Gruut : Un registre public P2P entièrement décentralisé pour les monnaies fiduciaires

Table des matières

1 Introduction

Les systèmes financiers traditionnels reposent sur des tiers de confiance pour l'enregistrement des transactions, ce qui entraîne des coûts significatifs et crée des points de contrôle centralisés. Gruut présente un registre public P2P entièrement décentralisé qui élimine le besoin de tels intermédiaires tout en maintenant la compatibilité avec les systèmes de monnaie fiduciaire. Contrairement à la preuve de travail énergivore du Bitcoin, Gruut introduit un nouveau mécanisme de consensus appelé preuve de population qui permet une validation efficace des transactions sur des appareils grand public comme les smartphones.

2 Vision de Gruut

Gruut vise à créer un modèle économique alternatif pour les transactions de l'économie réelle, offrant des avantages compétitifs par rapport aux modèles traditionnels unilatéraux avec des coûts de transaction élevés.

2.1 Décentralisation économique

Gruut permet une véritable décentralisation économique en permettant à quiconque de participer via l'installation de GruutApp sur smartphone. Le système assure une distribution égale des récompenses, indépendamment de la mise ou de la puissance de calcul, empêchant ainsi la centralisation de la collecte des frais qui domine actuellement les processeurs de paiement tiers.

2.2 Registre pour l'économie réelle

La plateforme est conçue pour être compatible avec les gouvernements et les systèmes financiers légaux existants. Gruut met l'accent sur la transparence économique pour faciliter l'intégration avec les transactions traditionnelles en monnaie fiduciaire tout en conservant les avantages de la technologie blockchain.

3 Architecture technique

3.1 Consensus par Preuve de Population

La preuve de population est une instance de preuve de collaboration publique qui valide les transactions sur la base de la diversité des participants plutôt que de la puissance de calcul. Cette approche permet à Gruut d'atteindre un consensus avec une consommation d'énergie minimale tout en maintenant la sécurité contre les acteurs malveillants.

3.2 Fondement mathématique

L'algorithme de consensus utilise des primitives cryptographiques incluant :

Fonction Aléatoire Vérifiable : $V = H(sk, input)$ où $sk$ est la clé secrète et $H$ est une fonction de hachage cryptographique.

Tolérance aux pannes byzantines : Le système peut tolérer jusqu'à $f$ nœuds défaillants dans un réseau de $3f+1$ nœuds, garantissant la sécurité contre les comportements malveillants.

4 Résultats expérimentaux

Les tests ont démontré que Gruut atteint un débit de transaction de plus de 1000 TPS sur des smartphones grand public avec une latence inférieure à 2 secondes. La consommation d'énergie a été mesurée à 0,5 W par nœud, contre 500 W par nœud pour le Bitcoin pour des opérations similaires. Le réseau a maintenu sa stabilité avec jusqu'à 35 % de renouvellement des nœuds lors des tests de stress.

5 Implémentation du code

class GruutConsensus:
    def validate_transaction(self, tx, population_set):
        # Vérifier la signature de la transaction
        if not self.verify_signature(tx):
            return False
        
        # Vérifier le consensus de la population
        consensus_threshold = len(population_set) * 2 // 3
        approvals = self.collect_approvals(tx, population_set)
        
        return len(approvals) >= consensus_threshold
    
    def select_validators(self, population, block_height):
        # Utiliser une fonction aléatoire vérifiable pour la sélection des validateurs
        seed = hash(block_height + previous_block_hash)
        selected = []
        
        for participant in population:
            if self.vrf(participant.private_key, seed) < threshold:
                selected.append(participant)
        
        return selected

6 Applications futures

La technologie de Gruut a des applications potentielles dans les systèmes de micro-paiements, les transferts de fonds transfrontaliers, la distribution des prestations gouvernementales et la finance de la chaîne d'approvisionnement. Sa conception à faible consommation d'énergie la rend adaptée aux transactions des appareils IoT et aux marchés émergents disposant d'une infrastructure limitée.

7 Analyse originale

Gruut représente une évolution significative dans la conception des blockchains en s'attaquant à deux limitations critiques des systèmes existants : l'inefficacité énergétique et l'incompatibilité avec les monnaies fiduciaires. Le mécanisme de consensus par preuve de population marque une rupture avec les modèles de preuve de travail et de preuve d'enjeu, s'inspirant des systèmes d'identité décentralisés comme ION de Microsoft et des fonctions aléatoires vérifiables utilisées dans le protocole de consensus d'Algorand. Cette approche s'aligne sur les recherches récentes sur les technologies blockchain durables, comme les travaux de Vukolić et al. sur les protocoles de consensus à empreinte énergétique minimale.

Comparé au minage énergivore du Bitcoin qui consomme environ 91 térawattheures par an (Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index), la conception compatible smartphone de Gruut pourrait réduire la consommation d'énergie de 99,9 %. Cela positionne Gruut de manière similaire aux initiatives émergentes de blockchains vertes comme la preuve d'espace-temps de Chia Network, mais avec une accessibilité accrue pour les utilisateurs quotidiens.

L'intégration avec les systèmes de monnaie fiduciaire répond aux préoccupations réglementaires qui ont limité l'adoption de la blockchain dans la finance traditionnelle. Contrairement aux cryptomonnaies axées sur la confidentialité qui font face à un examen réglementaire (comme discuté dans les orientations du GAFI sur les actifs virtuels), les fonctionnalités de transparence de Gruut permettent la conformité aux exigences de lutte contre le blanchiment d'argent tout en préservant la vie privée des utilisateurs grâce à des preuves à divulgation nulle de connaissance le cas échéant.

Des défis techniques subsistent pour adapter le mécanisme de preuve de population à des volumes de transactions mondiaux tout en maintenant la décentralisation. Le système doit résister aux attaques Sybil grâce à une vérification d'identité robuste, s'inspirant potentiellement des cadres d'identité souveraine comme Sovrin. Le développement futur devrait se concentrer sur la vérification formelle des propriétés de sécurité du protocole de consensus, similaire à l'approche adoptée dans la vérification du protocole Tezos.

8 Références

1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
2. Micali, S. (2016). Algorand: The Efficient and Democratic Ledger. arXiv:1607.01341.
3. Vukolić, M. (2015). The Quest for Scalable Blockchain Fabric: Proof-of-Work vs. BFT Replication. Springer.
4. Cambridge Centre for Alternative Finance. (2023). Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index.
5. Financial Action Task Force. (2019). Guidance on Digital Identity.
6. Zhu et al. (2022). Energy-Efficient Consensus Mechanisms for Blockchain. IEEE Transactions on Sustainable Computing.