1  

BITCOIN  101  

key  concepts  and  key  words  to  understand  Bitcoin  

1  

2  

Do  you  know…  

Just  read  the  following  slides  to  understand  all  Bitcoin  key  concepts  

2  

What  is  the  NONCE?  What  DAO  stands  for?  What  is  a  MERKEL  TREE?  What  UTO  stands  for?  How  much  is  worth  1  SATOSHI?  

3  

DISCLAIMER  

Bitcoin  is  a  very  complex  topic,  merging  economy,  mathemaPcs  and  IT.  This  presentaPon  aims  at  

providing  a  high  level  overview,  and  might  not  be  as  accurate  nor  precise  as  the  reality  would  be.  It  

somePmes  oversimplified  explanaPon  for  the  sake  of  clarity.  

3  

4  

What  problem  is  Bitcoin  solving?  

InternaPonal  Payments  and  Money  Transfer  are  complex,  expensive  and  

take  Pme    

4  

5  5  

BANKS  RELY  ON  INTERMEDIARIES  (CLEARINGHOUSES,  CORRESPONDENTS)  TO  SETTLE  PAYMENTS.  THERE  ARE  AT  LEAST  TWO  AREAS  OF  IMPROVEMENT.  

BILATERAL  SETTLEMENT  WILL  ELIMINATES  INTERMEDIARIES,  MIDPOINT  FAILURE,  DELAYS,  LIFTING  FEES  

REAL-­‐TIME  FUNDING  WILL  MINIMIZES  EXCHANGE  SPREADS,  CREDIT  RISK,  COLLATERAL  COSTS  

Source:  Ripple  Labs  (h3ps://ripple.com/solu7ons/execu7ve-­‐summary-­‐for-­‐financial-­‐ins7tu7ons/)  

Sending  bank   Receiving  correspondent  

Receiving  bank  Sending  correspondent  /  liquidity  provider  

Central  counterparty  

Central  counterparty  

USD   USD  

USD  à  EUR  

EUR   EUR  

Libing  fees  Libing  fees  

FX  cost:  $$$  

6  

What  is  Bitcoin?  

Bitcoin  is  both  a  protocol  and  a    cryptocurrency,  created  in  2009  by  

Satoshi  Nakamoto  

6  

7  

BITCOIN  REMOVES  THE  MIDDLE  MAN  BY  CREATING  A  TRUSTFUL  ENVIRONMENT  BETWEEN  PEOPLE/ENTITIES  WHO  DON’T  KNOW  THEMSELVES,  WITHOUT  A  CENTRAL  THIRD-­‐PARTY  

BITCOIN  IS  BOTH  AN  INFRASTRUCTURE  (PROTOCOL  AND  ALGORITHM)  AND  

A  CRYPTOCURRENCY  

BITCOIN  AS  A  CRYPTOCURRENCY  CAN  BE  USED  TO  PAY  (LIKE  MONEY)  OR  INVEST  (LIKE  GOLD)  

7  

8  

BITCOIN  TRANSACTIONS  ARE  IMMUTABLE  AND  NON-­‐REVERSIBLE,  THEY  CANNOT  BE  CHANGED  

BITCOINT  TRANSACTION  ARE  CENSORLESS,  THEY  CANNOT  BE  CENSORED  AND  REFUSED  BY  THE  NETWORK  

BITCOIN  CAN  BE  DIVIDED  IN  SATOSHI,  EQUIVALENT  TO  1/100  MILLION  BITCOIN.  TRANSACTIONS  CAN  HARDLY  BE  BELOW  500  SATOSHIS  FOR  COST  EFFICIENCY  

8  

9  

Where  does  it  come  from?  

Bitcoin  combines  different  field  studies,  with  recent  development  

enabling  powerful  soluPons  

9  

10  

NAPSTER  WAS  ONE  OF  THE  FIRST  P2P  DISTRIBUTED  

NETWORK  WITH  NO  THIRD-­‐PARTY  INVOLVED  

BITCOIN  IS  AN  OPEN  SOURCE  SOFTWARE  MANAGED  BY  THE  BITCOIN  FUNDATION  

GAME  THEORY:  MEMBERS  PLAYING  BY  THE  RULES  IS  A  NASH  EQUILIBRIUM  

BITCOIN  USES  CRYPTOGRAPHY  TO  SECURE  TRANSACTIONS  (ELLIPTIC  CURVE  AND  HASH  FUNCTION)  

DIGICASH  WAS  ONE  OF  THE  FIRST  DIGITAL  MONEY  FOUNDED  IN  1990  

10  

11  

How  does  the  bitcoin  currency  works?  

Bitcoin  does  not  transfer  value,  but  ownership  

11  

12  

WITH  BITCOIN,  YOU  TRANSFER  OWNERSHIP.  BITCOINS  ARE  NON  

FUNGIBLE.  IT  IS  LIKE  A  PHYSICAL  ASSET  

A  TRANSACTION  USUALLY  PRODUCES  2  OUTPUT:  THE  ONE  SENT  TO  THE  RECEIVER,  

AND  THE  ONE  REMAINING  TO  THE  SENDER:  UTO  (UNSPENT  TRANSACTION  OUTPUT).  TRANSFERING  PART  OF  OWNERSHIP  CREATES  AN  ADDITIONAL  TRANSACTION  WITH  THE  LEFT  OVER  BITCOIN  

12  

TransacPon  N-­‐1   TransacPon  N  

1BTC  

0.35  BTC  

0.65  BTC  

WANTS  TO  TRANSFER  0.35  BTC  TO    

GENERATE  2  TRANSACTIONS  

EACH  TRANSACTION  IS  VALID  ONLY  IF  IT  REFERS  TO  THE  PREVIOUS  ONE  WHICH  PROVES  OWNERSHIP  

13  

THE  CRYPTOCURRENCY  IS  MINTED  EACH  TIME  A  TRANSACTION  IS  COMPLETED,  AND  IT  CANNOT  BE  MORE  THAN  21  MILLIONS  OF  BITCOINS.  BITCOIN  AS  A  CRYPTOCURRENCY  IS  A  SCARCE  RESSOURCE  

BITCOINS  ARE  NOT  STORED,  THE  BALANCE  IS  THE  SUM  OF  PREVIOUS  TRANSACTIONS  

13  

BITCOIN  RECORDS  TRANSACTIONS  AND  NOT  BALANCE  

14  

TRANSACTIONS  ARE  SIGNED  WITH  PUBLIC  (address)  /  PRIVATE  KEYS  (password),  WITH  A  VERY  HIGH  LEVEL  OF  SECURITY  WHICH  CANNOT  BE  BROKEN  

TO  PREVENT  FRAUD  (DOUBLE  SPENDING),  TRANSACTIONS  ARE  RECOREDED  IN  THE  

RIGHT  ORDER,  WITH  A  DISTRIBUTED  TIMESTAMP  

14  

BITCOIN  IS  PSEUDONIMOUS  (USE  OF  A  PUBLIC  KEY  TO  TRANSACT).  BITCOIN  DOES  NOT  GUARANTEE  THE  ANONYMITY,  PSEUDONYMS  CAN  BE  TRANSLATED  TO  REAL  NAME    

15  

How  is  bitcoin  different  from  fiat  currency  and  physical  asset?  

Bitcoin  is  not  backed  or  controlled  by  any  central  authority  

15  

16  16  

    USD   Gold   Bitcoin  

               Support   Paper   Metal   Digital  Scarcity   No   Yes   Yes  /  Limited  to  21  millions  CreaYon   Minted  /  Printed   Mining   Mining  Value   Defined  by  government   Defined  by  market   Defined  by  market                  FuncYons  of  Money              Medium  of  Exchange   Yes   ParPal   Yes  Unit  of  Account   Yes   Yes   Yes  Store  of  Value   Yes   Yes   Yes                  

CharacterisYcs  of  Money              Durability   Yes   Yes   Yes  Portability   Yes   Yes   Yes  Divisibility   Yes   Limited   Yes  Uniformity   Yes   Yes   Yes  Limited  supply   Depending  on  Government   Yes   Yes  /  Limited  to  21  millions  Acceptability   Yes   ParPal   Limited  

17  

How  does  the  Bitcoin  protocol  work?  

The  Bitcoin  protocol  leverages  a  lot  cryptography  

17  

18  

WALLETS  STORE  THE  PRIVATE  KEY,  SIGN  THE  TRANSACTION  AND  SEND  IT  TO  THE  NETWORK.  THE  PUBLIC  KEY  AND  IS  USED  TO  SEND  /  RECEIVE  BITCOIN  

NODES  CHECK  THE  VALIDITY  OF  THE  TRANSACTION  (FORMAT  AND  RIGHT  TO  SPEND,  ie  REFERS  TO  A  PREVIOUS  TRANSACTION)  AND  FORWARD  THE  TRANSACTION  TO  THE  NEXT  NODE  

MINERS  RECORD  THE  TRANSACTION,  BY  VALIDATING  THE  TIME  AND  ORDER  OF  THE  TRANSACTIONS  (TO  PREVENT  DOUBLE  SPENDING)  

miner  

miner  node  

node  

node  

node  

wallet  

18  

19  

TRANSACTIONS  ARE  RECORDED  IN  THE  BLOCKCHAIN,  A  DISTRIBUTED  DATABASE  THAT  CONTAINS  ALL  TRANSACTION  FROM  GENESIS  

19  

TRANSACTIONS  ARE  SIGNED  WITH  CRYPTOGRAPHY  AND  TURN  THE  SIGNED  TRANSACTION  INTO  A  SECURE  256-­‐BIT  OUTPUT  SIZE  USING  THE  HASH  FUCTION  (SHA-­‐256  PROTOCOL).  THIS  GUARANTEES  THAT  THE  TRANSACTIONS  ARE  FULLY  SECURED  THROUGH  ENCRYPTION,  LIKE  HIDDEN  IN  A  SEALED  ENVELOP  

TO  RECORD  TRANSACTIONS,  MINERS  MUST  PROVE  THAT  THEY  HAVE  SPENT  ENOUGH  

EFFORT:  THIS  IS  CALLED  PROOF  OF  WORK,  AND  MAKES  THE  BENEFIT  OF  CHEATING  (CREATING  FALSE  TRANSACTION)  LOWER  THAN  THE  EFFORT  NEEDED  

Private  key   Public  key   Encrypted  TransacPon  

ellipPc  curve   Hash  

20  

TO  PROVE  THEIR  WORK,  MINERS  HAVE  TO  SOLVE  COMPLEX  MATHS  PROBLEMS.  SOLUTION  IS  HARD  TO  FIND  BUT  VERY  EASY  TO  CHECK    

20  

IT  IS  LIKE  MAKING  A  PUZZLE,  CALLED  A  MERKLE  TREE,  WITHOUT  KNOWING  THE  EXACT  PIECES.  MINERS  HAVE  TO  TRY  DIFFERENT  COMBINATIONS  OF  CURRENT  

TRANSACTIONS,  WITH  A  RANDOM  FACTOR  CALLED  THE  NONCE  

THE  SOLUTION  IS  A  BLOCK,  AND  CONTAINS  ALL  TRANSACTIONS  PART  OF  THE  MERKLE  TREE  

T5  

T9  

Nonce  

T8  

   T6  

T5    

T9  

T3      

Previous  Block    

21  

ONCE  THE  SOLUTION  IS  VALIDATED  BY  THE  MAJORITY  OF  RESSOURCES  

(CONSENSUS),  THE  NEW  BLOCK  IS  ADDED  TO  THE  BLOCKCHAIN,  WITH  ALWAYS  A  REFERENCE  TO  THE  PREVIOUS  BLOCK  

21  

TO  FORGE  THE  BLOCKCHAIN,  A  HACKER  WOULD  HAVE  TO  FAKE  ALL  LINKS  BETWEEN  THE  DIFFERENT  TRANSACTIONS  (BLOCKS),  WHICH  IS  TOO  MUCH  WORK  COMPARED  TO  BENEFITS  

MINERS  ARE  INCENTIVIZED  TO  RECORD  THE  TRANSACTIONS  BY  RECEIVING  NEW  BITCOINS  AND  TRANSACTION  FEES  

THE  FIRST  TRANSACTION  OF  A  BLOCK  IS  THE  COINBASE  AND  IS  ABOUT  THE  BITCOINS  THE  MINER  IS  GOINT  TO  GET  FOR  MINING  

Block  N-­‐2   Block  N-­‐1   Block  N  

22  

Is  Bitcoin  limited  to  money  transfer?  

Bitcoin  has  been  designed  first  for  payment  but  coins  can  carry  

addiPonal  informaPon  

23  

COINS  ARE  ACTUALLY  LIKE  TOKENS,  CARRYING  ATTRIBUTES.  AS  BITCOINS  ARE  NOT  

FUNGIBLE,  THEY  CAN  BE  COLORED  TO  BE  TRACKED  AND  TO  REPRESENT  OTHER  ASSETS  (EQUITY  FOR  INSTANCE)  

WALLETS  CAN  BE  SMART,  WITH  COMPUTATION  OF  CONDITIONS  AND  AUTOMATIC  EXECUTION  OF  CONTRACTS,  WITH  INSIDE  OR  OUTSIDE  EVENTS,  TO  BECOME  

SMART  CONTRACTS  When  1  bitcoin  is  received,  then  send  the  digital  key  to  open  the  door  (eg  for  P2P  lodging  services  like  AirBnB)  

24  

BASED  ON  THE  BITCOIN  INFRASTRUCTURE,  SERVICES  CAN  NOW  BE  PROVIDED  WITHOUT  A  CENTRALIZED  PARTY  AS  DECENTRALIZED  AUTONOMOUS  ORGANIZATION  

(DAO)  

WHEN  NEED,  ORACLE  ARE  USED  TO  PROVIDE  EXTERNAL  DATA  TO  AUTOMATE  CONTRACT  EXECUTION,  AS  FOR  INSTANCE  INSURANCE  ON  TRAVEL  DELAYS  (USING  DATA  ON  DELAYS)  

AS  BITCOIN  WAS  FIRST  DESIGNED  TO  MANAGE  CRYPTOCURRENCY,  AND  TO  NOT  INTERFERE  OR  TO  GET  MORE  FLEXIBILITY,  SOME  OTHER  BLOCKCHAINS  ARE  MOVING  

TO  A  SEPARATE  FORK  (DEDICATED  INSTANCE  OF  BITCOIN)  TO  MANAGE  SPECIFIC  

ASSETS   manages  DNS  entry  on  the  web  

25  

How  to  get  bitcoins?  

It  is  now  very  easy  to  get  bitcoins,  it  is  no  longer  reserved  to  geeks  

25  

26  26  

THERE  ARE  2  KIND  OF  WALLETS  TO  STORE  BITCOINS:  HOT  WALLETS  AND  COLD  WALLETS.  

COLD  WALLETS  ARE  MORE  SECURE  AND  PHYSICALLY  STORE  THE  COINS  ON  A  HARDWARE  (USB  KEYS,  PC,  ETC.)  OR  A  PAPER  (PRIVATE  KEY)  WITHOUT  BEING  CONNECTED  TO  INTERNET  

HOT  WALLETS  ARE  WEB-­‐HOSTED  (CLOUD)  AND  ARE  EASILY  MANAGED.  THEY  STORE  THE  PRIVATE  KEY  AND  ARE  PROTECTED  BY  A  MORE  TRADITIONAL  PASSWORD  

TO  GET  BITCOINS,  YOU  CAN  EASIER  GET  THEM  FROM  AN  EXISTING  USER,  OR  CONVERT  

FIAT  CURRENCY  INTO  BITCOINS  USING  A  BITCOIN  GATEWAY  

27  

Can  Bitcoin  the  protocol  live  without  bitcoin  the  currency?  

Bitcoin  opens  the  road  to  distributed  consensus  and  lots  of  applicaPons  

27  

28  

BITCOIN  THE  CURRENCY  IS  THE  INCENTIVE  TO  PARTICIPATE  TO  THE  P2P  NETWORK  BITCOIN  AND  IS  PART  OF  THE  BUSINESS  MODEL  OF  MINERS  

28  

THE  ONLY  WAY  TO  WORK  WITHOUT  A  CURRENCY  IS  TO  WORK  IN  CLOSE  LOOP,  

REMOVING  THE  PROOF  OF  WORK  REQUIREMENT,  WITH  PERMISSIONED  

BLOCKCHAIN  (VS  PERMISSIONLESS  AS  IS  BITCOIN),  ACCESSIBLE  ONLY  TO  AUTHORIZED  MEMBERS,  SUCH  AS  BANKS  

R3CEV  IS  AN  EXAMPLE  OF  PERMISSIONED  BLOCKCHAIN,  TRYING  TO  SET  UP  

A  NEW  STANDARD  FOR  DISTRIBUTED  LEDGER,  IN  DIRECT  COMPETITION  WITH  SWIFT  

THE  COST  OF  MINING  IS  INCREASING,  REQUIRING  MORE  AND  MORE  CPU  (ENERGY).  IT  BECOMES  VERY  HARD  TO  MAKE  MONEY  WITH  MINING.  MINERS  REGROUP  

THEMSELVES  INTO  MINING  POOL,  IN  ORDER  TO  MUTUALIZE  COSTS  

29  

29  

AS  MINING  GETS  MORE  AND  MORE  EXPENSIVE,  THE  OTHER  BLOCKCHAINS  CANNOT  ALL  AFFORD  TO  MOTIVATE  MINERS,  AND  THEREFORE  TEND  TO  USE  BITCOIN  MINING  AND  INCENTIVE  AS  WELL  

THE  2  WAY  PEG  PROTOCOL  ENABLE  DOUBLE  MINING  FOR  2  DIFFERENT  BLOCKCHAINS  AND  SHOULD  REINFORCE  THE  LEADERSHIP  OF  BITCOIN  AS  THE  LEADING  CRYPTOCURRENCY  

THE  DIFFERENT  BLOCKCHAINS  GET  LINKED,  BITCOIN  BEING  THE  CORNER  STONE  WITH  

SOME  EXTENSIONS  TOWARDS  THE  OTHERS  AS    SIDECHAINS  

BITCOIN   SIDECHAINS  

Security  management  

Property  Registry  management  

Birth  cerPficates  

Smart  Contracts  

30  

What  is  the  future  of  Bitcoin?  

Bitcoin  opens  the  road  to  distributed  consensus  and  lots  of  applicaPons  

30  

31  

MINING  POOLS  CAN  BECOME  OVERWEIGHED,  AND  CAN  REPRESENT  MORE  THAN  50%  OF  THE  AVAILABLE  RESOURCES,  BECOMING  ABLE  TO  TWIST  CONSENSUS.  CURRENTLY,  CHINESE  MINERS  REPRESENT  MORE  THAN  50%  OF  MINING  RESOURCES  

31  

PROOF  OF  WORK  MIGHT  NOT  BE  THE  BEST  PROTOCOL,  

PROOF  OF  STAKE  FOR  INSTANCE  IS  BASED  ON  THE  ACTUAL  OWNERSHIP  OF  VALUE.  NEW  

BLOCKCHAINS  ARE  EMERGING,  LIKE  ETHEREUM,  WITH  ITS  OWN  CURRENCY  ETHER  

STANDARDIZATION  IS  COMPLEX,  CHANGES  IN  THE  BITCOIN  SOFTWARE  REQUIRES  A  CONSENSUS  WITHIN  CORE  DEVELOPERS  WHICH  IS  SOMETIMES  DIFFICULT  TO  ACHIEVE  

BITCOIN  AS  A  CURRENCY  MIGHT  NOT  SURVIVE,  BUT  BITCOIN  AS  A  PROTOCOL  HAS  

BEEN  LEADING  THE  PATH  TO  THE  INTERNET  OF  VALUE,  A  NEW  ORGANIZATION  WITHOUT  THIRD-­‐PARTY