On pourrait dire que la solution apportée par Bitcoin au problème de la double dépense est la réalisation la plus importante de Satoshi Nakamoto. La preuve est faite : le livre blanc de Bitcoin explique comment ce réseau, alors naissant, va résoudre ce problème en utilisant un système de comptabilité à triple entrée, une blockchain et le mécanisme de consensus Proof-Of-Work (preuve de travail). Dans les paragraphes suivants, nous allons disséquer à la fois le problème et la solution en utilisant des citations du désormais historique Livre blanc de Bitcoin. Dès l'introduction, le document affirme :
« Le commerce sur Internet repose presque exclusivement sur les institutions financières qui servent de tiers de confiance pour traiter les paiements électroniques. Bien que le système bancaire fonctionne assez bien pour la plupart des transactions, il souffre toujours des faiblesses inhérentes à ce modèle basé sur la confiance. »
Dans le monde physique, le problème de la double dépense n'existe pas. Un billet ou une pièce d'or ne peut exister qu'à un seul endroit. Si une personne A le donne à une personne B pour payer quelque chose, la personne A ne peut pas le dépenser à nouveau parce que la personne B l'a en sa possession. Dans le monde numérique, les règles sont différentes car il suffit d'un ou deux clics pour faire une copie. Les transactions, Bitcoin, un film et une chanson ne sont que des 1 et des 0 pour les ordinateurs ; et l'un des principaux objectifs de l'informatique est de reproduire l'information facilement et rapidement. De plus, les ordinateurs peuvent effectuer plusieurs tâches simultanément, ce qui complique encore la situation.
Avant Bitcoin, la seule solution au problème de la double dépense était de faire confiance à une entité centrale qui vérifiait chaque transaction. C'est ainsi que fonctionnent les cartes de crédit et les virements bancaires. Chaque institution bancaire tient un grand livre privé avec ses propres règles, et les gens n'ont pas d'autre choix que de faire confiance à l'institution pour participer à leur réseau. Ce système comporte toutefois un problème inhérent. Retournons au livre blanc :
« Les transactions totalement non réversibles ne sont pas vraiment possibles, car les institutions financières ne peuvent pas éviter la médiation des litiges. Le coût de la médiation augmente les coûts de transaction, en limitant la taille minimale pratique de la transaction et en supprimant la possibilité d'effectuer de petites transactions occasionnelles, et les paiements non réversibles pour nos services traditionnels sont couteux. Avec la possibilité de renversement, le besoin de confiance se répand ».
En revanche, le registre de Bitcoin est décentralisé et public. Ce fait, associé au mécanisme de consensus Proof-Of-Work, permet au réseau Bitcoin de résoudre le problème de la double dépense sans aucune confiance et de parvient à un règlement final en quelques minutes.
Le livre blanc de Bitcoin aborde d'emblée l'attaque théorique des 51 % :
« Dans cet article, nous proposons une solution au problème de la double dépense en utilisant un serveur d'horodatage distribué en pair-à-pair pour générer une preuve informatique de l'ordre chronologique des transactions. Le système est sûr tant que les nœuds honnêtes contrôlent collectivement plus de puissance d'unité centrale que n'importe quel groupe coopérant de nœuds malvéillants. »
Ainsi, la blockchain archive les transactions de manière chronologique dans un regirstre public. Les nœuds ont accès à toutes les transactions et valident l'historique de la blockchain toutes les dix minutes en moyenne. Chaque jour qui passe, de plus en plus de nœuds exécutent les règles du réseau Bitcoins et une attaque devient de plus en plus improbable à réaliser. Néanmoins, si une entité prend le contrôle de 51 % du réseau, elle pourrait théoriquement « générer une chaîne alternative plus rapidement que la chaîne honnête ». Que pourrait faire la partie attaquante avec ses nouveaux pouvoirs ?
« Même si cela est possible, le système n'est pas ouvert à des changements arbitraires, tels que la création de valeur à partir de rien ou la prise d'argent qui n'a jamais appartenu à l'attaquant. Les nœuds n'accepteront pas une transaction non valide comme paiement, et les nœuds honnêtes n'accepteront jamais un bloc qui en contiendrait. Un pirate ne peut qu'essayer de modifier l'une de ses propres transactions pour récupérer l'argent qu'il a récemment dépensé. »
Cela signifie que la partie attaquante ne peut que dépenser deux fois ses bitcoins. C'est un problème, bien sûr, mais une attaque à 51 % serait de toute façon « irréalisable sur le plan informatique ».
Toutes les transactions sont horodatées et liées à la précédente, cette « preuve informatique » les rend infalsifiables et permet au réseau Bitcoin d'effectuer le règlement final en quelques minutes. Toutefois, le problème de la double dépense reste un risque pour les personnes qui osent recevoir des transactions « non confirmées ». Pour qu'une transaction soit « confirmée », un mineur doit l'ajouter à un bloc. Ensuite, chaque bloc ajouté est considéré comme une « confirmation » supplémentaire pour toutes les transactions passées. Après six confirmations, il est très peu probable qu'une transaction puisse être dépassée par la chaîne malveillante.
En outre, Bitcoin dispose d'une protection supplémentaire contre le problème de la double dépense. Lorsqu'une personne A envoie des bitcoins à une personne B, le réseau détruit publiquement les pièces de la personne A et crée de nouvelles pièces dans le portefeuille de la personne B. La solution de Satoshi Nakamoto au problème de la double dépense est donc solide. Le réseau Bitcoin existe depuis près de 15 ans et aucun incident de double dépense n'a été signalé.
Le livre blanc de Bitcoin indique que « le réseau est robuste dans sa simplicité non structurée », et le temps a prouvé qu'il avait raison.
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