Préface
Alors que le monde devient de plus en plus numérique, la crypto-monnaie est une prochaine étape naturelle dans l'évolution de l'argent. Pi est la première monnaie numérique pour les gens ordinaires, ce qui représente une avancée majeure dans l'adoption de la crypto-monnaie dans le monde entier.
Notre mission : Construire une plateforme de crypto-monnaie et de contrats intelligents sécurisée et exploitée par des gens ordinaires.
Notre vision : Construire le marché peer-to-peer le plus inclusif au monde, alimenté par Pi, la crypto-monnaie la plus utilisée au monde
AVIS DE NON-RESPONSABILITÉ pour les lecteurs plus avancés : Parce que la mission de Pi est d'être aussi inclusive que possible, nous allons profiter de cette occasion pour présenter nos débutants en blockchain au terrier du lapin :)
Introduction : pourquoi les crypto-monnaies sont importantes
Actuellement, nos transactions financières quotidiennes reposent sur un tiers de confiance pour conserver un enregistrement des transactions. Par exemple, lorsque vous effectuez une transaction bancaire, le système bancaire conserve un enregistrement et garantit que la transaction est sûre et fiable. De même, lorsque Cindy transfère 5 USD à Steve via PayPal, PayPal conserve un enregistrement central de 5 USD débités du compte de Cindy et de 5 USD crédités sur celui de Steve. Les intermédiaires comme les banques, PayPal et d'autres membres du système économique actuel jouent un rôle important dans la régulation des transactions financières mondiales.
Cependant, le rôle de ces intermédiaires de confiance a aussi des limites :
Capture de valeur injuste. Ces intermédiaires amassent des milliards de dollars en création de richesse (la capitalisation boursière de PayPal est d'environ 130 milliards de dollars), mais ne transmettent pratiquement rien à leurs clients - les gens ordinaires sur le terrain, dont l'argent génère une part importante de l'économie mondiale. De plus en plus de personnes prennent du retard.
Frais. Les banques et les entreprises facturent des frais importants pour faciliter les transactions. Ces frais ont souvent un impact disproportionné sur les populations à faible revenu qui ont le moins d'alternatives.
La censure. Si un intermédiaire de confiance particulier décide que vous ne devriez pas être en mesure de déplacer votre argent, il peut imposer des restrictions sur le mouvement de votre argent.
Permis. L'intermédiaire de confiance sert de gardien qui peut arbitrairement empêcher quiconque de faire partie du réseau.
Pseudonyme. À une époque où la question de la vie privée devient de plus en plus urgente, ces puissants gardiens peuvent divulguer accidentellement - ou vous forcer à divulguer - plus d'informations financières vous concernant que vous ne le souhaitez.
Le «système de paiement électronique peer-to-peer» de Bitcoin, lancé en 2009 par un programmeur (ou groupe) anonyme Satoshi Nakamoto, a été un moment décisif pour la liberté de l'argent. Pour la première fois dans l'histoire, les gens pouvaient échanger de la valeur en toute sécurité, sans avoir besoin d'un tiers ou d'un intermédiaire de confiance. Payer en Bitcoin signifiait que des gens comme Steve et Cindy pouvaient se payer directement, en contournant les frais institutionnels, les obstructions et les intrusions. Bitcoin était vraiment une monnaie sans frontières, alimentant et connectant une nouvelle économie mondiale.
Introduction aux registres distribués
Bitcoin a réalisé cet exploit historique en utilisant un enregistrement distribué. Alors que le système financier actuel repose sur l'enregistrement central traditionnel de la vérité, l'enregistrement Bitcoin est conservé par une communauté distribuée de « validateurs », qui accèdent à ce grand livre public et le mettent à jour. Imaginez le protocole Bitcoin comme une "feuille Google" partagée à l'échelle mondiale qui contient un enregistrement des transactions, validé et maintenu par cette communauté distribuée.
La percée de Bitcoin (et de la technologie générale de la blockchain) est que, même si le dossier est conservé par une communauté, la technologie leur permet de toujours parvenir à un consensus sur les transactions véridiques, garantissant que les tricheurs ne peuvent pas enregistrer de fausses transactions ou dépasser le système. Cette avancée technologique permet de supprimer l'intermédiaire centralisé, sans compromettre la sécurité financière transactionnelle.
Avantages des registres distribués
En plus de la décentralisation, le bitcoin ou les crypto-monnaies en général partagent quelques propriétés intéressantes qui rendent l'argent plus intelligent et plus sûr, bien que différentes crypto-monnaies puissent être plus fortes dans certaines propriétés et plus faibles dans d'autres, en fonction de différentes implémentations de leurs protocoles. Les crypto-monnaies sont détenues dans des portefeuilles cryptographiques identifiés par une adresse accessible au public et sont sécurisées par un mot de passe privé très fort, appelé clé privée. Cette clé privée signe cryptographiquement la transaction et il est pratiquement impossible de créer des signatures frauduleuses. Cela offre sécurité et insaisissabilité. Contrairement aux comptes bancaires traditionnels qui peuvent être saisis par les autorités gouvernementales, la crypto-monnaie de votre portefeuille ne peut jamais être retirée par quiconque sans votre clé privée. Les crypto-monnaies résistent à la censure en raison de leur nature décentralisée, car n'importe qui peut soumettre des transactions à n'importe quel ordinateur du réseau pour être enregistrées et validées. Les transactions de crypto-monnaie sont immuables car chaque bloc de transactions représente une preuve cryptographique (un hachage) de tous les blocs précédents qui existaient avant cela. Une fois que quelqu'un vous envoie de l'argent, il ne peut pas vous voler son paiement (c'est-à-dire, pas de chèques sans provision dans la blockchain). Certaines des crypto-monnaies peuvent même prendre en charge les transactions atomiques. Les « contrats intelligents » construits au-dessus de ces crypto-monnaies ne reposent pas simplement sur la loi pour l'application, mais sont directement appliqués par le biais d'un code auditable publiquement, ce qui les rend sans confiance et peut potentiellement se débarrasser des intermédiaires dans de nombreuses entreprises, par ex. Escrow pour l'immobilier.
Sécurisation des registres distribués (exploitation minière)
L'un des défis du maintien d'un enregistrement distribué des transactions est la sécurité - en particulier, comment avoir un grand livre ouvert et modifiable tout en empêchant les activités frauduleuses. Pour relever ce défi, Bitcoin a introduit un nouveau processus appelé Mining (utilisant l'algorithme de consensus "Proof of Work") pour déterminer qui est "de confiance" pour mettre à jour l'enregistrement partagé des transactions.
Vous pouvez considérer l'exploitation minière comme un type de jeu économique qui oblige les "validateurs" à prouver leur mérite lorsqu'ils tentent d'ajouter des transactions au dossier. Pour se qualifier, les validateurs doivent résoudre une série d'énigmes informatiques complexes. Le validateur qui résout le casse-tête en premier est récompensé en étant autorisé à publier le dernier bloc de transactions. La publication du dernier bloc de transactions permet aux validateurs de "miner" une récompense de bloc - actuellement 12,5 bitcoins (ou ~ 40 000 $ au moment de la rédaction).
Ce processus est très sécurisé, mais il nécessite une puissance de calcul et une consommation d'énergie énormes, car les utilisateurs « brûlent de l'argent » pour résoudre le casse-tête informatique qui leur rapporte plus de Bitcoin. Le ratio burn-to-reward est si punitif qu'il est toujours dans l'intérêt des validateurs de publier des transactions honnêtes dans le registre Bitcoin.
Problème : la centralisation du pouvoir et de l'argent met les crypto-monnaies de 1ère génération hors de portée
Au début de Bitcoin, lorsque seules quelques personnes travaillaient pour valider les transactions et extraire les premiers blocs, n'importe qui pouvait gagner 50 BTC en exécutant simplement le logiciel d'extraction de Bitcoin sur son ordinateur personnel. Au fur et à mesure que la monnaie gagnait en popularité, les mineurs intelligents ont réalisé qu'ils pouvaient gagner plus s'ils avaient plus d'un ordinateur à exploiter.
Alors que Bitcoin continuait d'augmenter en valeur, des entreprises entières ont commencé à se lancer dans la mienne. Ces sociétés ont développé des puces spécialisées («ASIC») et construit d'énormes fermes de serveurs utilisant ces puces ASIC pour exploiter Bitcoin. L'émergence de ces énormes sociétés minières, connues, a conduit la ruée vers l'or Bitcoin, rendant très difficile pour les gens ordinaires de contribuer au réseau et d'être récompensés. Leurs efforts ont également commencé à consommer de plus en plus d'énergie informatique, contribuant à l'aggravation des problèmes environnementaux dans le monde.
La facilité d'extraction de Bitcoin et l'augmentation subséquente des fermes minières de Bitcoin ont rapidement produit une centralisation massive du pouvoir de production et de la richesse dans le réseau de Bitcoin. Pour donner un peu de contexte, 87% de tous les Bitcoins appartiennent désormais à 1% de leur réseau, beaucoup de ces pièces ont été extraites pratiquement gratuitement à leurs débuts. Autre exemple, Bitmain, l'une des plus grandes opérations minières de Bitcoin, a généré des milliards de revenus et de bénéfices.
La centralisation du pouvoir dans le réseau de Bitcoin le rend très difficile et coûteux pour la personne moyenne. Si vous souhaitez acquérir du Bitcoin, vos options les plus simples sont de :
Minez-le vous-même. Branchez simplement le matériel spécialisé (voici une plate-forme sur Amazon, si vous êtes intéressé!) Et allez en ville. Sachez simplement que puisque vous serez en concurrence avec d'énormes fermes de serveurs du monde entier, consommant autant d'énergie que la Suisse, vous ne pourrez pas exploiter beaucoup
Achetez Bitcoin sur un échange. Aujourd'hui, vous pouvez acheter du Bitcoin à un prix unitaire de 3 500 $ / pièce au moment de la rédaction (remarque : vous pouvez acheter une quantité fractionnaire de Bitcoin !) Bien sûr, vous prendriez également un risque substantiel en le faisant comme le prix du Bitcoin est assez volatil.
Bitcoin a été le premier à montrer comment la crypto-monnaie pouvait perturber le modèle financier actuel, donnant aux gens la possibilité d'effectuer des transactions sans avoir un tiers sur le chemin. L'augmentation de la liberté, de la flexibilité et de la confidentialité continue de conduire la marche inévitable vers les monnaies numériques en tant que nouvelle norme. Malgré ses avantages, la concentration (probablement involontaire) d'argent et de pouvoir de Bitcoin présente un obstacle significatif à l'adoption générale. Comme l'équipe principale de Pi a mené des recherches pour essayer de comprendre pourquoi les gens hésitent à entrer dans l'espace de la crypto-monnaie. Les gens citent systématiquement le risque d'investissement/d'exploitation minière comme un obstacle majeur à l'entrée.
Solution : Pi - Activer l'exploitation minière sur les téléphones mobiles
Après avoir identifié ces principaux obstacles à l'adoption, l'équipe Pi Core a entrepris de trouver un moyen qui permettrait aux gens ordinaires de miner (ou de gagner des récompenses en crypto-monnaie pour la validation des transactions sur un enregistrement distribué des transactions). En guise de rappel, l'un des principaux défis liés à la gestion d'un enregistrement distribué des transactions consiste à s'assurer que les mises à jour de cet enregistrement ouvert ne sont pas frauduleuses. Bien que le processus de Bitcoin pour mettre à jour son dossier soit éprouvé (brûler de l'énergie / de l'argent pour prouver sa fiabilité), il n'est pas très convivial pour l'utilisateur (ou la planète !). Pour Pi, nous avons introduit l'exigence de conception supplémentaire consistant à utiliser un algorithme de consensus qui serait également extrêmement convivial et permettrait idéalement l'exploitation minière sur des ordinateurs personnels et des téléphones mobiles.
En comparant les algorithmes de consensus existants (le processus qui enregistre les transactions dans un grand livre distribué), le protocole Stellar Consensus apparaît comme le principal candidat pour permettre une exploitation minière conviviale et mobile. Stellar Consensus Protocol (SCP) a été conçu par David Mazières, professeur d'informatique à Stanford, qui est également scientifique en chef à la Stellar Development Foundation. SCP utilise un nouveau mécanisme appelé accords byzantins fédérés pour garantir que les mises à jour d'un grand livre distribué sont exactes et fiables. SCP est également déployé en pratique via la blockchain Stellar qui fonctionne depuis 2015.
Une introduction simplifiée aux algorithmes de consensus
Avant de passer à l'introduction de l'algorithme de consensus Pi, il est utile d'avoir une explication simple sur ce qu'un algorithme de consensus fait pour une blockchain et les types d'algorithmes de consensus que les protocoles de blockchain d'aujourd'hui utilisent généralement, par ex. Bitcoin et SCP. Cette section est explicitement rédigée de manière simplifiée à l'extrême dans un souci de clarté, et n'est pas complète. Pour une plus grande précision, voir la section Adaptations au SCP ci-dessous et lire le document de protocole de consensus stellaire.
Une blockchain est un système distribué tolérant aux pannes qui vise à ordonner totalement une liste de blocs de transactions. Les systèmes distribués tolérants aux pannes sont un domaine de l'informatique étudié depuis de nombreuses décennies. Ils sont appelés systèmes distribués car ils n'ont pas de serveur centralisé, mais ils sont plutôt composés d'une liste décentralisée d'ordinateurs (appelés nœuds ou pairs) qui doivent parvenir à un consensus sur le contenu et l'ordre total des blocs. Ils sont également appelés tolérants aux pannes car ils peuvent tolérer un certain degré de nœuds défectueux dans le système (par exemple, jusqu'à 33 % des nœuds peuvent être défectueux et l'ensemble du système continue de fonctionner normalement).
Il existe deux grandes catégories d'algorithmes de consensus : ceux qui élisent un nœud comme leader qui produit le bloc suivant, et ceux où il n'y a pas de leader explicite mais tous les nœuds parviennent à un consensus sur ce qu'est le bloc suivant après avoir échangé des votes par s'envoient mutuellement des messages informatiques. (Strictement parlant, la dernière phrase contient de multiples inexactitudes, mais elle nous aide à expliquer les grandes lignes.)
Bitcoin utilise le premier type d'algorithme de consensus : tous les nœuds bitcoin sont en concurrence les uns contre les autres pour résoudre un puzzle cryptographique. Parce que la solution est trouvée au hasard, essentiellement le nœud qui trouve la solution en premier, par hasard, est élu leader du tour qui produit le bloc suivant. Cet algorithme s'appelle "Proof of work" et entraîne une forte consommation d'énergie.
Une introduction simplifiée au protocole Stellar Consensus
Pi utilise l'autre type d'algorithmes de consensus et est basé sur le Stellar Consensus Protocol (SCP) et un algorithme appelé Federated Byzantine Agreement (FBA). De tels algorithmes n'ont pas de gaspillage d'énergie, mais ils nécessitent l'échange de nombreux messages réseau pour que les nœuds parviennent à un "consensus" sur ce que devrait être le prochain bloc. Chaque nœud peut déterminer indépendamment si une transaction est valide ou non, par ex. l'autorité de faire la transition et de doubler les dépenses, sur la base de la signature cryptographique et de l'historique des transactions. Cependant, pour qu'un réseau d'ordinateurs s'entende sur les transactions à enregistrer dans un bloc et sur l'ordre de ces transactions et blocs, ils doivent s'envoyer des messages et avoir plusieurs tours de scrutin pour parvenir à un consensus. Intuitivement, de tels messages provenant de différents ordinateurs du réseau concernant le bloc suivant ressembleraient à ceci : "Je propose que nous votions tous pour que le bloc A soit le suivant" ; « Je vote pour que le bloc A soit le prochain bloc » ; « Je confirme que la majorité des nœuds en qui j'ai confiance ont également voté pour le bloc A », à partir duquel l'algorithme de consensus permet à ce nœud de conclure que « A est le bloc suivant ; et il ne pouvait y avoir d'autre bloc que A comme bloc suivant » ; Même si les étapes de vote ci-dessus semblent beaucoup, Internet est suffisamment rapide et ces messages sont légers, donc ces algorithmes de consensus sont plus légers que la preuve de travail de Bitcoin. Un représentant majeur de ces algorithmes est appelé Byzantine Fault Tolerance (BFT). Plusieurs des meilleures chaînes de blocs sont aujourd'hui basées sur des variantes de BFT, telles que NEO et Ripple.
Une critique majeure de BFT est qu'il a un point de centralisation : parce que le vote est impliqué, l'ensemble des nœuds participant au « quorum » de vote est déterminé de manière centralisée par le créateur du système à ses débuts. La contribution de FBA est qu'au lieu d'avoir un quorum déterminé de manière centralisée, chaque nœud définit ses propres "tranches de quorum", qui formeront à leur tour des quorums différents. De nouveaux nœuds peuvent rejoindre le réseau de manière décentralisée : ils déclarent les nœuds auxquels ils font confiance et convainquent les autres nœuds de leur faire confiance, mais ils n'ont pas à convaincre une autorité centrale.
SCP est une instanciation de FBA. Au lieu de brûler de l'énergie comme dans l'algorithme de consensus de preuve de travail de Bitcoin, les nœuds SCP sécurisent l'enregistrement partagé en garantissant que les autres nœuds du réseau sont dignes de confiance. Chaque nœud du réseau construit une tranche de quorum, composée d'autres nœuds du réseau qu'il juge dignes de confiance. Les quorums sont formés en fonction des tranches de quorum de ses membres, et un validateur n'acceptera de nouvelles transactions que si et seulement si une proportion de nœuds dans leurs quorums accepteront également la transaction. Au fur et à mesure que les validateurs du réseau construisent leurs quorums, ces quorums aident les nœuds à parvenir à un consensus sur les transactions avec garantie de sécurité. Vous pouvez en savoir plus sur le protocole Stellar Consensus en consultant ce résumé technique de SCP.
Adaptations de Pi au protocole Stellar Consensus (SCP)
L'algorithme de consensus de Pi s'appuie sur SCP. SCP a été formellement prouvé [Mazieres 2015] et est actuellement implémenté au sein du Stellar Network. Contrairement à Stellar Network composé principalement d'entreprises et d'institutions (par exemple, IBM) en tant que nœuds, Pi a l'intention de permettre aux appareils des individus de contribuer au niveau du protocole et d'être récompensés, y compris les téléphones mobiles, les ordinateurs portables et les ordinateurs. Vous trouverez ci-dessous une introduction sur la façon dont Pi applique SCP pour permettre l'exploitation minière par des particuliers.
Il y a quatre rôles que les utilisateurs Pi peuvent jouer, en tant que mineurs Pi. À savoir:
Pionnier. Un utilisateur de l'application mobile Pi qui se contente de confirmer au quotidien qu'il n'est pas un « robot ». Cet utilisateur valide sa présence à chaque fois qu'il se connecte à l'application. Ils peuvent également ouvrir l'application pour demander des transactions (par exemple, effectuer un paiement en Pi à un autre Pioneer)
Donateur. Un utilisateur de l'application mobile Pi qui contribue en fournissant une liste de pionniers qu'il connaît et en qui il a confiance. Dans l'ensemble, les contributeurs Pi construiront un graphique de confiance global.
Ambassadeur. Un utilisateur de l'application mobile Pi qui introduit d'autres utilisateurs dans le réseau Pi.
Nœud. Un utilisateur pionnier, contributeur utilisant le Pi
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