Qu'est-ce qu'une blockchain et comment fonctionne-t-elle ?

Qu'est-ce qu'une blockchain ?

Une blockchain est une base de données numérique (également appelée « registre public ») dans laquelle sont enregistrées des transactions. La plupart des blockchains sont publiques (open source) et fonctionnent sur un réseau d'ordinateurs répartis dans le monde entier. Cela les rend décentralisées : aucune entité unique n’en a le contrôle.

La blockchain est constituée de blocs contenant des transactions. Chaque nouveau bloc est relié au précédent, formant ainsi une chaîne : la blockchain. Un nouveau bloc comprend les transactions les plus récentes et fait référence au bloc précédent. Une fois que le réseau a vérifié que tout est en ordre, le bloc est ajouté.

Une fois enregistrées sur la blockchain, les données ne peuvent plus être modifiées ni supprimées.

Exemple : Imaginez la blockchain comme une chaîne d’ancre. Chaque bloc est un maillon contenant des données de transaction. En suivant la chaîne vers le bas, on peut consulter chaque transaction effectuée. Tout est totalement transparent. Et si quelqu’un tente de manipuler les informations, le réseau détecte l’altération et la rejette. C’est ce qui rend les blockchains si fiables et sécurisées.

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À retenir

• Une blockchain est un registre numérique décentralisé et immuable, dans lequel les transactions sont stockées dans des blocs liés cryptographiquement.
• Les cryptomonnaies fonctionnent grâce aux blockchains et utilisent cette technologie pour effectuer des transactions et garantir la sécurité.
• Les transactions sont validées à l’aide de mécanismes de consensus tels que Proof of Work (PoW) ou Proof of Stake (PoS).
• Cette technologie offre une grande sécurité grâce à la cryptographie, à la décentralisation, à la transparence et à l’immutabilité.
• Avantages : sécurisée, transparente, ouverte. Inconvénients : forte consommation d’énergie, problèmes de mise à l’échelle.

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Les cryptomonnaies sont-elles identiques aux blockchains ?

Pas exactement. Les cryptomonnaies comme le BTC ou l’Ether sont des monnaies numériques qui reposent sur une blockchain – comme le réseau Bitcoin ou Ethereum. La blockchain gère ces monnaies, mais elle constitue l’infrastructure sous-jacente, pas la monnaie elle-même.

Par exemple, si vous envoyez du BTC, le réseau valide la transaction et l’enregistre de manière permanente dans la blockchain.

Comment fonctionne une blockchain ?

La blockchain est essentiellement un registre partagé hébergé sur de nombreux ordinateurs (appelés nodes). Chaque transaction est enregistrée de manière sécurisée, transparente et permanente. Voici comment cela fonctionne, étape par étape :

1. Une transaction est créée

Supposons que vous souhaitiez envoyer du Bitcoin. Vous ouvrez votre portefeuille, entrez l’adresse du destinataire, le montant, et éventuellement un message ou une note. Vous payez également des frais de transaction, qui sont versés aux nodes qui traitent les transactions.

2. La transaction entre dans le réseau

Votre transaction est transmise à l’ensemble du réseau pair-à-pair. Tous les nodes reçoivent les mêmes informations.

3. La transaction est vérifiée

Les nodes vérifient à présent que la transaction est valide. La méthode varie selon le mécanisme de consensus utilisé. Les deux plus courants sont :

• Proof of Work (PoW) : des ordinateurs résolvent des problèmes mathématiques complexes (utilisé par Bitcoin).
• Proof of Stake (PoS) : les validateurs immobilisent une certaine quantité de cryptomonnaie en garantie pour valider les transactions (utilisé par Ethereum et Cardano). Ce mécanisme est plus économe en énergie que le PoW.

4. Les transactions sont regroupées dans un bloc

Une fois validées, les transactions sont regroupées dans un nouveau bloc. Un node (appelé mineur dans PoW ou validateur dans PoS) assemble ce bloc.

5. Le bloc est ajouté à la chaîne

Le nouveau bloc contient une référence au hachage du bloc précédent, ce qui les relie ensemble. Une fois le bloc ajouté, il est scellé de manière permanente. Il ne peut plus être modifié.

6. Le réseau confirme

Une fois que le bloc est ajouté, la version mise à jour de la blockchain est partagée entre tous les nodes. Chacun met à jour sa copie. Dès que votre transaction figure dans un bloc validé, elle est considérée comme définitive.

Exemple : Imaginez que vous envoyiez une lettre à un ami. Vous écrivez la lettre, la glissez dans une enveloppe et ajoutez votre adresse (votre portefeuille) ainsi que celle du destinataire. Vous la déposez ensuite au bureau de poste (le réseau). Les employés (les nodes) vérifient que tout est en règle. Si c’est le cas, ils acceptent la lettre.

Votre lettre est ensuite placée dans un sac avec d’autres (un bloc de transactions). Ce sac est étiqueté Bloc #840 000, par exemple, afin qu’on puisse vérifier plus tard ce qui a été envoyé et quand.

Une fois livrée, c’est officiel : la lettre a bien été envoyée. Personne ne peut le contester ni en modifier le contenu.

Quel est le principal avantage d’une blockchain ?

L’un des avantages majeurs est qu’elle élimine le besoin d’intermédiaires : nul besoin de banque ni d’autorité centrale. Vous pouvez interagir directement avec d’autres personnes.

Pourquoi la blockchain est-elle si sécurisée ?

Les blockchains sont réputées pour leur haut niveau de sécurité, pour plusieurs raisons :

1. Cryptographie

Toutes les données sont cryptées. Les techniques cryptographiques garantissent que seules les personnes possédant les bonnes clés peuvent consulter ou envoyer des informations. Chaque transaction doit être signée numériquement. Chaque bloc est également associé à un « hash » unique qui protège son contenu.

Si quelqu’un tente d’en modifier un élément, le hash change, ce qui est immédiatement détecté par le réseau. Cela rend toute falsification pratiquement impossible.

2. Chaîne de blocs liés

Si un attaquant voulait modifier un bloc, il devrait également modifier tous les blocs suivants. Dans les grandes blockchains disposant de milliers de nodes, cela est quasiment irréalisable.

3. Décentralisation

Il n’existe pas de point de contrôle unique. Les données sont stockées sur de nombreux nodes répartis dans le monde entier. Chacun dispose de la même version de la blockchain. Pour qu’une transaction soit valide, plusieurs nodes doivent parvenir à un accord.

4. Mécanismes de consensus

Un nouveau bloc ne peut être ajouté que si le réseau parvient à un consensus, c’est-à-dire si plus de 50 % des nodes sont d’accord. Cela empêche l’ajout de blocs falsifiés ou malveillants. Pour tromper le système, il faudrait contrôler plus de 50 % des nodes (une « attaque des 51 % »), ce qui est extrêmement difficile à réaliser.

5. Transparence

La plupart des blockchains publiques sont open source. Tout le monde peut consulter le code ainsi que toutes les transactions. À l’aide d’explorateurs de blockchain, il est possible de suivre chaque opération dans les moindres détails.

6. Immutabilité

Une fois qu’une donnée est enregistrée dans la blockchain, elle ne peut plus être modifiée ni supprimée. La seule manière d’effectuer une modification est que tout le réseau en décide ainsi, comme c’est le cas lors d’un hard fork. Cela s’est produit avec Ethereum après le piratage de The DAO : le réseau a été divisé entre Ethereum (la nouvelle chaîne) et Ethereum Classic (la chaîne d’origine).

Quels sont les types de blockchain existants ?

Il existe plusieurs types de blockchains que les développeurs peuvent utiliser : les blockchains publiques, semi-privées, privées et les blockchains de consortium.

1. Blockchains publiques
   Il s'agit du type de blockchain le plus courant. Toutes les blockchains bien connues comme Bitcoin et Ethereum utilisent ce modèle. Tout le monde peut consulter les données enregistrées sur la blockchain et participer au réseau sans autorisation préalable, tout en préservant son anonymat. Les blockchains publiques sont totalement ouvertes et décentralisées, ce qui signifie qu'aucune autorité centrale ne contrôle le réseau.

2. Blockchains semi-privées
   Une blockchain semi-privée est contrôlée par une entreprise ou une organisation unique. Le système est donc plus centralisé qu’une blockchain publique. L'organisation concernée décide qui peut accéder au réseau ou non. Cette blockchain n’est pas entièrement décentralisée, mais elle permet une gestion contrôlée des participants. Elle est adaptée aux applications d’entreprises ou d’administrations qui exigent un certain niveau de contrôle.

3. Blockchains privées
   Les blockchains privées sont entièrement centralisées. Une seule entité a le droit de lire les données, d’effectuer des transactions et de participer au réseau. Ce type de blockchain est moins approprié pour des cas nécessitant transparence et décentralisation, mais convient parfaitement aux entreprises ayant besoin d’un environnement fermé et sécurisé.

4. Blockchains de consortium
   Le modèle de consortium est actuellement l'une des solutions blockchain les plus prisées dans le secteur professionnel. Dans ce type de réseau, le processus de consensus est géré par un groupe prédéfini de participants, comme une alliance d’entreprises ou d’institutions. Selon la configuration, seules ces entités peuvent soumettre des transactions et consulter les données. Ce type de blockchain est particulièrement pertinent dans les secteurs commercial et institutionnel, où la collaboration, le contrôle et la confidentialité sont essentiels.

Consommation d’énergie de la technologie blockchain

La consommation d’énergie liée à la technologie blockchain est un sujet de débat récurrent. Les cryptomonnaies, et en particulier Bitcoin, sont souvent critiquées pour leur consommation énergétique importante et leur impact environnemental. Cela s’explique par l’utilisation du mécanisme de consensus Proof-of-Work (preuve de travail), employé par Bitcoin et d'autres blockchains comme Dogecoin. Ce système repose sur des milliers d’ordinateurs dans le monde qui résolvent des énigmes cryptographiques complexes, ce qui nécessite une puissance de calcul élevée, donc beaucoup d’électricité. Ce processus est appelé minage. Selon certaines sources, la consommation énergétique de Bitcoin serait comparable à celle de la Pologne.

Ces préoccupations ont mené à la création d’alternatives, telles que les blockchains utilisant Proof-of-Stake (preuve d’enjeu). Dans ce mécanisme, les ordinateurs ne doivent plus résoudre de calculs complexes, mais les participants valident les transactions en bloquant temporairement leurs cryptomonnaies comme garantie. Cette méthode nécessite beaucoup moins de puissance de calcul et donc consomme bien moins d’énergie. Ethereum et Cardano sont parmi les blockchains les plus connues à utiliser ce système.

Scalabilité des blockchains

La scalabilité désigne la capacité d'une blockchain à traiter un grand volume de transactions de manière sécurisée et efficace. Lorsque le réseau est très sollicité, il peut devenir surchargé. Cela explique pourquoi les blockchains populaires comme Bitcoin et Ethereum sont critiquées lors des périodes d’activité intense. Ces réseaux exigent que chaque transaction soit validée par l’ensemble du réseau, ce qui limite le nombre de transactions par seconde. En période de forte activité, cela engendre des retards et des frais élevés.

Comme Bitcoin a été conçu comme alternative au système monétaire traditionnel, ces limites de scalabilité constituent un vrai défi. Le réseau Bitcoin peut traiter environ 7 transactions par seconde, alors que des systèmes comme Visa en traitent des milliers.

Pour résoudre ce problème, diverses solutions ont été développées : certaines pour améliorer la scalabilité de Bitcoin et Ethereum, d’autres sous forme de nouvelles blockchains conçues dès le départ pour être plus efficaces :

• Solutions de couche 2 (comme le Lightning Network de Bitcoin) : elles permettent d’exécuter des transactions hors de la blockchain principale, puis de les regrouper pour validation.
• Sharding : une technique qui divise le réseau blockchain en chaînes parallèles fonctionnant simultanément, augmentant ainsi la vitesse et l'efficacité.
• Nouveaux mécanismes de consensus : comme le Proof of History de Solana ou les algorithmes innovants de Proof-of-Stake d’Avalanche.

Avantages et inconvénients de la technologie blockchain

La technologie blockchain présente à la fois des avantages et des inconvénients. Voici un résumé des principaux points à considérer :

Avantages	Inconvénients
Décentralisation : aucun acteur unique ne contrôle le réseau, qui est réparti entre des milliers de nœuds dans le monde.	Consommation énergétique : les réseaux comme Bitcoin consomment énormément d'électricité en raison du Proof-of-Work.
Transparence : toutes les transactions sont publiques et accessibles via des explorateurs de blocs, ce qui rend la fraude presque impossible.	Problèmes de scalabilité : plus les blockchains sont utilisées, plus les transactions peuvent devenir lentes et coûteuses.
Sécurité : les données sont bien protégées grâce à la cryptographie et sont difficiles à falsifier.	Irréversibilité : en cas d’erreur ou de fraude, il est souvent impossible d’annuler une transaction. Un hard fork peut être envisagé dans les cas extrêmes.
Accessibilité : toute personne disposant d’une connexion Internet peut participer au réseau.	–

Qui a inventé la blockchain ?

Beaucoup pensent que la technologie blockchain a été inventée lors de la création de Bitcoin par Satoshi Nakamoto. Bien que Nakamoto ait joué un rôle majeur dans l’application pratique de la blockchain, ses origines remontent à plus loin.

En 1983, le chercheur américain David Chaum a introduit la notion de "signature aveugle", une technique permettant de signer des données sans en révéler le contenu. Ce concept est à l’origine des transactions numériques centrées sur la confidentialité.

En 1991, les mathématiciens Stuart Haber et W. Scott Stornetta ont développé une méthode permettant de dater électroniquement des documents afin d’empêcher leur modification a posteriori. L’année suivante, ils ont introduit une structure de données reliant les documents entre eux sous forme de chaîne : une première version de ce que nous appelons aujourd’hui la blockchain.

Ce n’est qu’en 2008 que la blockchain est devenue connue du grand public grâce à la publication du livre blanc de Bitcoin par Satoshi Nakamoto. C’était la première application réussie d’une blockchain publique et décentralisée permettant des transferts de valeur sans intermédiaires. Cette innovation combinait cryptographie, incitations économiques et infrastructure technique dans un système fonctionnel.

Satoshi Nakamoto n’a donc pas inventé le concept de blockchain, mais il est considéré comme le fondateur de la technologie blockchain moderne telle qu’utilisée dans les cryptomonnaies.

En résumé

La technologie blockchain est une méthode novatrice pour enregistrer des données de manière sécurisée, transparente et immuable, sans faire appel à une autorité centrale. En utilisant la cryptographie, la décentralisation et des mécanismes de consensus, elle instaure la confiance dans les réseaux distribués. Malgré les défis liés à la consommation énergétique et à la scalabilité, les blockchains offrent des applications prometteuses dans les secteurs financiers et non financiers. Grâce aux avancées continues en matière de validation, cette technologie progresse rapidement.