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Interopérabilité des Systèmes Blockchains

par Leo Besancon

Projet de thèse en Informatique

Sous la direction de Parisa Ghodous shariat torbaghan et de Catarina Domingues alves ferreira da silva.

Thèses en préparation à Lyon , dans le cadre de Informatique et Mathématiques de Lyon (InfoMaths) , en partenariat avec Laboratoire d'Informatique en Images et Systèmes d'Information (laboratoire) et de Burgel 2 Expand (entreprise) depuis le 12-11-2018 .


  • Résumé

    La technologie blockchain permet un écosystème décentralisé d’applications ayant des propriétés intéressantes : la transparence des transactions, l’auditabilité des applications par tout utilisateur, ou encore la résistance à la censure. Cependant, le domaine rencontre encore de nombreux défis, il subit notamment un manque d’interopérabilité à différents niveaux : entre différents projets sur une même blockchain, entre les différentes blockchains, ainsi qu’entre les blockchains et les systèmes existants. Ceci vient du fait que chaque blockchain utilise leurs propres ensembles de standards et modèles économiques. Il existe également des limitations en termes de passage à l’échelle, qui peuvent se caractériser de différentes façons. Tout d’abord, le nombre brut de transactions que le réseau peut traiter sur un temps donné est limité, ce qui rend la technologie prohibitive pour des applications nécessitants un grand nombre d'interactions. Également, le regroupement des transactions en blocs induit une latence qui empêche l’utilisation des blockchains pour des applications en temps réel. Enfin, la complexité des calculs réalisables lors d’une transaction est dépendante des choix d’implémentation de la blockchain, et en particulier du type de protocole de consensus et des instructions-machine supportées. Le stockage de données est par exemple très coûteux. Le travail de recherche réalisé durant la thèse a pour objectif la proposition d’un cadre permettant d’améliorer l’interopérabilité des applications blockchain décentralisées. Il s’agit donc de développer des modèles, méthodes et outils formels qui facilitent la conception d’applications décentralisées. En particulier, il faut prendre en compte les aspects : De représentation sémantique des objets utilisés dans le contexte d’applications décentralisées : transactions sur une blockchain, images, vidéos, ou encore objets physiques, De stockage de ces objets, De protocoles d’échange de ces objets entre utilisateurs, De la validation de leur intégrité, De leur intégration dans l’application, en assurant l’interopérabilité et le passage à l’échelle de l’application. Le cadre proposé sera validé dans le contexte du développement de jeux vidéo blockchain. Cet environnement est complexe, puisque les assets d’un jeu vidéo sont divers et volumineux. Il s'agit de fichiers son, image, texte et vidéo, ainsi que des modèles des objets 3D qui composent le jeu. De plus, pour un jeu en temps réel, les contraintes de latence doivent être respectées.


  • Résumé

    Blockchain technology enables an ecosystem for decentralized applications with interesting properties: transparency, auditability or censorship resistance. However, the field faces many challenges. For example, there is a lack of interoperability at several levels: between projects on a same blockchain, between different blockchains, or between blockchains and existing systems. This is due to the fact each blockchain uses its own standard and economic model. Moreover, there are also scalability issues. Firstly, the number of transactions the network can handle is limited, which prohibits the use of the technology for applications needing a lot of interactions. Secondly, transactions grouping into blocks induce a latency that disallows the use of blockchains for real-time applications. Finally, transactions complexity depends on the blockchain design choices, regarding the consensus algorithm and the machine operations allowed. For example, data storage is very expensive. With this PhD work, we hope to propose a framework that can improve interoperability for decentralized blockchain applications. It involves developing models, methods and formal tools for designing decentralized applications. In particular, the following aspects have to be considered: Semantic representation of objects used in decentralized applications: transactions on a blockchain, images, videos, or physical objects, Storage of these objects, Exchange protocols of these objects between users, Validation of their integrity Their integration in the application, ensuring interoperability and scalability of the application. This framework will be validated in the context of blockchain video game development. It is a complex use case, as video games assets are diverse and storage intensive. Video games assets can be sounds, images, videos, or models of 3D objects used in the game. Furthermore, the latency issue is crucial for a real-time game.