Couverture "Blockchain"

Qu'est-ce qu'une blockchain ?

Par admin, 8 janvier, 2023

SOMMAIRE

  1. La chaîne de blocs (blockchain)
  2. Les algorithmes de consensus
    1. La preuve de travail (PoW : Proof-fo-Work)
    2. La preuve d'enjeu (PoS : Proof-of-Stake)
  3. Le Trilemme des Blockchains

La blockchain est un concept qui a vu le jour en janvier 2009, sous l'impulsion du mystérieux Satoshi Nakamoto.

Encore anonyme à l'heure actuelle, cette personne (ou groupe de personnes) souhaitait développer une monnaie virtuelle afin de pallier aux défauts du système bancaire traditionnel : c'est la naissance du bitcoin.

Grâce à son caractère mondial et incensurable particulièrement attrayant, la blockchain s'est largement développée et présente aujourd'hui de nombreux autres champs d'application. On la retrouve bien sûr dans le monde de la finance, mais également dans les secteurs du commerce, de l'énergie ou encore de la santé.

Mais si ce mot est sur toutes les lèvres, beaucoup de personnes ont encore du mal à comprendre ce concept et ses enjeux. C'est votre cas ? Alors, suivez le guide : nous vous présentons tout ce qu'il faut savoir à propos de la blockchain.

La chaine de blocs (blockchain)

Définition de la blockchain

Parfois comparée à un grand livre de comptes numérisé, la blockchain est une technologie permettant de stocker et de transmettre des informations sans avoir besoin de passer par un intermédiaire.

Il s'agit donc d'un principe révolutionnaire par rapport aux méthodes de transactions traditionnelles. Dans le cas d'un virement bancaire, par exemple, l'agent que vous transférez passe nécessairement par un tiers : votre banque. Vous n'avez donc pas d'autre choix que de lui faire confiance pour gérer votre argent.

Avec la blockchain, tout se fait sans intermédiaire : les utilisateurs peuvent procéder à des échanges de "pair à pair", dans un système entièrement numérique et décentralisé.

Comment fonctionne la blockchain ?

La blockchain repose sur ce que l'on appelle un système distribué. En clair, cela signifie que les informations regroupées à l'intérieur de la chaine de blocs sont répliquées sur un grand nombre d'ordinateurs connectés à la même blockchain. C'est d'ailleurs ce système qui rend le dispositif à la fois transparent et parfaitement sécurisé.

Il faut savoir qu'il existe des blockchains publiques et d'autres privées. Dans le premier cas, n'importe qui peut consulter les informations qui s'y trouvent et y ajouter du contenu. Dans le second, seules les personnes autorisées peuvent consulter la base de données de la blockchain.

Rentrons maintenant un peu plus dans le détail. De façon plus concrète, le fonctionnement de la blockchain repose sur 3 éléments clés : les blocs, les nœuds et les mineurs (ou validateurs).

Les blocs

Dans la technologie blockchain, les données relatives aux transactions sont groupées sous forme de blocs, eux-même reliés entre eux pour former une chaine.

Pour vous donner une image plus parlante, on peut considérer la blockchain comme un livre comptable dans lequel sont consignées toutes les transactions effectuées entre les utilisateurs : chaque bloc représente alors une page de ce livre.

Si elle ne l'était pas au moment de la création de la blockchain, la taille des blocs est aujourd'hui limitée. Pour le bitcoin, par exemple, 1 bloc de 1 Mo est généré toutes les 10 minutes. Cette mesure permet d'éviter qu'une personne malintentionnée diffuse des blocs de grande taille à travers le réseau, ce qui risquerait de paralyser le trafic.

Il faut savoir que lorsqu'un bloc est ajouté à la blockchain, un hash cryptographique lui est automatiquement assigné. Il s'agit en quelque sorte d'une signature numérique unique qui permet d'identifier le contenu du bloc. Chaque bloc contient également le hash du bloc qui le précède dans la blockchain.

Imaginons que le bloc n°1 contienne 2 transactions :

  • Transaction A : Laura envoie 100 Bitcoins à Lucie.
  • Transaction B : Clément envoie 500 Bitcoins à Bastien.

Le bloc n°1 obtient alors une signature unique ("ABC"), qui apparaitra automatiquement sur le bloc n°2 : cette opération permet de chainer les 2 blocs entre eux. Bien sûr, les signatures numériques des blocs sont en réalité bien plus complexes. Elles prennent en général la forme suivante :

00000000000000000008d4cc3d22ch64c1684bd6785f97cf75270813ebb76d54

Grâce à cette fonction de hachage, chaque transaction effectuée sur la blockchain est alors irréversible et toute falsification par une personne malintentionnée devient tout simplement impossible. C'est d'ailleurs ce qui confère à la blockchain l'une de ses principales caractéritiques : l'immuabilité. 

Les nœuds

Dans l'univers de la blockchain, les nœuds (nodes en anglais) désignent les ordinateurs contenant chacun une copie d'une même chaine de blocs : chaque nœud a donc accès à l'intégralité des opérations enregistrées depuis la création de la blockchain.

Tout appareil disposant d'une adresse IP ainsi que d'une connexion internet peut être un nœud. C'est l'interconnexion de ces ordinateurs qui permet ensuite de partager des informations de manière sûre et décentralisée à travers le réseau.

La blockchain fonctionne avec une architecture réseau Peer-to-peer (P2P) : tous les nœuds ont donc la même puissance et les mêmes avantages. De façon simplifiée, leur rôle consiste à :

  • Stocker l'historique des transactions de la blockchain.
  • Diffuser ces transactions à travers le réseau.
  • Participer au processus de validation des blocs.

Les mineurs

Alors qu'ils étaient moins de 100 lors de la création du Bitcoin, on compte aujourd'hui plusieurs dizaines de milliers de mineurs répartis à travers le monde : des personnes indispensables à la blockchain, puisqu'ils sont en charge de vérifier les opérations qui y sont effectuées

Pour reprendre notre exemple précédent, imaginons que Laura souhaite envoyer 100 Bitcoins à Lucie. Avant que cette transaction soit intégrée dans un bloc, elle va être contrôlée par un mineur (afin de vérifier, par exemple, que Laura possède les fonds nécessaires).

Lorsqu'un mineur a vérifié la validité de plusieurs opérations, il va les grouper dans un bloc puis va utiliser un algorithme de consensus afin de pouvoir intégrer ce bloc à la blockchain. S'il réussit, il percevra alors une rémunération pour le travail accompli.

Les algorithmes de consensus

Comme nous l'avons vu, la blockchain repose sur un système décentralisé, fiable et parfaitement sécurisé. Et pour que ce système fonctionne, il est indispensable qu'un ensemble de règles soient établies à travers ce que l'on appelle un algorithme de consensus.

De façon concrète, il s'agit d'un processus permettant aux nœuds du réseau de s'accorder sur une version unique de la blockchain. Chaque acteur de la blockchain va ainsi participer à la sécurisation du réseau en vérifiant les transactions qui y sont effectuées. C'est ce fonctionnement qui permet de réaliser des opérations de façon fiable, sans avoir besoin de passer par un intermédiaire.

À l'heure actuelle, il existe plusieurs mécanismes de consensus pour la blockchain : le Pratical Byzantine Fault Tolerance, la preuve d'activité, la preuve de travail ou encore la preuve d'enjeu. C'est ces deux derniers que nous allons tâcher de vous présenter.

La preuve de travail (PoW : Proof-of-Work)

Le protocole de Proof-of-Work est sans aucun doute l'algorithme de consensus blockchain le plus célèbre : il est notamment utilisé par le réseau Bitcoin depuis 2009.

Comme nous l'avons vu dans l'exemple précédent, le PoW repose sur le principe de minage : certains nœuds du réseau, que l'on appelle les mineurs, ont ainsi la responsabilité de créer et valider les blocs de la blockchain.

Mais afin de valider les blocs qu'ils ont créés, les mineurs ont l'obligation de résoudre un problème mathématique complexe. Et c'est là tout l'intérêt du protocole PoW : la difficulté des problèmes proposés est telle que seul un ordinateur avec une grande puissance de calcul est capable de les résoudre. La preuve de travail sera donc attribuée au premier mineur qui parviendra à résoudre l'équation.

Le principal inconvénient de la preuve de travail est qu'il nécessite énormément d'énergie : c'est pourquoi de nombreux mineurs se regroupent dans des pays où l'électricité est à moindre coût.

Par ailleurs, l'impact écologique du PoW est régulièrement pointé du doigt : début 2022, on estimait que le Bitcoin consommait à lui seul environ 0,62% de la consommation mondiale d'électricité.

Depuis plusieurs années, les mineurs veillent néanmoins à optimiser leur consommation en utilisant, par exemple, de l'énergie renouvelable.

La preuve d'enjeu (PoS : Proof-of-Stake)

Le protocole Proof-of-Stake est une alternative intéressante au PoW, puisqu'il s'appuie sur les tokens stockés par les utilisateurs, et non sur la puissance de calcul de l'algorithme.

En pratique, le fonctionnement du PoS est relativement simple : les validateurs, qui sont l'équivalent des mineurs pour le PoW, mettent en jeu un certain nombre de tokens (des actifs numériques) afin de participer à la sécurisation du réseau : c'est ce que l'on appelle le staking.

Par la suite, le protocole PoS sélectionne un validateur au hasard pour lui permettre de valider un bloc. Bien sûr, plus le nombre de tokens mis en jeu est élevé, plus les validateurs ont de chance d'être sélectionnés. Ils doivent néanmoins veiller à valider correctement chaque transaction, au risque de perdre une partie (voire la totalité) de leur mise.

Le Proof-of-Stake illustre ainsi parfaitement l'enjeu des algorithmes de consensus : agir de façon honnête et responsable est bien plus rentable que de tricher.

Le Trilemme des Blockchains

Imaginée par le créateur de l'Ethereum, Vitalik Buterin, l'expression trilemme des blockchains renvoie aux 3 principaux paramètres qui définissent les cryptodevises :

  • La sécurité : un réseau blockchain doit être en mesure de garantir l'authenticité des transactions qui y sont effectuées et d'éliminer tout risque de corruption.
  • La décentralisation : le réseau doit pouvoir fonctionner de façon autonome, permettant à toute personne de participer, mais sans qu'aucune ne prenne le contrôle de façon exclusive.
  • La scalabilité : la vitesse et les frais de transaction d'une blockchain doivent s'adapter en fonction du nombre de transactions par seconde effectuées sur le réseau.

Le trilemme des blockchains pointe ainsi du doigt la difficulté à développer ces 3 aspects sur une même blockchain. Le Bitcoin est par exemple davantage porté sur la sécurité et la décentralisation, au détriment de la scalabilité. D'autres cryptomonnaies comme EOS et XRP diminuent quant à elle la décentralisation au profit de la scalabilité.

À l'heure actuelle, il n'existe pas réellement de solution au trilemme des blockchains : chacune doit donc définir ses priorités afin d'atteindre au mieux les objectifs qu'elle s'est fixés.

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