De nouveaux algorithmes sont sécurisés comme les blockchains, mais plus simples, plus rapides et plus économes en énergie

Une alternative à énergie presque nulle au Bitcoin et aux autres crypto-monnaies basées sur la blockchain, qui promet autant de sécurité mais des vitesses bien plus grandes, est actuellement en cours de développement en Europe, selon une nouvelle étude.

Les crypto-monnaies telles que le Bitcoin sont des monnaies numériques qui utilisent la cryptographie pour protéger et permettre les transactions financières entre individus, rendant inutiles les intermédiaires tiers tels que les banques ou les sociétés de cartes de crédit. L’explosion de l’intérêt pour le bitcoin en a fait la monnaie dont la croissance a été la plus rapide au monde pendant des années.

Pour autant, l’une des principales faiblesses du bitcoin réside dans les quantités extraordinaires d’énergie qu’il demande, et les vastes quantités de dioxyde de carbone, un gaz responsable du réchauffement climatique, qu’il recrache en conséquence. Le bitcoin aurait une consommation d’électricité globale proche de celle de la nation entière de l’Autriche, et une empreinte carbone globale comparable à celle du Danemark.

En cherchant des approches alternatives à la crypto-monnaie, les informaticiens ont noté que le document de 2008 qui a décrit pour la première fois le bitcoin expliquait que le cœur du protocole réside dans la prévention de la double dépense. Cette faille potentielle dans tout système de monnaie numérique permettrait à un jeton numérique d’être dépensé plus d’une fois.

Pour résoudre ce problème, Bitcoin diffuse des messages à l’ensemble de son réseau pour que chacun confirme chaque transaction, le tout pour empêcher les joueurs malveillants dits “byzantins” de tricher. Le bitcoin parvient à un tel consensus en mettant en œuvre une blockchain, qui est un grand livre sécurisé de toutes les transactions du système, tenu à jour par sa communauté d’utilisateurs au lieu de tout intermédiaire tel qu’une banque.

Pour que les blockchains parviennent à un consensus sur la validité de toutes les transactions, les utilisateurs doivent exécuter des tâches informatiques complexes et énergivores de “preuve de travail”. Les nombreuses autres crypto-monnaies développées après l’émergence du bitcoin sont généralement toutes basées sur des blockchains également.

Cependant, l’auteur principal de l’étude, Rachid Guerraoui, informaticien à l’École polytechnique fédérale de Lausanne en Suisse, et ses collègues soutiennent que le bitcoin et les autres crypto-monnaies basées sur des blockchains sont essentiellement exagérées. Ils suggèrent que la résolution du problème de la double dépense ne nécessite pas la tâche complexe de parvenir à un consensus. Au lieu de cela, des algorithmes beaucoup plus simples, plus rapides et moins gourmands en énergie peuvent suffire.

Les derniers algorithmes que les scientifiques ont mis au point diffusent des messages sur chaque transaction d’une manière similaire aux commérages : un utilisateur parle de la transaction à un petit groupe, qui en informe ensuite d’autres, et ainsi de suite, le message se propageant à un nombre croissant de participants au système de manière exponentielle. Lorsqu’il s’agit de milliards d’utilisateurs, il suffit de quelques dizaines de tours de communication pour qu’un message atteigne n’importe quel autre membre du système, affirment les chercheurs.

Au lieu de rechercher le consensus de chaque participant du système pour chaque transaction, les algorithmes vérifient si un échantillon aléatoire d’utilisateurs a reçu des messages sur chaque transaction. Si cet échantillon est suffisamment grand, la probabilité que des attaquants malveillants puissent tromper le système en lui faisant croire qu’une autre transaction a eu lieu est suffisamment faible pour garantir que de tels piratages ne se produisent pas au cours de l’âge de l’univers, expliquent les chercheurs.

Les chercheurs affirment que leurs algorithmes sans consensus sont non seulement sûrs, mais consomment également des quantités négligeables d’électricité, les transactions nécessitant chacune à peu près autant d’énergie que l’échange de courriels.

“C’est définitivement moins énergivore que le bitcoin”, dit Guerraoui. Les scientifiques ont détaillé leurs dernières découvertes dans une étude qui sera présentée le 16 octobre au Symposium international sur l’informatique distribuée à Budapest et qui a déjà remporté le prix du meilleur article de cette réunion.

Les algorithmes sans consensus ne génèrent également que quelques grammes de dioxyde de carbone par transaction, contre une estimation de 300 kilogrammes par transaction Bitcoin. En outre, alors que le protocole original du bitcoin prenait jusqu’à une heure pour confirmer qu’une transaction s’était déroulée correctement, les algorithmes prototypes de l’équipe suisse peuvent le faire en moins d’une seconde.

Les algorithmes ne peuvent pas seulement être appliqués à la monnaie, mais peuvent également aider à transférer de manière sécurisée la propriété de tout autre type d’actif, comme les terres, dit Guerraoui. Les chercheurs étudient actuellement ce que leurs algorithmes peuvent accomplir en ce qui concerne d’autres types de transactions dont les blockchains sont capables, comme la mise en œuvre de “contrats intelligents”. Il s’agit de contrats dans lesquels les participants acceptent d’exécuter une tâche en fonction d’une série de conditions.