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Bitcoin est une mise en œuvre de la proposition de cryoptodevise de Wei Dai sur Cypherpunks en 1998 et la proposition Bitgold de Nick Szabo. Les principes du système sont décrits dans le Livre blanc Bitcoin

Fonctionnement

Un utilisateur sur le réseau a un ou plusieurs identifiants cryptographiques (paires de clés ECDSA), qui représentent son portefeuille. La clé publique correspondante de ce portefeuille est appelée une adresse. La clé privée, stockée uniquement sur l’ordinateur de l’utilisateur, est utilisée pour autoriser les paiements de l’utilisateur. Le portefeuille (ou porte-monnaie) aussi bien que l’adresse ne contiennent pas d’informations sur leur propriétaire, elles sont donc effectivement anonymes.

Chaque pièce (au sens de pièce de monnaie) du système Bitcoin possède la clé publique de son propriétaire. Le propriétaire peut la transférer plus loin en ajoutant la clé publique du destinataire sur la pièce elle-même, en signant avec sa clé privée et en diffusant la transaction sur le réseau. De cette façon, chaque pièce conserve l’historique chiffré de ces posseseurs, du créateur de la pièce de monnaie jusqu’à son propriétaire actuel.

Chaîne Bitcoin

Pour empêcher les utilisateurs de dépenser plusieurs fois une même pièce bitcoin (en signant la même pièce bitcoin pour plusieurs destinataires différents), les transactions sont horodatées par le réseau qui est insensible aux attaques de type deni de service. Le réseau recueille et enregistre les nouvelles opérations dans une chaîne de blocs. Les noeuds du réseau (les ordinateurs qui utilisent le programme) sont en constante compétition pour remplir ces cases en trouvant une valeur, qui fait la somme entre le bloc et le hachage du bloc précédent, pour produire un hachage de type SHA-256 contenant une certaine quantité de bits nuls. La moyenne du travail requis par cette opération peut être calculé et utilisé pour les opérations d’horodatage du bloc, de sorte qu’ils ne peuvent pas être invalidés par des doubles dépenses plus tard.

L’incitation à utiliser du temps CPU pour l’exécution du système réside dans le fait que les nouvelles pièces sont créées et attribuées au nœud qui parvient à remplir la case en premier. Cette méthode de création de pièces a été conçu pour être un analogue numérique aux mines d’or et d’argent. Une fois qu’un nœud crée avec succès un bloc, il diffuse le bloc sur le réseau. D’autres noeuds reçoivent le bloc, effectuent une preuve de l’enregistrement du travail, et l’ajouter à leur chaîne si elle est validee. Tandis que de plus en plus de transactions ont lieu, des blocs sont créés et ajoutés à l’infini. La plus longue chaîne de blocs est reconnue comme le plus ancien compte et le plus fiable de l’historique des transactions.

Sécurité

Ce mécanisme est réputé pour être pratiquement infalsifiable. Si un attaquant veut manipuler l’enregistrement, il doit dépasser tous les autres nœuds sur le réseau pour produire la plus grande preuve de travail. Cela devient beaucoup de plus en plus difficile alors que le temps passe, parce que cette chaînes trafiquée serait en permanence rejetée par les nœuds qui tentent de construire une chaîne valide.

Bitcoin est un réseau complètement peer-to-peer, et chaque noeud est capable d’entrer ou de quitter le réseau à volonté. Quand un nœud rejoint le réseau, la plus longue de preuve de travail est automatiquement acceptée comme la plus fiable.