Cours pour apprendre à trader le bitcoin
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Un système simplifié pour comprendre
Pour bien saisir l'idée des Bitcoins nous allons décrire un système simplifié des Bitcoins. Nous énumérerons ses défauts avant de voir comment il a été perfectionné par Satoshi Nakamoto.
Le système simplifié des Bitcoins consiste en un fichier de compte que tous les utilisateurs
—dont la liste est fixée à l'avance et ne peut évoluer— calculent chacun de leur côté et mettent à jour en permanance (sur une feuille de papier, ou à l'aide de leur ordinateur). Ce fichier de compte tenu à jour par tous les utilisateurs contient toutes les opérations de transferts (transactions) d'un compte vers un autre et permet donc de savoir quelles sommes sont présentes sur les comptes. Ce fichier de compte peut ne conserver à chaque instant que l'information du solde de chaque compte.
Les seules transactions possibles sont du type «le compte A verse la somme S au compte B» et seul le détenteur du compte A peut enclencher une telle transaction. À chacune d'elles, tous les utilisateurs sont consultés, et donnent leur accord, après avoir contrôlé en utilisant leur fichier de compte que celui qui dépense l'argent, A, le possède bien. Une fois l'accord unanime obtenu, la transaction a lieu, ce qui signifie que chacun met son fichier de compte à jour : le solde du compte A est diminué de la somme S, le solde du compte B est augmenté d'autant.
Ce système simplifié fonctionnerait très bien pour gérer une caisse entre une dizaine d'amis qui décideraient par exemple aussi que l'unité de compte de leur système vaut un euros. S'ils sont honnêtes et attentifs, ces amis seront toujours unanimes pour dire à chaque instant quelle somme se trouve sur chaque compte. Ils seront donc toujours d'accord pour valider les demandes honnêtes de dépense d'un compte vers un autre.
L'argent des comptes dans ce système simplifié serait purement virtuel : ce serait la mémoire que le fichier de compte commun en a. Cette caisse permettrait par exemple aux dix amis de vivre ensemble dans un appartement en contribuant inégalement aux dépenses communes, faites bien sûr avec de vrais euros, que le fichier de compte rééqulibrerait. Quand par exemple Jean dépense 100 euros (véritables) pour les courses de l'appartement, ses 9 amis lui versent chacun 10 unités sur son compte (chacun a donc dépensé 10 euros). Au démarage des comptes, il n'y aurait pas besoin de faire le moindre versement, chacun se voyant attribuer par exemple 500 unités. Si les dix amis souhaitent mettre fin au système, ils rééquilibrent les comptes en faisant de vrais échanges entre eux. Une fois l'équilibre atteint, ils oublient la caisse et le fichier de compte.
Transposer cela sur le réseau et à une échelle plus grande est difficile. Les échanges électroniques ne sont ni parfaits ni instantanés. Certaines parties d'un réseau sont parfois temporairement déconnectées du reste du réseau. De plus, tous les utilisateurs de Bitcoins ne souhaitent pas participer à la vérification continue des transactions et au re-calcul permanant du solde des comptes, car cela demande une puissance informatique non négligeable et beaucoup de mémoire. Faire l'hypothèse que personne ne voudra jamais tricher (par exemple en se retirant après avoir vider son compte) est un peu naïf. Il est aussi très ennuyeux que la liste des utilisateurs du modèle simplifié soit fixée au départ et ne puisse évoluer. Il fallait donc perfectionner le modèle simplifié pour l'adapter et lui donner plus de souplesse et de robustesse.
Insistons sur le fait que le système simplifié des Bitcoins est intéressant à comprendre car il réalise le plus simplement possible l'idée que «l'argent c'est la mémoire». Admettre qu'il fonctionne parfaitement pour gérer une caisse entre une dizaine d'amis est le premier pas pour saisir en profondeur ce qu'est le Bitcoin, et pourquoi il marche et ne constitue en rien une escroquerie. Ses insuffisances ont contraint Satoshi Nakamoto à proposer un système plus compliqué, organisé autour d'une série de dispositifs cryptographiques, mais l'idée économique est celle de la caisse entre 10 amis, gérée par un fichier de compte que chacun suit, opération après opération, en déplaçant des unités monétaires virtuelles.
Pannes, tricheurs, nouveaux arrivants
Bien des avantages résultent des perfectionnements de Nakamoto. En effet dans le système des Bitcoins mis en place en janvier 2009:
- des nouveaux utilisateurs (comptes) peuvent d'introduire à chaque instant ou se retirer ;
- les utilisateurs ne sont pas tous contraints de suivre une à une les opérations faites d'un compte à un autre
- les opérations peuvent être plus complexes que le seul versement d'une somme S du compte A vers le compte B ;
- un change flottant de l'unité de compte (le Bitcoin) permet à sa valeur d'évoluer : aucune valeur n'est attribuée au départ au Bitcoin ; celle-ci s'établit progressivement, puis une fois adoptée, évolue en fonction de l'offre et de la demande ;
- les pannes des certaines machines du réseau, la coupure et même l'isolation de certaines parties du réseau, de longs délais de transmission entre nœuds du réseau, le désaccord de certains nœuds, les tentatives de tricheries —par exemple les doubles dépenses— n'auront pas d'effet sur le fonctionnement général du système où personne ne peut tricher, à la seule condition qu'un nombre minimum de participants acceptent de suivre le fichier de compte.
Les améliorations faisant passer du modèle simplifié au modèle réel du Bitcoin se fondent sur une série de protocoles particuliers qui font la nouveauté du système des Bitcoins et qui aboutissent à un montage subtil et complexe —sinon il aurait été inventé bien avant !— mais qui rend la monnaie Bitcoin résistante à toutes sortes de dysfonctionnements en même temps qu'à toutes sortes de tentatives de manipulation de la monnaie ou de tricheries. Ces perfectionnements rendent facultative la participation au contrôle qui ne sera mené que par les nœuds du réseau qui le souhaitent, mais pour éviter que trop peu de nœuds du réseau participent au travail de contrôle (ce qui serait catastrophique, bien évidemment) un système de rémunération est prévu. Ce délicat agencement a étonné les spécialistes et prouve que l'auteur anonyme qui a conçu les Bitcoins est, très probablement, un cryptologue averti ou un groupe incluant au moins un cryptologue averti.
Il ne faut jamais oublier que cette monnaie ne tient que par la cohérence et l'accord général et unanime de ceux y participent et s'entendent sur le contenu de chaque compte que rien ne matérialise, et qu'aucune autorité ne garantit. Il faut donc que la construction logicielle et cryptographique assure par elle-même que personne ne peut augmenter le total des Bitcoins détenus, ni modifier des comptes sans que tout le monde s'en aperçoive dans un délai très court. Il n'y a pas de police, la conception même de la monnaie doit donc empêcher seule la fraude et les disfonctionnements.
Cela semble impossible et c'est pourquoi la construction conçue par Satoshi Nakamoto est souvent qualifiée de géniale. Personne avant lui n'avait imaginé un système aussi robuste. Le scepticisme sur la robustesse de la nouvelle monnaie, assez fort au départ, tend à s'atténuer.
Le fait que la monnaie ait tenu plus de cinq ans malgré toutes les attaques qu'elle a eu à subir est la meilleure preuve qu'elle est vraiment sérieuse, et c'est l'une des explications de la valeur actuelle du Bitcoin qui dépasse 600 euros (mais fluctue beaucoup... il ne vaudra peut-être plus cela quand vous lirez l'article !).
Une page toutes les 10 minutes
L'idée pour l'amélioration du modèle simplifié consiste à gérer un cahier de compte (dont le nom technique est Blockchain) qui est complété progressivement par ajout de nouvelles pages de transactions (nommées block) toutes les 10 minutes environ. Ce cahier de compte est le fichier de compte du modèle simplifié, sauf qu'il ne sera pas modifié à chaque opération, mais seulement toutes les 10 minutes.
Chaque ajout d'une page est validé par ceux qui participent à la gestion et à la surveillance décentralisée des comptes. Pour inciter à participer à la vérification, un concours se déroule en permanence. Une sorte de tirage au sort désigne toutes les dix minutes environ celui des participants qui ajoute la nouvelle page au cahier de compte, et qui est rémunéré pour cela par 25 Bitcoins créés ex nihilo. Lorsque la nouvelle page est ajoutée au cahier de compte, cela valide les transactions qui y apparaissent. Cette création de Bitcoins est la seule possible, et tous les Bitcoins existants sont apparus de cette façon.
Lors d'une transaction en ma faveur, mon ordinateur connecté au réseau consulte le cahier de compte (qui est fichier commun partagé par tous les nœuds vérificateur du réseaux P2P) et contrôle que le compte qui m'envoie des Bitcoins ne les a pas déjà dépensés. Cependant, à cause de la possibilité d'une double dépense simultanée, une transaction n'est considérée comme valide que si elle apparaît dans le cahier de compte, et donc pour être assuré de l'irréversibilité (par exemple avant d'envoyer le livre qu'on vient de vous acheter en vous faisant parvenir un paiement en Bitcoins), il faut attendre dix minutes et voir la transaction sur la nouvelle page du cahier. Les problèmes sont rarissimes, et pour de petites transactions, on n'attend même pas les 10 minutes. Le cahier de compte peut être exploré à partir de http://blockchain.info/fr.
Dédoublement du cahier de compte
La possibilité d'ennuis sur le réseau et les délais de transmission des messages ont pour conséquence que parfois deux ajouts de pages au cahier se feront quasi-simultanément dans deux parties éloignées du réseau, créant temporairement un dédoublement du cahier de compte. Les deux versions peuvent alors contenir une dernière page sensiblement différente dans l'un et dans l'autre, ce qui rend alors possible une double dépense. L'événement est rare, mais comme il est possible et inévitable à cause de l'imperfection des communications, un procédé de remise en ordre du système est prévu. Les deux cahiers continueront chacun de leur côté à se voir ajouter des pages toutes les 10 minutes environ. Le temps nécessaire à l'ajout est lié au processus de tirage au sort qui désigne le gagnant des 25 Bitcoins et donc les ajouts de pages des deux cahiers malencontreusement créés ne se feront pas à la même vitesse exactement. Le cahier le plus long (donc celui qui a été complété de plusieurs nouvelles pages le plus rapidement) est considéré comme le bon. Cette règle traduite dans les programmes de vérification des comptes conduit à l'élimination de l'autre cahier de compte et donc à la reconstitution d'un état cohérent du système où ne persiste qu'un seul cahier de compte et où d'éventuelles doubles dépenses sont impossibles.
Ces ennuis temporaires, rares mais inévitables, dans la gestion du cahier de compte ont pour conséquence au final que pour être certain qu'une transaction est définitivement valide —c'est important dans le cas de grosses sommes—, il faut non pas attendre dix minutes, mais plusieurs fois 10 minutes. On considère qu'une heure produit une garantie parfaite.
Une ruée vers l'or numérique
La désignation des gagnants des 25 Bitcoins toutes les dix minutes se fait par un processus cryptographique qui en assure la parfaite honnêteté et surtout une totale imprévisibilité et «infalsifiabilité» (il est impossible de manipuler le choix du gagnant que personne absolument ne peut connaître à l'avance). Ce tirage au sort se fait selon un procédé qui vous donne d'autant plus de chances de gagner que vous disposez de plus de puissance de calcul. Plus vous acceptez de consacrer des ressources de calcul à tenter de gagner, plus vous augmentez vos chances de gagner. Voir le Complément 4 sur les preuves de travail qui explique la méthode cryptographique qui réalise cela. Le travail fait par vos machines pour tenter de gagner porte le nom de minage, par analogie au travail dans une mine qui conduit ceux qui ont de la chance à trouver de l'or.
Aujourd'hui participer à ces tirages au sort (et donc participer au contrôle général des comptes) est très tentant puisque 25 Bitcoins s'échangent contre plus de 16000 euros (21 janvier 2014). Du coup, les mineurs de Bitcoins, comme ils se nomment, se sont multipliés ce qui renforce le système de contrôle général des comptes. Les mineurs de Bitcoins ont progressivement perfectionné leurs outils avec l'espoir d'augmenter leurs chances de gagner. Dans un premier temps, les mineurs ont programmé des cartes graphiques pour faire, le plus rapidement possible, les calculs demandés par le minage. En effet, on sait que les cartes graphiques disposent d'une puissance importante et qu'on peut la détourner à d'autres choses que le simple traitement des images numériques. Aujourd'hui les cartes graphiques ne sont plus suffisantes pour avoir de bonnes chances de gagner car au fur et à mesure que plus de mineurs se sont mis à jouer il est devenu plus difficile de gagner. Précisons que le système de Nakamoto est conçu pour qu'il y ait un gagnant toutes les dix minutes environ et qu'il s'ajuste automatiquement pour que ce temps moyen ne diminue pas. Des entreprises de hardware se sont donc mis à fabriquer des cartes et des machines spécialisées dont le seul but est de miner les Bitcoins. La puissance —et donc la consommation électrique !— consacrée au minage s'est considérablement accrue depuis un an. Le phénomène ressemble un peu à une ruée vers l'or, sauf qu'ici tout se déroule dans le monde des réseaux et des ordinateurs en faisant circuler des bits d'information et rougir des microprocesseurs dédiés.
La puissance de calcul nécessaire pour gagner fait qu'il devient impossible même pour un acteur très puissant —et on sait qu'il y en a !— de s'emparer de tous les gains. L'analyse générale du protocole des Bitcoins, effectuée dès 2008 par Nakamoto, montre précisément que si un acteur pouvait disposer de la moitié de la puissance consacrée au minage, alors il serait en mesure de perturber gravement le fonctionnement de la monnaie Bitcoin. L'accroissement des efforts faits pour miner des Bitcoins rend de plus en plus difficile de réunir ces 50%, et indirectement renforce donc la monnaie Bitcoin. Le système conçu par Nakamoto se consolide au fur et à mesure que des gens s'y intéressent : plus le cours du Bitcoin monte, plus il devient intéressant de miner des Bitcoins, plus nombreux sont ceux qui minent, plus le Bitcoin devient robuste y compris aux attaques d'acteurs très puissants, et donc, plus son cours a des chances de monter.
Cinq mille fois le plus puissant des ordinateurs opérations en virgule flottante). C'est plus de 5000 fois la puissance du plus puissant ordinateur du monde (le «Tianhe-2» détenue par la Chine) qui n'a qu'une puissance de 33 pétaflops, et c'est largement plus que vingt fois la puissance cumulée des 500 ordinateurs les plus puissants.
C'est considérable ! Ce qu'on peut voir comme un énorme gâchis s'empirera si le Bitcoin s'impose et que son cours (qui bien sûr détermine l'argent que les mineurs sont prêts à investir) progresse. Notons que les défenseurs du Bitcoin argumentent en disant qu'une monnaie basée sur l'or est aussi absurde que le Bitcoin puisqu'on n'utilise pas l'or qui reste dans des coffres qu'il faut surveiller, et que même pour les monnaies usuelles comme l'Euro ou le Dollar, une quantité très importante de ressources est consacrée à leur création (conception et impression des billets) à leur transport, à leur surveillance (dans des coffres aussi), à la recherche des faussaires, etc.
Même si le minage des Bitcoins est utile à la consolidation de la monnaie Bitcoin, la chose apparaît parfois absurde car ces calculs menés pour augmenter les chances de gagner 25 Bitcoins n'ont aucune utilité directe. C'est sans doute pourquoi l'informaticien Sunny King a conçu un procédé pouvant se substituer à celui aujourd'hui utilisée pour miner les Bitcoins. Avec sa méthode les calculs faits par les candidats produisent un tirage au sort équitable et infalsifiable, mais en même temps, ils font découvrir des chaînes de nombres premiers intéressants les mathématiciens. King a mis en œuvre son idée en créant en juillet 2013 une nouvelle crypto-monnaie Primecoin concurrente des Bitcoins et qui a déjà conduit à découvrir des chaînes de nombres premiers record. Il n'est pas du tout certain aujourd'hui que Primescoin s'imposera.
Peut-être qu'on finira par imaginer encore mieux, et concevoir un protocole de minage qui
—par exemple— aide aux calculs nécessaires pour déterminer le repliement des protéines, ce qui serait cette fois utile à la recherche médicale.
Aujourd'hui, en utilisant seul son ordinateur pour miner des Bitcoins, on n'a aucune chance de gagner des Bitcoins. Cette situation a conduit à la création de «guildes de mineurs». Les mineurs associés décident de partager les gains qu'ils feront en proportion de la puissance de calcul qu'ils consacrent à miner. Ces regroupements assurent donc de gagner régulièrement, car la guilde (si elle est puissante) remportera assez fréquemment les 25 Bitcoins qu'elle redistribuera à ses membres. Toutefois ne vous faites pas d'illusion : en rejoignant une guilde, si vous n'offrez que la puissance de votre ordinateur personnel, la part qui vous reviendra sera minuscule.
Vingt-et-un millions de Bitcoins en tout
Les protocoles de Nakamoto (qui sont fixés quasi définitivement et traduits dans les programmes utilisés pour la gestion décentralisée de la monnaie Bitcoin) prévoient que tous les quatre ans, la somme distribuée aux gagnants du minage est divisée par deux. Au départ, elle était de 50 Bitcoins, le 22 novembre 2012, elle est passée à 25 Bitcoins, et elle passera à 12,5 Bitcoins dans 3 ans. Du fait qu'un Bitcoin ne peut pas être divisé en unités plus petites que le cent millionième de Bitcoin, le gain toutes les dix minutes finira par arriver à 0. Un calcul montre que le processus d'émission de nouveaux Bitcoins aura cessé en 2140 et qu'il y aura alors un total de 21 millions de Bitcoins. À partir de cette date, aucun nouveau Bitcoin ne sera plus jamais créé.
De manière à éviter que tous les mineurs —essentiels au bon fonctionnement du protocole— désertent et que la construction et la validation continue du cahier de compte cesse, Nakamoto a prévu qu'à chaque transaction, on donne une commission à celui qui ajoutera la page contenant la transaction au cahier. L'intérêt de miner sera donc préservé, même au-delà de 2140. Donner une telle commission n'est pas obligatoire et aujourd'hui même si vous ne laissez rien, vos transactions sont quand même validées et passent dans le cahier de compte. Après 2140, il deviendra sans doute souhaitable de laisser un petit quelque chose à chaque transaction... on a le temps d'y penser.
L'impossible devenu réalité... et valeur
Le système mis en fonctionnement il y a bientôt cinq ans tient solidement. Dans un premier temps, le cours du Bitcoin était dérisoire. Depuis un peu plus d'un an, il a monté pour atteindre 200 euros le 9 avril 2013. Il a ensuite chuté, puis en décembre 2013 est monté jusqu'à près de 900 euros. Certains ont fait d'excellentes affaires, soit en en achetant quand le Bitcoin ne valait rien, soit en minant les Bitcoins quand c'était facile. L'instabilité du cours fait qu'acheter des Bitcoins est un pari.
La page indique clairement :
Attention, si par le passé Bitcoin a été un placement très rentable, cela reste un investissement hautement spéculatif. Personne ne pouvant prévoir le destin de l'expérience Bitcoin, tant elle est novatrice et inédite, il est donc fortement recommandé de n'y investir que ce que l'on peut se permettre de perdre.
Cependant, au fur et à mesure que son usage se répandra et que des commerçants accepteront d'être payé en Bitcoins, on peut espérer que le cours se calmera. Tout a été dit sur le Bitcoin et les avis sont partagés sur son devenir à long terme (voir le Complément 7), mais l'intérêt qu'il suscite a de quoi rendre optimiste. Il semble bien que quelque chose d'important se soit produit avec la naissance de cette monnaie que quelques années d'existence et une valorisation du total des Bitcoins qui se compte en milliards d'euros ont installé pour longtemps dans le monde réel. Une question cependant doit être posée : pourquoi est-ce que cela ne s'est pas produit plus tôt ?
La réponse est assez simple : avant 2009, il était impossible d'envisager une telle monnaie qui doit son existence aux progrès récents dans plusieurs domaines et à leur association dans la construction de Nakamoto.
-a- Il fallait un réseau mondial fiable ; sans lui rien ne serait possible ; le Bitcoin cesserait d'exister immédiatement en cas d'arrêt du réseau (il reprendrait à sa remise en marche).
-b- Rien de possible non plus sans d'importantes puissances de calcul et de mémorisation informatique. Ce n'est que récemment —grâce à la loi de Moore— qu'elles sont devenues suffisantes pour que la tenue et la vérification des comptes —même en considérant toutes les transactions depuis la création de la monnaie— soit possible simultanément par des milliers d'acteurs différents et indépendants se contrôlant donc les uns les autres. Ce modèle crée sans doute une confiance bien meilleure dans les comptes immatériels de cette monnaie que dans celle qu'on a pour ceux d'une banque qui s'occupe en secret de gérer sa monnaie seule, en faisant marcher la planche à billets d'une manière imprévisible et sans demander leur avis aux détenteurs de devises qui s'en trouvent pourtant lésés.
-c- Le génie d'un (ou plusieurs ?) informaticien qui en s'appuyant sur une discipline ayant formidablement progressé depuis trente ans (la cryptographie) a produit un protocole étonnamment subtil et robuste que personne ne pensait possible, et qui a réussi à le faire fonctionner et décoller —ce n'était pas du tout évident.
-d- Essentielle aussi est la communauté des passionnés —un peu anarchistes— qui s'occupe des programmes libres et des réseaux pair à pair (P2P) rendant l'utilisation pratique des Bitcoins possible gratuitement par tous et évitant qu'un groupe, une banque ou un État ne s'empare de ce qui est au fond une monnaie commune, universelle et démocratique.