Libérer Le Web

Auteur: Seha Islam | Date Original: 31/07/22 | Traduit par: Sovereign Monk | Unchaining the Web

Il n'y a pas de montagne assez haute, pas de vallée assez basse, pas de rivière assez large.

- Marvin Gaye sur les limites de stockage, de latence et de débit des blockchains.

Le Web indexé contient actuellement 3,83 milliards de pages [1] qui servent à cinq milliards de personnes [2], avec une empreinte de données prévue de 175 zettaoctets d'ici 2025 [3]. Chaque seconde, nous transmettons plus de 150 To de données, dont plus de 3 000 000 d'e-mails, 100 000 recherches Google, 10 000 tweets et 1 000 posts Instagram [4].

Pendant ce temps, l'ensemble de la blockchain Bitcoin fait 420 Go [5], et un nœud d'archivage d'Ethereum fait des " unités de téraoctets " [6].

Pour certains, il est intuitif que les blockchains ne peuvent pas répondre aux besoins de stockage de données du Web et que les protocoles et les applications basés sur les blockchains ne peuvent pas répondre aux besoins de traitement de tout ce que nous voulons faire en ligne au volume et à la vitesse que nous voulons faire ces choses.

Pour d'autres, les optimistes indéfinis, comme les appellerait Peter Thiel [7], un web construit sur des blockchains est toujours une possibilité. Pourtant, les protocoles basés sur les blockchains ne peuvent pas nous donner le Web que nous voulons, même dans le scénario le plus optimiste. Nous devrions donc plutôt explorer des protocoles alternatifs pour servir de fondation au Web.

Le reste de cet article traite des sujets suivants :

le Web que nous voulons,
la blockchain,
l'alternative, et
déchaîner le Web.

Nous devons défendre notre propre vie privée si nous voulons en avoir une. Nous devons nous rassembler et créer des systèmes qui permettent des transactions anonymes. Depuis des siècles, les gens défendent leur propre vie privée par des chuchotements, l'obscurité, des enveloppes, des portes fermées, des poignées de main secrètes et des courriers. Les technologies du passé ne permettaient pas une forte intimité, mais les technologies électroniques le permettent.

- Eric Hughes parle du Web qu'il souhaite dans A Cypherpunk's Manifesto [8].

Le Web Que Nous Voulons

Le Web que nous voulons est :

Privé : La confidentialité est la capacité de révéler sélectivement des informations sur soi à d'autres, qu'il s'agisse d'une autre personne, d'un vendeur ou d'une application. De nombreuses applications en ligne que nous utilisons aujourd'hui collectent des informations excessives sur nous. Elles monétisent nos données pour mettre leurs produits sur le marché et divulguent fréquemment nos informations, compromettant ainsi nos identités, nos coordonnées et même notre emplacement physique. Le Web que nous voulons minimise les données personnelles requises pour fonctionner et permet aux individus de ne divulguer que les informations qu'ils souhaitent révéler aux autres en ligne. En minimisant la collecte de données privées, on peut protéger les particuliers, les entreprises et les gouvernements des menaces auxquelles ils peuvent être confrontés en raison de failles dans la cybersécurité. La récente fuite de données d'un milliard de personnes en Chine [9] illustre à quel point le monde peut devenir dangereux sans protection de la vie privée.
Vérifiable : La vérifiabilité est la capacité de s'assurer de la validité de certaines informations et de garantir qu'elles n'ont pas été altérées par des parties non autorisées. Les applications populaires d'aujourd'hui sont pleines de faux comptes, qui peuvent diffuser des informations provenant de sources que nous ne pouvons pas vérifier. La plupart de ces applications étant des sources fermées, nous ne pouvons pas non plus vérifier les algorithmes qui nous fournissent ces informations. Au lieu de cela, des parties centralisées "vérifient" les comptes en utilisant des "coches" qu'elles peuvent révoquer à volonté. Le Web que nous voulons permet aux individus de vérifier les protocoles, les applications et les informations partagées dans ces applications, tout en les encourageant à communiquer avec les autres de manière vérifiable.
Résistance à la censure : la résistance à la censure est la capacité d'éviter les restrictions à la participation à un protocole. Les services centralisés, que ce soit en raison des régimes autoritaires dans lesquels ils résident ou de leurs politiques, censurent sans vergogne leurs utilisateurs à un rythme croissant. Certains protocoles ouverts, y compris ceux basés sur la blockchain, ont été confrontés à de nombreuses attaques par déni de service qui empêchent tous les utilisateurs de participer au protocole. Le web que nous voulons ne permet pas à une partie d'empêcher d'autres parties de participer à un protocole et donne à ses utilisateurs les moyens d'identifier et de se défendre contre les attaques par déni de service.

En termes de performance, le Web que nous voulons a :

Une haute disponibilité
un débit élevé
Faible latence
un faible coût.

Les applications Web actuelles sont très performantes, mais elles manquent de confidentialité, de vérifiabilité et de résistance à la censure. Tant qu'elles seront entre les mains de quelques autorités centralisées, le Web d'aujourd'hui ne sera pas celui que nous voulons.

La solution que nous proposons commence par un serveur d'horodatage. Un serveur d'horodatage fonctionne en prenant un hachage d'un bloc d'éléments à horodater et en publiant largement le hachage, par exemple dans un journal ou un message Usenet. L'horodatage prouve que les données ont dû exister à ce moment-là, évidemment, pour pouvoir être intégrées au hachage. Chaque horodatage inclut l'horodatage précédent dans son hachage, formant ainsi une chaîne, chaque horodatage supplémentaire renforçant ceux qui le précèdent.

- Satoshi Nakamoto, Bitcoin : un système de paiement électronique de pair à pair [10].

La Blockchain

Une blockchain est une structure de données en annexe (une chaîne de blocs séquencés) contenant des données de transaction, allant du mouvement de fonds à des transactions plus complexes intégrées dans des "contrats intelligents".

Un protocole basé sur une blockchain (par exemple, Bitcoin, Ethereum) est un ensemble d'instructions de communication et de règles de vérification basées sur ces structures de données annexes, qui permettent aux utilisateurs du protocole d'établir un état global commun.

Un nœud d'un réseau qui utilise un protocole basé sur la blockchain doit avoir :

Un stockage de données suffisant pour stocker les données de tout le monde, tout le temps, de manière séquentielle, depuis la création et...
Une puissance de calcul suffisante pour traiter les données de tout le monde, tout le temps, séquentiellement, depuis le début.

En outre, chaque nœud doit stocker et traiter les données nécessaires avec :

un débit suffisamment élevé pour s'adapter au volume et
une latence suffisamment faible pour s'adapter à la vitesse à laquelle nous interagissons en ligne.
Le fait de stocker uniquement des hachages cryptographiques de données sur des blockchains au lieu des données brutes sous-jacentes et de traiter les preuves de chaque calcul sur des blockchains au lieu des calculs sous-jacents ne change rien à la nécessité pour chacun de stocker et de traiter ces données tout le temps, séquentiellement, depuis le début.

Tant que des coûts de stockage et de traitement non nuls sont nécessaires pour les choses que nous voulons faire en ligne, il est infaisable d'utiliser une structure de données qui exige que tout le monde se mette d'accord sur un état global commun de tout ce que nous faisons en ligne. Ensuite, nous devrions considérer l'ensemble limité d'applications pour lesquelles il serait logique que la société supporte les coûts des inefficacités d'une blockchain. L'une de ces applications est la monnaie mondiale, numérique et saine, c'est-à-dire le bitcoin. Il est logique de supporter ce coût pour le bitcoin parce que nous n'avons pas trouvé de moyen plus efficace de garantir l'existence d'une monnaie mondiale, numérique et saine. Tous les nœuds du réseau Bitcoin doivent stocker et traiter les transactions de tout le monde, tout le temps, séquentiellement, depuis le début, pour établir les soldes des comptes et valider la masse monétaire totale. Les exigences en matière de stockage, de calcul, de débit et de latence sont suffisamment tolérables pour que nous nous soumettions aux limites d'une blockchain pour cette seule application, car elle a la possibilité de jouer le rôle de monnaie avec un marché total adressable de 420 000 milliards de dollars ou plus [11, 12].

Satoshi est parti d'un problème particulier et a choisi la blockchain comme moyen de résoudre ce problème. Grâce à son travail, nous disposons désormais d'une monnaie mondiale, numérique et saine. Mais quelle application, à part la monnaie, a besoin d'une blockchain pour être privée, vérifiable et résistante à la censure ? Les cas d'utilisation à ce jour sont généralement de nouvelles formes de monnaie à usage limité ou des titres émis sans être soumis aux divulgations nécessaires. Si l'on met de côté les questions d'éthique et de viabilité économique, ces applications ne peuvent pas nous donner le Web que nous voulons.

Les gouvernements sont bons pour couper la tête des réseaux contrôlés centralement comme Napster, mais les réseaux P2P purs comme Gnutella et Tor semblent se maintenir.

- Satoshi Nakamoto sur les protocoles centralisés contre les protocoles P2P [13].

L'alternative

Avec un protocole basé sur la blockchain, les limitations suivantes s'appliquent aux nœuds afin qu'ils puissent déterminer l'état global commun, c'est-à-dire le consensus :

Tout le monde doit stocker et traiter les données : Chaque nœud utilisant un protocole basé sur la blockchain doit stocker et traiter les données. Si une application n'a pas besoin que chaque utilisateur stocke et traite les données, elle ne devrait pas être sur une blockchain. Si tous les utilisateurs n'ont pas besoin de stocker et de traiter des données (ou des hachages, des pointeurs, des preuves des données sous-jacentes), il n'est pas non plus nécessaire de construire l'application en utilisant des protocoles peer-to-peer (p2p), un sur-ensemble de protocoles basés sur la blockchain.
Les données de chacun doivent être stockées et traitées : Les nœuds utilisant un protocole basé sur la blockchain doivent stocker et traiter les données de chaque utilisateur. Les blockchains "à usage général" comme Ethereum sont encore plus limitées dans leur évolutivité, car les utilisateurs d'une application doivent également supporter la charge du stockage et du traitement des données des utilisateurs de toutes les autres applications du protocole. Il est peu probable qu'une application ait besoin de ce niveau de stockage et de traitement.
Les données doivent être stockées et traitées en permanence : Les nœuds utilisant un protocole basé sur la blockchain doivent stocker et traiter les données en permanence pour vérifier l'état global le plus récent. Puisque tout le monde doit stocker et traiter les données de tout le monde, un nœud ne peut pas rester en phase avec le consensus atteint à chaque bloc et servir les autres utilisateurs s'il ne stocke et ne traite pas les données en permanence. Dans les applications qui ne présentent pas de problème inhérent de double dépense, il n'est pas nécessaire d'introduire un problème de double dépense, et les utilisateurs peuvent vérifier les informations sans avoir besoin d'un nœud toujours actif.
Les données doivent être stockées et traitées de manière séquentielle : Les nœuds utilisant un protocole basé sur la blockchain doivent stocker et traiter toutes les données de manière séquentielle. La raison en est, une fois de plus, d'éviter le problème de double dépense selon les règles du protocole. Les applications non monétaires n'ont pas besoin d'être limitées à des outils spécifiques pour résoudre des problèmes monétaires si elles ont pour objectif d'apporter des solutions à d'autres problèmes.
Les données doivent être stockées et traitées depuis le début : Les nœuds utilisant un protocole basé sur la blockchain doivent stocker et traiter toutes les données depuis le début. Dans la plupart des applications non monétaires, cette charge est trop lourde à supporter. En outre, au fil du temps, la capacité à faire évoluer les applications sur les protocoles basés sur les blockchains se détériore.

Il serait prudent que chaque utilisateur d'une monnaie globale, numérique et saine stocke et traite toutes les données (c'est-à-dire qu'il exécute un nœud complet) de sorte qu'il n'ait pas besoin de faire confiance à un autre nœud pour vérifier son solde ou la masse monétaire totale. L'argent est une application que chacun dans le monde doit utiliser plusieurs fois par jour.

Si une application n'a pas besoin de l'un des éléments ci-dessus, elle n'a pas besoin d'être encombrée par une blockchain, et des protocoles alternatifs devraient être développés et utilisés.

Un exemple de protocole qui incarne une alternative pour construire le Web que nous voulons est nostr (Notes and Other Stuff Transmitted by Relays) [14], initialement développé par fiatjaf.

Avec nostr :

Seuls certains utilisateurs (c'est-à-dire les relais) doivent stocker et traiter les données : Au lieu que tout le monde stocke les données, seuls les relais proposent de stocker les données. Si un relais tente de censurer un utilisateur, ce dernier peut choisir un autre relais ou utiliser plusieurs relais à tout moment.
Seules les données de certains utilisateurs peuvent être stockées et traitées par un relais donné : Au lieu de stocker les données de tout le monde, chaque relais est libre de ne stocker que les données qu'il souhaite stocker. En outre, un utilisateur peut faire fonctionner un relais qui ne sert que ses données.
Aucun relais n'a besoin de stocker et de traiter des données en permanence : Plusieurs relais peuvent stocker des données de telle sorte qu'aucun relais ne doive stocker et traiter des données en permanence. Il suffit qu'il y ait au moins un relais opérationnel pour chaque utilisateur afin de répondre aux requêtes du réseau.
Aucun relais ne doit stocker et traiter les données de manière séquentielle : La nature séquentielle des blockchains et les règles intégrées dans les protocoles utilisant ces blockchains empêchent les doubles dépenses. Il n'y a pas de problème de double dépense à résoudre avec les "tweets" ou toute autre application autre que l'argent (c'est-à-dire le stockage et le transfert de valeur), donc la séquence précise de tous les "tweets" dans le monde n'est pas une préoccupation pour un utilisateur ou un relais donné.
Aucun relais n'a besoin de stocker et de traiter des données depuis le début : Puisque nous n'avons pas le problème du calcul des soldes de comptes ou de l'argent total en circulation, les relais sont libres de choisir jusqu'à quand ils doivent stocker et transmettre les données.

Contrairement à un protocole basé sur la blockchain, les protocoles plus flexibles comme nostr ont une chance de fonctionner et de satisfaire les attributs du Web que nous souhaitons :

Privé : Aucun utilisateur ne doit divulguer d'informations le concernant qu'il ne souhaite pas révéler. Tout le monde peut gérer anonymement un relais. Les utilisateurs peuvent rémunérer anonymement les relais qui les servent en utilisant une monnaie globale, numérique et saine, et tant les utilisateurs que les relais peuvent construire des réputations basées sur leurs clés publiques.
Vérifiable : Chaque utilisateur peut détenir ses clés privées et communiquer de manière vérifiable à l'aide de signatures cryptographiques. De plus, la séparation du protocole de l'interface utilisateur permet à un utilisateur de choisir une interface où il peut vérifier les algorithmes utilisés par l'application pour présenter les informations demandées.
Résistance à la censure : chaque utilisateur est libre de gérer un relais ou de fournir ses données à tout relais disposé à les héberger. Alors que tout relais peut censurer à sa guise, les utilisateurs n'ont besoin que d'un seul tiers prêt à relayer leurs données ou à s'auto-héberger pour que leurs adeptes continuent à recevoir leurs émissions.
Haute disponibilité : Bitcoin est hautement disponible car il présente une redondance extrême. La redondance excessive de Bitcoin est nécessaire car n'importe laquelle des huit milliards de personnes dans le monde peut avoir besoin de communiquer avec d'autres sur le réseau Bitcoin à tout moment. D'un autre côté, une redondance d'une poignée de relais devrait être plus que suffisante pour la plupart des applications utilisant nostr, même pour que le plus influent des influenceurs puisse atteindre ses adeptes. Plus important encore, tout le monde peut gérer un relais et s'auto-héberger si nécessaire ou souhaité. Ainsi, les applications nostr peuvent atteindre une disponibilité suffisante avec dix relais, contre ~50 000 nœuds Bitcoin [15] et ~5 000 nœuds Ethereum [16].
Débit élevé : Le débit de Bitcoin est au maximum de 4 Mo toutes les 10 minutes [17], soit 0,053 Mbit/s, et celui d'Ethereum est au maximum de 1,875 Mo toutes les 15 secondes [18, 19], soit 1 Mbit/s. En comparaison, le débit d'un utilisateur de nostr n'est limité que par la vitesse de téléchargement de l'utilisateur et la vitesse de chargement de ses relais. Avec un débit fixe haut débit médian de 64,70 Mbps [20], nostr offre un débit supérieur de trois ordres (1 213x) à celui du bitcoin et d'un ordre (65x) à celui d'Ethereum.
Faible latence : La latence médiane des utilisateurs de haut débit fixe est de 10 ms [20], alors que deux confirmations (~20 minutes = 1 200 000 ms) sont une pratique courante pour confirmer le règlement sur Bitcoin, et que les assurances de règlement équivalent (finalité) nécessitent actuellement 3x plus de temps (3 600 000 ms) sur Ethereum [21]. Nostr, limité uniquement par la latence des connexions Internet des utilisateurs et des relais, est cinq fois plus rapide que le Bitcoin (120 000x) et l'Ethereum (360 000x).
Faible coût : Le coût du stockage et du traitement des données sur Bitcoin et Ethereum dépend de l'offre et de la demande de bitcoin et d'éther, tandis que le coût du stockage et du traitement des données avec nostr est plus susceptible de reposer sur la tarification au coût majoré des produits sous-jacents (stockage des données et bande passante), similaire à celle des fournisseurs de services en nuage. Aux tarifs actuels de 3 sat/vB sur Bitcoin [22] et au prix moyen du gaz de 35 Gwei sur Ethereum [23], il en coûterait ~0,03 BTC (635 $) et ~0,56 ETH (753 $) pour stocker 1 Mo de données sur Bitcoin et Ethereum, respectivement. Avec le prix d'un droplet DigitalOcean de 10 Go à 4 $/mois et en supposant une durée de stockage des données de 100 ans, le coût marginal de 1 Mo de données pour un seul relais nostr est de 0,48 $. Avec dix relais, les frais sont de 4,80 $ : deux ordres moins chers que le Bitcoin (136x) et l'Ethereum (157x). Bien sûr, cela suppose que l'on ait besoin de stocker des données aussi longtemps pour commencer, ce qui n'est pas un choix lorsqu'il s'agit de protocoles basés sur la blockchain, mais un choix pour les protocoles alternatifs tels que nostr.

Comparaison des performances

En termes discrets, l'utilisateur moyen de nostr peut atteindre 65 fois le débit, 360 000 fois plus vite et 157 fois moins cher par unité que l'utilisateur moyen d'Ethereum. Au total, nostr est dix fois (1,98e10 = 1 213 * 120 000 * 136) plus performant que Bitcoin et neuf fois (3,68e9 = 65 * 360 000 * 157) plus performant qu'Ethereum en termes de débit, de latence et de coût.

Comparaison de l'évolutivité

Considérons maintenant qu'un utilisateur de nostr n'a besoin que de récupérer les données qui le concernent directement, alors que l'utilisateur de blockchain doit récupérer les données de tout le monde, tout le temps, séquentiellement, depuis le début. Réparti équitablement entre les cinq milliards d'internautes, et en supposant que l'internaute moyen récupère les données de 5 000 autres utilisateurs, l'utilisateur nostr moyen aurait besoin de six ordres de grandeur de données en moins que l'utilisateur blockchain moyen. Par conception, la demande de performance brute sur un système neuf fois moins performant comme Ethereum serait six fois plus élevée que l'alternative, ce qui rend Ethereum quinze fois moins évolutif que nostr pour atteindre les mêmes objectifs.

Le meilleur scénario pour les blockchains

Vitalik Buterin suggère qu'Ethereum peut être multiplié par 10 000 (quatre ordres) en utilisant les rollups et le sharding [24]. En supposant qu'il puisse tenir cette promesse, Ethereum serait toujours onze fois moins évolutif que nostr.

Supposons que nous éliminions encore le besoin de garanties de règlement et supposons qu'Ethereum est un nœud unique avec une latence de 10 ms. Ethereum gagnerait cinq ordres de performance supplémentaires tout en détruisant tout espoir restant en matière de confidentialité, de vérifiabilité et de résistance à la censure. Dans un tel scénario, Ethereum serait toujours six fois moins évolutif que nostr, sans les avantages de nostr en matière de confidentialité, de vérifiabilité et de résistance à la censure.

En outre, on peut s'attendre à ce que le coût du stockage et du traitement d'une unité de données sur les protocoles basés sur la blockchain augmente avec le nombre d'utilisateurs, ce qui entraîne une hausse du prix des jetons et des frais sur la chaîne. En revanche, on peut s'attendre à ce que le coût du stockage et du traitement des mêmes données à l'aide de protocoles comme nostr diminue en raison des améliorations apportées au matériel et à l'infrastructure sous-jacents (loi de Moore).

Les estimations ci-dessus sont ponctuelles et intègrent des hypothèses. En tant que telles, elles doivent être considérées comme des illustrations plutôt que comme des comparaisons précises des performances et de l'évolutivité. Néanmoins, que la différence exacte en termes d'évolutivité soit de six ou quinze ordres de grandeur, il est clair que les blockchains ne sont pas l'outil idéal pour ce travail.

Puisque les blockchains ne peuvent pas nous donner le Web que nous voulons, nous avons besoin de protocoles alternatifs. Plus précisément, nous avons besoin de protocoles qui n'exigent pas que chacun stocke et traite les données de tous les autres, tout le temps, séquentiellement, depuis le début.

Avançons ensemble à grands pas. En avant.

- Eric Hughes, Manifeste d'un cypherpunk

Libérer le Web

Le Web d'aujourd'hui repose sur des services centralisés qui manquent de confidentialité, de vérifiabilité et de résistance à la censure. Un Web alternatif construit sur des protocoles basés sur la blockchain serait limité en termes d'échelle et de performance. Sans un saut quantique, les protocoles basés sur la blockchain ne peuvent pas atteindre l'échelle et les performances des services centralisés actuels sans retomber dans les mêmes pièges de la centralisation.

Le Web que nous voulons est privé, vérifiable et résistant à la censure. Il offre une disponibilité et un débit élevés, ainsi qu'une latence et un coût faibles. Un protocole peer-to-peer avec une blockchain est un excellent outil pour établir une monnaie mondiale, numérique et saine. Nous n'avons pas été en mesure de développer une meilleure alternative, et elle a de bonnes chances de fonctionner. Les caractéristiques qui rendent une blockchain nécessaire pour cette application la rendent également inefficace et inadaptée pour construire le Web que nous voulons. Bien qu'une autre application limitée d'un protocole basé sur la blockchain puisse émerger, ces protocoles ne peuvent pas nous fournir toutes les applications que nous voulons utiliser en ligne au volume et à la vitesse que nous voulons utiliser ces applications.

Le Web que nous voulons nécessite des protocoles évolutifs. Heureusement, le développement de ces protocoles est en vol aujourd'hui, et ils ont de bonnes chances de fonctionner pour nous donner le Web que nous voulons. Outre nostr, des protocoles et des applications sont développés par bluesky [25], Holepunch [26], Impervious [27], Synonym [28] et TBD [29], pour n'en citer que quelques-uns. Nous devons soutenir, utiliser et améliorer ces protocoles pour qu'un jour, nous puissions avoir le Web que nous voulons.

Références:

Lecture complémentaire :

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