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La chaîne de blocs : un potentiel encore inexploré - Par : Kaiwen Zhang,

La chaîne de blocs : un potentiel encore inexploré


Kaiwen Zhang
Kaiwen Zhang est professeur au Département de génie logiciel et des T.I. de l’ÉTS. Il est spécialisé dans les systèmes distribués à grande échelle, les chaînes de blocs, l’architecture orientée événements, les réseaux à définition logicielle et les jeux en ligne massivement multijoueur.

Chaîne de blocs (blockchain)

L’image d’en-tête a été achetée sur Istock et est protégée par des droits d’auteurs.

Le scandale Facebook impliquant la firme Cambridge Analytica a mis en évidence les dérapages possibles que peut entraîner la gestion de données personnelles par des entreprises ou des organismes dont l’objectif premier est le profil. En effet, lorsqu’une base de données est gérée par un tiers, la mise à jour et l’utilisation des données ne sont pas faites de façon transparente. On ne peut qu’espérer que les lois en vigueur soient respectées et intenter des poursuites dans le cas contraire. Pour pallier ce problème, des chercheurs de l’ÉTS explorent une autre solution, peu utilisée à l’heure actuelle : la chaîne de blocs (blockchain).

Démystifier la chaîne de blocs

Surtout connue grâce à une application précise, le Bitcoin, la chaîne de bloc consiste en une combinaison unique entre une base de données distribuée et la cryptographie. La force de ce système réside dans la décentralisation des données chez plusieurs utilisateurs, ce qui permet à tous d’avoir accès à l’information et de s’entendre sur la portion mise en commun, et ainsi d’établir un consensus sur ce qui est « l’information véritable » sans intermédiaire. Plus besoin de mettre sa confiance en un organisme unique : ce sont des processus cryptographiques qui garantissent la sécurité et l’intégralité des données qui sont chiffrées.

Un exemple d’architecture de chaîne de blocs

Diagramme d’architecture d’une chaîne de blocs

La chaîne relie des blocs, chacun contenant plusieurs « transactions » (échanges d’information) survenues entre les utilisateurs. Dans le cas du Bitcoin, le nouveau bloc doit être validé par les nœuds du réseau, appelés mineurs, par un travail computationnel ardu avant de pouvoir intégrer la chaîne. Le premier mineur qui réussit à trouver une proposition est en mesure de présenter une preuve de travail (Proof-of-Work) et se voit accorder une récompense en bitcoins. Le bloc ainsi validé est adopté et ajouté à la chaîne existante.

L’avantage potentiel de la chaîne de blocs est qu’elle permet le maintien d’un registre de données sécurisées à une fraction du coût des bases de données offerts par un fournisseur infonuagique, tout en ayant des processus de gestion plus transparents et vérifiables. Par contre, son coût énergétique est faramineux. Comme la probabilité de trouver un bloc est proportionnelle à la puissance de calcul de chacun des mineurs, ces derniers ont tendance à augmenter constamment la leur afin d’obtenir des récompenses. Le rendement de Bitcoin diminue donc constamment : on continue de miner un bloc toutes les dix minutes pour un coût énergétique de plus en plus élevé.

Une ferme de minage Bitcoin qui est capable d’une grande capacité de calcul

Ferme de minage Bitcoin

Au-delà de la cryptomonnaie

Le laboratoire FUSÉE de l’ÉTSLes chercheurs du Laboratoire FUSÉE de l’ÉTS travaillent à élargir le concept de la chaîne de blocs à d’autres secteurs. Une des grandes priorités de leurs travaux de recherche vise à créer des protocoles de consensus qui consomment beaucoup moins d’énergie. Une avenue déjà connue est de remplacer la preuve de travail par une preuve d’enjeu, aussi appelée preuve de participation (Proof-of-Stake). Dans ce genre de système, pour avoir droit de miner un bloc, on doit posséder un certain nombre de jetons et être désigné de façon aléatoire pour le faire par le système. Les chercheurs du laboratoire FUSÉE estiment qu’il est possible de réduire de dix mille à un million de fois l’énergie requise pour exploiter une chaîne de blocs en créant de nouveaux protocoles de consensus.

Aussi, il est possible de déployer des contrats intelligents, qui seront exécutés par des transactions. Ces contrats permettent de programmer les conditions de validation et d’accessibilité de l’information, donc de créer des chaînes de blocs beaucoup plus polyvalentes.

 

 

 

Application de chaînes de blocs publiques

L’un des secteurs où la chaîne de blocs pourrait s’avérer très intéressante est la santé. En effet, la chaîne de blocs pourrait servir à établir un dossier électronique unique, regroupant tous les tests diagnostiques, les tests laboratoires et les médicaments qui nous ont été prescrits dans un seul et même endroit, ce qui présenterait des avantages évidents. De plus, elle permettrait à chacun de consulter son dossier et limiterait l’accès de certaines informations à des intervenants bien précis, options qui ne sont pas possibles dans l’état actuel des choses. Toutes ces contraintes liées à la confidentialité pourraient être gérées au moyen de contrats intelligents.

Simulations de chaînes de bloc au Laboratoire FUSÉE

Vibes, un projet de recherche du Laboratoire FUSÉE

 

Un autre défi qui pourrait être relevé au moyen de la chaîne de blocs est la gestion des informations découlant de l’internet des objets. De nouveaux règlements, comme le règlement général sur la protection des données de l’Union européenne (RGPD), imposent des restrictions et des conditions de traçabilité où l’utilisation d’une chaîne de blocs serait plus qu’avantageuse. Chaque ajout d’une nouvelle information sur une personne équivaudrait à une transaction. La personne en charge de l’audit n’aurait ensuite qu’à consulter la chaîne pour vérifier que tout a été fait dans les règles de l’art. On pourrait même aller plus loin et encoder les règles du RGPD dans des contrats intelligents de manière à ce que seules les informations respectant la loi puissent être conservées.

Applications de chaînes de blocs privées

Les consortiums et regroupements d’entreprises ont souvent besoin d’échanger de l’information de façon sécuritaire (par exemple, gestion de chaîne d’approvisionnement). Pour éviter que cette tâche incombe à une seule entreprise ou à un tiers, ils peuvent mettre en œuvre une chaîne de blocs privée. Les protocoles de chaînes de blocs privées sont beaucoup moins lourds que ceux des chaînes publiques, notamment parce que les participants ont eux-mêmes intérêt à mettre à jour les données, sans incitatifs.

Les chaînes de blocs présentent aussi une solution potentielle pour l’authentification des documents officiels d’établissements universitaires (relevés de note, diplômes, etc.), là où les outils pour contrer la fraude sont moins implantés.

Kaiwen Zhang, professeur à l’École de technologie supérieure

Le professeur Kaiwen Zhang lors de la conférence ACM DEBS

 

Une gestion plus ouverte des données

L’ère des mégadonnées a entraîné une concentration de données entre les mains d’entreprises comme Google, qui en ont disposé à leur guise. Les chercheurs du Laboratoire FUSÉE veulent rendre l’accès à ces données universel au moyen de la chaîne de blocs, tout en assurant la confidentialité et la sécurité.

 

Kaiwen Zhang

Profil de l'auteur(e)

Kaiwen Zhang est professeur au Département de génie logiciel et des T.I. de l’ÉTS. Il est spécialisé dans les systèmes distribués à grande échelle, les chaînes de blocs, l’architecture orientée événements, les réseaux à définition logicielle et les jeux en ligne massivement multijoueur.

Programme : Génie des technologies de l'information  Génie logiciel 

Laboratoires de recherche : FUSÉE- Fast Unified Scalable Event processing Event messaging 

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