l’arme ultime de la décentralisation ?

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Contre toute attente, le coefficient de Nakamoto n’a pas été évoqué par le créateur du Bitcoin. Il a été publié en 2017 par Balaji S.Srinivasan, ancien CTO (Chief Technical Officer) chez Coinbase et associé (General Partner) chez le célèbre fonds Andreessen Horowitz (connu sous le nom a16z). Ce coefficient est important car les utilisateurs et développeurs d’une blockchain doivent être certains que toute transaction valide qu’ils prouvent sur le réseau sera incluse dans un bloc puis confirmée par le consensus. Si un groupe de nœuds (validateurs sur le réseau) de consensus est compromis ou agit de manière malveillante et coordonnée, il peut essayer de modifier ou empêcher le réseau de parvenir à un consensus sur de nouveaux blocs. Le coefficient de Nakamoto est un moyen de mesurer la résilience d’une blockchain face à un tel comportement. Autrement dit, il permet d’estimer sa vulnérabilité face au risque d’un consensus malfaisant.

Pour faire simple, ce coefficient à la sauce 3.0 représente le nombre de nœuds (validateurs sur un réseau) qui doivent intentionnellement vouloir empêcher de faire fonctionner correctement une blockchain. Plus ce coefficient est élevé par rapport au nombre total de validateurs, plus le risque de corruption est faible, et donc par conséquent, le réseau devient de plus en plus décentralisé. Il est calculé à partir de 6 indicateurs :

  • Exploitation minière (par récompense)
  • Client (par base de code)
  • Développeurs (par commits logiciels)
  • Nœuds (par nombre)
  • Échanges (par volume de transactions)
  • Propriété (par adresse)

Le niveau de risque différent en fonction du modèle de consensus sous-jacent (preuve d’enjeu ou preuve de travail) du réseau blockchain examiné.

Coefficient de Nakamoto – Preuve de travail (Proof-of-Work / PoW)

Dans le cadre du Bitcoin, et globalement dans toutes les blockchains activées sous le consensus de la preuve de travail, toute personne, ou groupe de personnes disposant de 51 % de la puissance de calcul (taux de hachage) du réseau peut contrôler celui-ci à sa guise. Autrement dit, cette personne ou ce groupe pourra effectuer une double dépense et modifier le cours de la chaîne. A titre d’exemple, sur Bitcoin, trois pools de minage (regroupement de plusieurs mineurs pour cumuler la puissance de calcul) concentrent à eux seuls 55 % de la puissance de calcul.

Distribution du taux de hachage sur Bitcoin
Source : Blockchair.com

Nous pouvons avoir plusieurs interprétations concernant le coefficient de Nakamoto sur Bitcoin. Nous devrions dire que si Foundry USA Pool, AntPool et F2Pool (graphique ci-dessus) se réunissaient afin de réaliser une attaque sur le réseau, ils posséderaient la puissance de calcul nécessaire pour corrompre Bitcoin. Néanmoins, derrière chacune de ces pools, se trouvent des mineurs, des individus comme vous et moi, qui ont décidé de contribuer au système en mutualisant leur puissance de calcul afin d’avoir plus de chance de valider un bloc et d’être ainsi récompensés en bitcoins. S’ils valident un bloc ensemble, ils se séparent de la rémunération proportionnellement à la contribution de chacun.

Cette mutualisation est rendue possible grâce à une fonction intégrée au logiciel client Bitcoin qui permet à un groupe minier d’exploiter les blocs en coopération en fournissant la puissance de calcul d’un groupe de mineurs en commun.

Nous devrions imaginer ça, pour vulgariser ce système, comme si vous vous connectez à un serveur à l’aide d’un nom d’utilisateur, d’un mot de passe et d’une adresse de paiement et puis que vous commenciez à faire travailler votre machine afin qu’elle résolve des calculs avec d’autres machines de d’autres utilisateurs sur ce même serveur. Une fois l’équation algorithmique du bloc trouvé ensemble, la récompense est divisée aux différentes machines en fonction de la quantité de travail fournie (par preuve de travail).

Revenons-en au coefficient de Nakamoto. Comme évoqué un peu plus haut, nous devons estimer que ce coefficient est de 3 en assemblant Foundry USA Pool, Antpool et F2Pool qui détiennent ensemble 55 % de la puissance de calcul totale. C’est-à-dire qu’il suffirait que trois acteurs se réunissent pour pouvoir corrompre le réseau. Mais les mineurs étant libres de quitter les pools, ils ont la capacité, à tout instant, de ne pas suivre la volonté de certains autres mineurs au sein de ces pools qui voudront corrompre le système. De ce fait, le coefficient, dans le cadre du Bitcoin, est généralement calculé par le nombre de nœuds individuels. Ils sont un peu plus de 13 000 à l’heure de la rédaction de cet article.

Nom de nœuds sur le réseau Bitcoin
Source : Bitnodes

Le coefficient est donc généralement indiqué à 51 % du nombre total de nœuds sur le réseau, soit à 6807. En revanche, ce nombre doit être pris avec des pincettes, puisque chaque nœud ne possède pas exactement la même puissance de calcul en fonction du nombre et de la qualité des machines acquises par les mineurs qui sont derrière ces nœuds. Autrement dit, un mineur A avec 2 machines de minage possédait son propre nœud aura une puissance de calcul bien moins importante qu’un ensemble de mineur d’un pool B avec 100 machines. En prenant les nœuds possédant la plus grosse capacité de calcul, le nombre de 6807 serait donc réduit, puisque ce nombre est calculé comme si chaque nœud avait la même puissance de calcul. Cependant, même en ayant cette subtilité non négligeable en tête, le Bitcoin reste le réseau le plus décentralisé, et de loin.

Ici, nous nous sommes avérés au coefficient de Nakamoto pour une blockchain sous preuve de travail, mais le fonctionnement est bien différent pour celles qui fonctionnent sous la preuve d’enjeu.

Coefficient de Nakamoto – Preuve d’enjeu (Proof-of-Stake / PoS)

Dans les réseaux blockchains sous celui de preuve d’enjeu, le coefficient de Nakamoto à ne pas dépasser est différent de vu précédemment sous preuve de travail.

Afin que le réseau sous preuve d’enjeu fonctionne correctement, un nœud ne doit pas détenir plus de 33,4 %, soit un tiers, (contre 51 % pour la preuve de travail) de l’offre bloquée sur le réseau sinon il pourrait à lui seul corrompre la chaîne. Ainsi, empêcher qu’un nœud détienne plus de 33,4% des droits de vote soit primordial pour maintenir le bon fonctionnement du réseau et assurer sa résistance à la censure. En revanche, par le même procédé que la preuve de travail, les nœuds peuvent mutualiser leur « mise » pour détenir ensemble plus de 33,4 % des droits de vote.

Remarque : Il est important de souligner qu’un attaquant ou un groupe d’attaquants n’a pas besoin de détenir un tiers de l’offre totale en circulation, mais plutôt un tiers de la mise active (jalonner ou « staker » sur le réseau) . Effectivement, la plupart des investisseurs achètent et conservent leurs cryptomonnaies (qui fonctionnent sur une blockchain PoS) en portefeuille sans les jalonner sur le réseau (donc les verrouiller) afin de devenir validateur et d’obtenir des rendements.

Exemple : Imaginons que seulement 25 % de l’offre totale est bloquée (jalonnée / stakée), le montant requis pour corrompre le réseau n’est donc que de 1/12 de l’offre totale, soit ⅓ x 25 %.

Nous comprenons ici que le « poids » ou le « pouvoir » de vote d’un validateur est proportionnel au montant de la participation qui lui est associé. Par conséquent, les validateurs qui ont plus d’enjeu (donc plus de cryptomonnaies jalonnées) peuvent avoir une plus grande influence sur le résultat du processus de consensus et bloquer la production, la sécurisation et la validation des validateurs avec moins d’enjeu.

Prenons quelques exemples concrets :

Coefficient de Nakamoto de divers blockchains PoS
Solana.com

Typiquement, en observant le graphique ci-dessus, nous pouvons constater que le coefficient de Nakamoto est de 31 pour le réseau Solana. Cela signifie que le nombre minimum de validateurs qui devraient s’entendre pour censurer le réseau est de 31. Autrement dit, il faudrait que les 31 adresses qui détiennent le plus de SOL jalonnées sur le réseau s’entendent et s’unissent pour atteindre 33 ,4% de l’offre totale jalonnée et ainsi pouvoir censurer le réseau. Nous devrions avoir le même cheminement intellectuel pour le réseau Avalanche, Binance, Polygon, mais avec leur coefficient associé (voir graphique ci-dessus).

Une augmentation de ce coefficient à travers le temps est un signe de bonne santé pour la décentralisation du réseau. Inversion à la baisse.

Remarque : les validateurs sur un réseau n’ont aucun intérêt à se réunir pour détenir 33,4% du réseau. En effet, cela pourrait engendrer une perte de confiance totale des investisseurs envers celui-ci et donc aussi envers la cryptomonnaie sous-jacente associée. Cela pourrait créer des vagues de vente massives et faire chuter drastiquement le cours de l’actif. Ainsi, les validateurs détiendraient toujours 33,4 % du réseau (par le biais de la détention de l’offre jalonnée en cryptomonnaie) mais sa valeur économique deviendrait automatiquement nulle.

En définitive, le coefficient de Nakamoto permet d’apprécier le caractère décentralisé d’un réseau blockchain. Un caractère tant important aux yeux du créateur du Bitcoin. En revanche, les initiatives crypto-blockchains qui sont rapidement entrées dans le sillage de la philosophie libertarienne de Satoshi ont activé les démarches entrepreneuriales. Plus de 20 000 cryptomonnaies se sont ajoutées au bitcoin dans l’espace de 10 ans promettant décentralisation, révolution sociale et nouveau paradigme économique sans confiance. Un vernis marketing 3.0 qui, dans la plupart des cas, a été habilement et malhonnêtement introduit dans les livres blancs des projets crypto-blockchains a laissé les novices avides d’argent se faire purger à la sauce non fongible. Dorénavant, nous pouvons à minima, grâce au coefficient de Nakamoto, apprécier rapidement le caractère décentralisé d’une blockchain, bien qu’il faille apprécier d’autres éléments pour s’assurer de la fiabilité d’un réseau distribué. D’autres outils d’analyse « on-chain » à retrouver très vite dans les colonnes de Zonebourse.

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