Bitcoin, comment ça marche ?

C’est quoi le Bitcoin ?
Portefeuille & Adresse
Création de transaction
Réseau Bitcoin
Minage
Blockchain

se concentrer sur le fonctionnement
Le but ?

C’est quoi le Bitcoin ?
Une cryptomonnaie décentralisée ?

B I T C O I N
Décalage des lettres de 1
C J U D P J O
B -> C I -> J T -> U C -> D O -> P I -> J N -> O
Cryptographie
Exemple simple

Monnaie
¥£€ $
Euro - EUR Dollar Américain - USD Yuan - CNYLivre sterling - GBP

Centralisé Décentralisé
Décentralisé
Pouvoir/contrôle réparti
entre plusieurs entités

Crypto monnaie
décentralisée

Nom : Bitcoin
Surnom : BTC
Naissance : 03/01/2009
Créateur(s) : Satoshi Nakamoto

Le code de Bitcoin est open source (accessible à tous)
Beaucoup d’entreprises, de développeurs particuliers, etc y travaillent dessus
Le fait que le code soit visible de tous évite de potentielles dérives
CodeOpen Source
Les modiﬁcations importantes sont débattues avant implémentation

Interface
Envoyer / Recevoir
Portefeuille
Adresse de portefeuille
Bitcoins
0.0025 BTC
Pour utiliser des bitcoins il vous faut plusieurs choses

Transaction
1. Le receveur donne son adresse
2. L’expéditeur renseigne ou scan l’adresse
3. L’expéditeur indique le montant en bitcoin ou en €, $, £, …
4. L’expéditeur envoie le paiement
3aze87DqsjHg876dsq
976jkhqsd676DgJQS
côté utilisateur

20€
0.0025 BTC
Vous Un ami
Un ami ou une
plateforme d’échange

0.0025 BTC
=
250 000 satoshi
Un peu comme 1€ = 100 centimes

Portefeuille / Wallet
Ou encore sur le web : https://www…
Application sur ordinateur Application sur téléphone Portefeuille matériel

!
Tous les portefeuilles ont des  
avantages et des inconvénients
Attention aux faux portefeuilles
Ne criez pas sur tous les toits que  
vous avez des bitcoins
Vous êtes responsable de la sécurité de vos bitcoins

portefeuille
Maintenant, voyons le rôle du
(et entrons dans la partie technique)

Le portefeuille créé pour vous ce
qu’on appelle une clé privée.
PortefeuilleRôle du

E9873D79C6D87DC0FB6A5778633389F4453213303DA61F20BD67FC233AA33262
Exemple de clé privée
Clé privée

E9873D79C6D87DC0FB6A5778633389F4453213303DA61F20BD67FC233AA33262
Pas facile à retenir on est d’accord…
Clé privée

C’est pourquoi cette clé privée peut être générée avec une graine.
Une suite de 12 ou 24 mots plus facile à retenir
abandon balance
design elephant
siren hamster
giraﬀe umbrella
winner emotion
run kiwi
La seed est parfois accompagnée d’un mot de passe additionnel
Seed / Graine

Seed / Graine
Stockage à froid

Seed
Clé
privée
Comment on passe de la Seed à la clé privée ?
HMAC-SHA512
Avec cette fonction

Fonction
f(x) = x * 4
f(5) = 5 * 4 = 20
f(100) = 100 * 4 = 400
Le devoir de cette fonction est de multiplier par 4 ce qu’on lui envoie
Exemples
un exemple

Seed
Clé
privée
Comment on passe de la Seed à la clé privée ?
HMAC-SHA512
Ici, c’est donc le même principe sauf que la fonction HMAC-SHA512
est une fonction de hachage cryptographique

On dit de ces fonctions qu’elles sont à sens unique.
Fonction de Hachage cryptographique
Il est facile de produire un résultat avec des paramètres mais impossible
de retrouver les paramètres avec le résultat

Seed ou clé privée
Conservez en plusieurs copies en sécurité.
Si vous les perdez ou qu’on vous les voles, on vous vole vos bitcoins.

Bon , ok, Seed et Clé privée, on fait quoi maintenant ?

Clé
privée
Comment on passe de la clé privée à la clé publique ?
secp256k1
Un autre type de fonction à sens unique
Clé
publique

Avec cette Clé publique, on génère une Adresse

Comment on passe de la clé publique à l’adresse ?
RIPEM-160
+ SHA-256
+ Base58Clé
publique
2 fonctions à sens unique + Base58 pour rendre l’adresse plus lisible
Adresse

Fonctions différentes
Mais pourquoi toutes ces
?
Cela permet d’avoir diﬀérentes couches de sécurité

Seed
Clé
privée
Clé
publique
Adresse

Un moyen facile de retenir sa
clé privée et de la retrouver
Seed
Un moyen d’accéder à
ses bitcoins
Clé publique
Clé privée
Vériﬁer la signature
Adresse
Un moyen de recevoir
des bitcoins

J’ai enﬁn
mon adresse
Voilà tes bitcoins
BTC0.0025
ENVOYER

Adresse
Votre
Pour l’instant vous ne donnez qu’une seule chose :
Pas d’email, pas de nom, pas de prénom, …
Donc un certain degré d’anonymat

Vous voilà donc en possession de 0.0025 BTC
Si vous décidez d’acheter quelque chose,
de transférer vos bitcoins, …
Étudions maintenant ce qu’il se passe lors d’une
Transaction

Je vais vous faire dépenser vos bitcoins sur …

Cette pizza coûte 10€ soit 0.0010 BTC
Vous ouvrez votre portefeuille, scannez le QR Code,
renseignez le montant et vous appuyez sur…

TRANSACTION
Votre portefeuille va générer une
transaction

Transaction
Le portefeuille compile les informations importantes
côté portefeuille
Montant à payer au receveur
Adresse du receveur
Votre Clé publique
Votre Signature
Montant pour les frais de minage
0.010 BTC
0.000012 BTC

Signature
La signature a été générée avec la clé privée et la transaction
C’est un moyen d’attester que l’expéditeur est en possession des fonds
Sans révéler la clé privée
Elle change lors de chaque transaction

Signature
La signature a été générée avec la clé privée et la transaction
Fonction à sens unique (ECDSA)

RéseauPropagation de la transaction dans le
Votre
portefeuille

RéseauBitcoin
node
Que sont ces nodes ?
À qui appartiennent-elles ?
Nœud en français

NODES
Les nodes sont des constituants du réseau Bitcoin
Ordinateurs, serveurs, … qui communiquent via internet
Elles appartiennent à des entreprises, des particuliers, …

NODES: Les rôles
Portefeuille
Mineur
Les nodes occupent des rôles diﬀérents au sein du réseau
Full node
Fully-Validating Node
Aucune node n’a plus de pouvoir que ses pairs

NODESDiﬀérentes
+ +
+
Bitcoin Core
Solo Miner
Une node peut occuper plusieurs rôles

TransactionVérification de la
Bitcoins non dépensés
Les vérifications à effectuer sont définies dans le code du Bitcoin
Signature correcte
etc…

SignatureVériﬁcation de la
La node va examiner transaction,
signature et clé publique, pour
vériﬁer la validité de la signature

Seul le détenteur de la clé privée qui a généré cette clé publique
aurait pu produire cette signature sur cette transaction
“
Mastering Bitcoin de Andreas Antonopoulos
Il existe une relation mathématique entre la clé privée et la clé publique
qui permet d’utiliser la clé privée pour signer [une transaction] , et la
clé publique pour valider cette signature sans révéler la clé privée.
“

Vous pouvez acheter et vendre des cryptomonnaies
mais ce ne sont pas des portefeuilles.
Les plateformes d’échange gardent vos clés privées
donc vous remettez votre sécurité entre leurs mains.
Plateformes d’échange

Et après ?
Transaction vérifiée

La transaction est
envoyée aux autres nodes
Elle est placée dans la
mempool de la node
Transaction vériﬁée
1.
2.

MEMPOOL
La mempool est la piscine de transactions vérifiées
Vérifiées mais pas confirmées, pas encore…
Vérifiée = valide Confirmée = reçue

Va piocher dans sa mempool
Et va constituer un bloc candidat
Chaque node qui a le rôle mineur et qui reçoit la Transaction

Bloc candidat
Les transactions avec les plus hauts frais sont choisies en 1er
Il est appelé Bloc candidat car il n’est pas encore validé
Transaction Coinbase
Notre transaction
Header du bloc
On y reviendra plus tard

Récompense qui sera versée au mineur
Si il mine le bloc avec succès
De combien est cette récompense ?

50 BTC 25 BTC 12.5 BTC 6.25 BTC 3.125 BTC
2009 2012 2016 2020 2024 2140
0 BTC
La récompense par bloc miné diminue au cours du temps
C’est le Halving, qui a lieu environ tous les 4 ans

255075100
2009 2020 2032 2044 2056 2068 2080 2092 2104 2116 2128 2140
21 000 000
10 500 000
0
5 250 000
15 750 000
18 500 000
En 2020, environ 18 500 000 bitcoins créés via le minage sont en circulation
Transaction coinbase

Le fonctionnement de Bitcoin le fait tendre vers une “monnaie” déﬂationniste
Le nombre de bitcoins en circulation ne dépassera pas les 21 millions
C’est la principale raison pour laquelle on le compare souvent à l’or
Bitcoinmonnaie déﬂationniste ?

Minage
Les mineurs doivent résoudre un problème mathématique
Ce problème est complexe et conçu spéciﬁquement pour les ordinateurs
Le problème à résoudre

Pour qu’un bloc soit miné environ toutes les 10 minutes
Minage Le problème à résoudre
La diﬃculté du problème est ajustée tous les
2016 blocs (environ 14 jours) en fonction de
la puissance de minage sur le réseau

Éviter trop de split
Pourquoi 10 minutes ?
sur la blockchain

Problème mathématique
À quoi ressemble concrètement ce
?

La fonction SHA-256 est utilisée
Lorsqu’on lui passe un contenu elle nous donne un résultat
Ce résultat aura toujours 64 caractères
Minage Le problème à résoudre

SHA-256(Brigade Du Fric)
6c5adc1adeec9200c0f0c93cf52bea077a2a33e3918fa39c6f3af5175e11d8f5
SHA-256(Brigade Du Fric!)
0f27c623535e41327d736e8c3d04eeccfcf8a6ebe8ddf73c5932889076d4fb05
Un caractère peut complètement changer le résultat
SHA-256

Démonstration de
SHA-256
Cliquer ici pour accéder à la démo
https://emn178.github.io/online-tools/sha256.html

Le mineur n’utilise pas n’importe quel texte
Il utilise les informations du header du bloc candidat
Date et heure
Hash du bloc précédent
Hash des transactions
Nonce
000000004ebadb55ee9096c9a2f8880e09da59c0d68b1c228da88e48844a1485
0e3e2357e806b6cdb1f70b54c3a3a17b6714ee1f0e68bebb44a74b1efd512098
1
2009-01-09 02:54:25

Date et heure
Hash des transactions
Nonce
SHA-256( , , , )
0e3e2357e806b6cdb1f70b54c3a3a17b6714ee1f0e68bebb44a74b1efd512098
1
2009-01-09 02:54:25
Caractère “aléatoire” qui permet
de changer le résultat facilement
X X X 1

Trouver un résultat qui commence par un certains nombre de zéros (ou plus)
Plus le nombre de zéros demandé est élevé, plus le calcul est complexe
Ce nombre de zéros est ajusté en fonction de la rapidité des mineurs
Objectif du mineur
(Pour respecter la règle des 10 minutes par bloc)

SHA-256(X, X, X, 2 573 394 688) u847hdc91ed00p4[…]16y5
SHA-256(X, X, X, 1) 075428af3h9cd42[…]72k9
SHA-256(X, X, X, 2) 4un753e01azkbr9[…]0a34
SHA-256(X, X, X, 3) 00006fhu08ma7sw[…]y621
...
SHA-256(X, X, X, 2 573 394 689) 00000000839a8e6[…]6048
Trouver un résultat qui commence par 8 zéros ou plus

La meilleure solution pour le mineur est d’essayer au hasard
Il y a un nombre IMMENSE de résultats possibles
Il n’y a pas d’autres méthodes qui puissent lui permettre de tricher
Il doit essayer encore et encore et encore…
Résultatdu minage

Je vous donne 2 dés
Obtiens un résultat
inférieur à 10
Obtiens un résultat
inférieur à 4
Plus rapide et facile de
faire un lancé gagnant
Plus long et diﬃcile de
faire un lancé gagnant
Pour les mineurs c’est un peu le même principe avec le nombre de 0

2 573 394 689
C’est la preuve que le mineur a travaillé
Proof of work
Ajout du NONCEdans le header avec les
autres informations, c’est la réponse
Preuve de travail
Le mineur récupère plus tard la récompense (transaction coinbase)
et les frais des transactions de son bloc

RéseauPropagation du bloc dans le

En pratique, les mineurs n’œuvrent pas seuls
Ils se regroupent en “coopérative” :
Les minings pools

BlocVérification du
De la même façon que les transactions, les blocs sont vérifiés par les nodes
Les nodes essayent de résoudre le Bloc
avec la Réponse proposée par le mineur
Ce sont les règles du consensus
(Définies dans le code du Bitcoin)

BlocAjout de
Quand les nodes ont vériﬁé le Bloc
elle l’ajoute à
Elles ont atteint
le consensus
à la Blockchain
Quand la plupart des nodes
ont réalisé cette opération :
leur Blockchain

leurBlockchain
Ça veut dire qu’il n’y a pas qu’une blockchain ?

Chaque Full node a sa propre copie de la blockchain
Mais puisqu’elles obéissent aux mêmes règles :
Les blockchains se ressemblent
BlockchainOù est la

Résolvent un bloc
Et si 2 mineurs
en même temps ?

Il y a donc un split sur la blockchain
Les mineurs vont travailler sur l’une des deux chaines
Un split se produit environ 1 fois toutes les semaines sur Bitcoin

Dès qu’un bloc est ajouté à une chaîne, l’autre chaîne est abandonnée

Dès qu’un bloc est ajouté à une chaîne, l’autre chaîne est abandonnée
La chaîne la plus longue, qui a le plus de “Proof of work” est conservée

Les transactions qui n’ont pas été conﬁrmées dans
les autres blocs sont remises dans la mempool

TransactionCycle de vie d’une
Envoi au
réseau Vériﬁcation
Ajout dans
un bloc
Minage
Vériﬁcation
et ajout à la
blockchain

Blocs
Comment les
sont liés entre eux ?

Les informations du header du bloc

0839a8e6886ab5951d76f4114
c90947ee320161bbf18eb6048
000000006a625f06636b8bb6ac7b960a
8d03705d1ace08b1a19da3fdcc99ddbd
0000000082b5015589a3fdf2d4baff40
3e6f0be035a5d9742c1cae6295464449
000000004ebadb55ee9096c9a2f8880e
09da59c0d68b1c228da88e48844a1485
000000009b7262315dbf071787ad3656
097b892abffd1f95a1a022f896f533fc

0839a8e6886ab5951d76f4114
c90947ee320161bbf18eb6048
a441b15fe9a3cf56661190a0b93b9dec
7d04127288cc87250967cf3b52894d11
d04b98f48e8f8bcc15c6ae5ac050801c
d6dcfd428fb5f9e65c4e16e7807340fa
e9058ab198f6908f702111b0c0fb5b36
f99d00554521886c40e2891b349dc7a1
334185493590a2c15332038effeff89b
1a68cc51defb81138d81dfea204864f4
La blockchain permet de constater
l’immutabilité de Bitcoin mais ne la garantit pas
C’est le minage qui garantit cette immutabilité

Bitcoins
Où sont conservés mes
?

Vos bitcoins sont conservés dans la blockchain de chaque full node
La blockchain est une base de données, un registre
de toute l’histoire des transactions de Bitcoin
BitcoinsOù sont les

Votre portefeuille récupère les transactions dans le réseau
Et il additionne les Bitcoins non dépensés

C’est pour cela qu’en conservant votre Clé privée (ou Seed)
Si vous perdez votre portefeuille vous pouvez accéder à vos Bitcoins

En général il est conseillé d’attendre 6 blocs
pour avoir une preuve suﬃsante de l’irréversibilité de la transaction
Pour une transaction peu chère comme une pizza, 1 bloc peut suﬃre
Plus le montant est important plus il est conseillé d’attendre

Attaque 51%
Cette attaque est extrêmement improbable sur le réseau Bitcoin
Une attaque qui peut permettre de réécrire l’histoire (où une partie)

Une solution en cours de développement
Lightning Network
Pour répondre au problème de scalabilité de Bitcoin

Présentation créée par Brigade Du Fric
Merci de nous citer si vous utilisez ce travail :)
Typographies : Raleway, Boldness, Courrier, Luckiest guy
youtube.com/brigadeDuFric
WWW brigadedufric.com

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