouverte à tous et disponible • Des transactions auditables • Des coûts de transactions faibles • Du paiement à l’usage • Des transactions sans besoin de confiance mutuelle
- 94. #DevoxxFR Les grands types d’usage 96 Certifications, preuve d’antériorité Echanges pair à pair et pouvoir de la foule Internet des objets Produits financiers / monétaires
- 95. #DevoxxFR Certifications 97 Certification des diplômes d’école d’ingénieurs Enregistrement des créations et des droits d’auteurs dans la blockchain Enregistrement du cadastre au Ghana et au Honduras
- 96. #DevoxxFR Les échanges pair à pair 98 Place de marché pour la location d’appartements ou de biens Place de marché pour les prédictions LaZooz Plateforme de co-voiturage décentralisé
- 97. #DevoxxFR L’Internet des objets 99 Système de verrous piloté par Smart Contract ADEPT: Plateforme pour la gestion d’objets connectés
- 98. #DevoxxFR Produits financiers 100 Automatisation de l’émission et la gestion des obligations Utilisation d’une monnaie spécialisée pour le stockage décentralisé Place de marché des titres de société non côtés sur la blockchain
- 100. #DevoxxFR 102 Eviter la censure
- 101. #DevoxxFR 103
- 103. #DevoxxFR 105
- 104. #DevoxxFR 106
- 105. #DevoxxFR 107
- 106. #DevoxxFR 108 Qui contrôle le code ?
- 108. #DevoxxFR 110
- 109. #DevoxxFR 111
- 110. #DevoxxFR 112
- 111. #DevoxxFR 113
- 112. #DevoxxFR 114
- 113. #DevoxxFR 115 Derrière la technologie, des hommes
- 114. #DevoxxFR 116 Ne pas faire de choix c’est faire un choix
- 115. #DevoxxFR " We should have built payments in the browser " Marc Andreessen Mosaic, Netscape " We tried " 117
- 116. #DevoxxFR Take away Bitcoin et la technologie Blockchain vont impacter le monde La nature et l’ampleur de l’impact restent inconnus Ecrivons l’histoire… ... et évitons que d’autres le fasse à notre place 118
- 117. #DevoxxFR 119 Merci de votre attention
- 118. #DevoxxFR OCTODe la startup à la multinationale, OCTO intervient partout où l’informatique joue un rôle déterminant dans la transformation des sociétés. On recrute J 120