Que savoir sur la blockchain

Impossible de parler de cryptomonnaie, de minage des cryptos sans évoquer la blockchain. Elle joue un rôle clé dans l’univers des monnaies virtuelles. Mais les applications de la blockchain ne se résument pas à la cryptomonnaie, elles sont bien plus vastes, puisqu’elle permet de tracer tout type d’actifs et produits.

Elle peut ainsi être utilisée par des organismes et entreprises dans de nombreux secteurs : énergie, finance, santé, divertissement, commerce… Elle sert alors pour des certifications, des hedge funds, la traçabilité de produits alimentaires… Avant d’aborder le fonctionnement de la blockchain, voici un rappel de sa définition et toutes les informations de base à connaître sur ce système. 

C’est quoi la blockchain

La blockchain (ou chaîne de blocs) est une technologie qui permet le stockage et la transmission d’informations de manière transparente, décentralisée et sans tiers de confiance. Cette base de données est immuable, c’est-à-dire qu’il est seulement possible de consulter et d’ajouter des informations sur cette dernière. Contrairement aux systèmes bancaires traditionnels, la blockchain se veut décentralisée. Cela signifie qu’au lieu d’avoir une banque qui contrôle et valide les transactions, ce rôle est réparti sur un réseau d’ordinateurs, appelés validateurs ou nœuds. Chaque fois qu’une transaction est effectuée, elle doit être approuvée par ces ordinateurs selon des règles préétablies, ce qui assure la sécurité et l’intégrité des données.

Considérez la blockchain comme un historique des transactions. Chaque bloc est “enchaîné” au bloc précédent dans une séquence et est enregistré de manière immuable sur un réseau pair-à-pair. La technologie de confiance et d’assurance cryptographique applique un identificateur unique ou une empreinte numérique à chaque transaction. La confiance, la responsabilité, la transparence et la sécurité sont ancrées dans la chaîne. Cela permet à de nombreux types d’organisations et de partenaires commerciaux d’accéder aux données et de les partager, phénomène connu sous le nom de confiance fondée sur le consensus.

Tous les participants conservent un enregistrement chiffré de chaque transaction au sein d’un mécanisme d’enregistrement décentralisé, hautement évolutif et résilient qui ne peut pas être répudié. La blockchain ne nécessite aucun frais supplémentaire ni intermédiaire. Avoir une source de vérité unique et décentralisée réduit le coût de l’exécution d’interactions commerciales fiables entre les parties qui ne se font pas forcément confiance mutuellement. Dans une blockchain autorisée, utilisée par la plupart des entreprises, les participants sont autorisés à participer au réseau et chaque participant conserve un enregistrement chiffré de chaque transaction.

Article à lire : Comment miner des cryptos

Toute société ou groupe d’entreprises qui a besoin d’un enregistrement sécurisé, en temps réel et partageable des transactions peut bénéficier de cette technologie unique. Il n’existe pas d’emplacement unique où tout est stocké, ce qui améliore la sécurité et la disponibilité, sans point de vulnérabilité central. Pour en savoir plus sur la blockchain, sa technologie sous-jacente et les cas d’utilisation, voici quelques définitions importantes.

• Confiance décentralisée : La principale raison pour laquelle les entreprises utilisent la technologie blockchain, au lieu d’autres magasins de données, est de fournir une garantie d’intégrité des données sans compter sur une autorité centrale. C’est ce qu’on appelle la confiance décentralisée grâce à des données fiables.
• Blocs de blockchain : Le nom blockchain vient du fait que les données sont stockées dans des blocs et que chaque bloc est connecté au bloc précédent, constituant une structure en chaîne. Avec la technologie blockchain, vous pouvez uniquement ajouter de nouveaux blocs à une blockchain. Vous ne pouvez pas modifier ou supprimer un bloc une fois qu’il a été ajouté à la blockchain.
• Algorithmes de consensus : Algorithmes qui appliquent les règles dans un système blockchain. Une fois que les parties participantes ont défini les règles de la blockchain, l’algorithme de consensus garantit que ces règles sont respectées.
• Nœuds de blockchain : Les blocs de données de la blockchain sont stockés sur des nœuds, les unités de stockage qui maintiennent les données synchronisées ou à jour. Tout nœud peut déterminer rapidement si un bloc a changé depuis son ajout. Lorsqu’un nouveau nœud complet rejoint le réseau blockchain, il télécharge une copie de tous les blocs actuellement sur la chaîne. Une fois que le nouveau nœud se synchronise avec les autres nœuds et dispose de la dernière version de la blockchain, il peut recevoir tous les nouveaux blocs, tout comme les autres nœuds. Il existe deux principaux types de nœuds de blockchain :

Nœuds complets (Full Nodes)

Les nœuds complets sont la colonne vertébrale d’un réseau blockchain. Ils téléchargent et stockent l’intégralité de la blockchain, validant chaque transaction et bloc depuis la genèse du réseau. Leurs principales caractéristiques sont :

1. Stockage complet : Ils conservent une copie complète de toute la blockchain, ce qui peut représenter des centaines de gigaoctets pour des réseaux matures comme Bitcoin.
2. Validation indépendante : Ils vérifient de manière autonome chaque transaction et bloc selon les règles du protocole, sans avoir besoin de faire confiance à d’autres nœuds.
3. Propagation : Ils transmettent les nouvelles transactions et les nouveaux blocs aux autres nœuds du réseau.
4. Sécurité du réseau : En validant indépendamment toutes les transactions, ils contribuent significativement à la sécurité et à la décentralisation du réseau.
5. Ressources importantes : Ils nécessitent une capacité de stockage substantielle, une bonne connexion internet et une puissance de calcul suffisante pour traiter rapidement les transactions.

Nœuds légers (Light Nodes)

Les nœuds légers, également appelés clients légers, sont conçus pour fonctionner sur des appareils avec des ressources limitées, comme les smartphones. Leurs principales caractéristiques sont :

1. Stockage partiel : Ils ne stockent que les en-têtes de blocs et un petit sous-ensemble de transactions, généralement celles qui concernent directement l’utilisateur du nœud.
2. Vérification simplifiée : Ils utilisent une méthode appelée “Simple Payment Verification” (SPV) pour vérifier les transactions sans télécharger l’intégralité de la blockchain.
3. Dépendance : Ils s’appuient sur les nœuds complets pour obtenir des informations sur l’état du réseau et la validation des transactions.
4. Ressources limitées : Ils peuvent fonctionner sur des appareils avec peu de stockage et de puissance de calcul, ce qui les rend idéaux pour les applications mobiles.
5. Compromis sécurité/praticité : Ils offrent un bon équilibre entre la sécurité et la facilité d’utilisation, bien qu’ils ne fournissent pas le même niveau de vérification indépendante que les nœuds complets.

Ces deux types de nœuds jouent des rôles complémentaires dans l’écosystème blockchain. Les nœuds complets assurent l’intégrité et la sécurité du réseau, tandis que les nœuds légers permettent une adoption plus large en rendant l’accès au réseau possible sur une variété d’appareils.

Les avantages de la blockchain

Ce qui doit changer : Les équipes opérationnelles gaspillent souvent leur temps à tenir des registres redondants et à procéder à des validations par des tiers. Les systèmes d’archivage peuvent être vulnérables à la fraude et aux cyberattaques. Une transparence limitée peut ralentir la vérification des données. Avec l’arrivée de l’IoT, les volumes de transactions ont explosé. Tout cela ralentit les affaires, pèse sur les résultats nets, et nous avons donc besoin d’une méthode plus efficace. C’est là que la blockchain entre en jeu.

Plus de confiance

Avec la blockchain, en tant que membre d’un réseau réservé, vous êtes sûr de recevoir des données précises et en temps opportun, et que vos enregistrements de blockchain confidentiels ne seront partagés qu’avec les membres du réseau auxquels vous avez spécifiquement accordé l’accès.

Plus de sécurité

Un consensus sur l’exactitude des données est exigé de tous les membres du réseau, et toutes les transactions validées sont inaltérables, car elles sont enregistrées de manière définitive. Personne, pas même un administrateur système, ne peut supprimer une transaction.

Plus d’efficacité

Grâce à un registre distribué entre les membres d’un réseau, les rapprochements chronophages des données sont éliminés. En outre, pour accélérer les transactions, un ensemble de règles, appelé contrat intelligent, peut être stocké dans la blockchain et exécuté automatiquement.

Quelles sont les limites de la blockchain ?

Scalabilité et frais de transaction

Les blockchains peinent à traiter un grand volume de transactions simultanées, ce qui engendre une congestion du réseau et une hausse des frais. Actuellement, aucune blockchain majeure n’égale la capacité de traitement de réseaux comme Visa (24 000 transactions/seconde). Des solutions de seconde couche (Layer 2, side-chains) sont développées pour remédier à ce problème de scalabilité.

Impact environnemental

Les blockchains fonctionnant en Proof of Work comme Bitcoin sont critiquées pour leur consommation énergétique élevée liée au minage gourmand en électricité, particulièrement quand l’énergie provient de sources non renouvelables. Cependant, les mineurs cherchant à maximiser leurs profits utilisent de plus en plus les énergies les moins chères, qui sont aujourd’hui principalement renouvelables (37% pour Bitcoin d’après Cambridge).

Gouvernance difficile

La gestion et la mise à jour des blockchains peuvent être complexes, pouvant mener à des hard forks – c’est-à-dire une scission en deux branches distinctes suite à un désaccord sur les règles de consensus. Un hard fork décrit aussi une mise à jour du protocole incompatible avec les versions précédentes (ex : Bitcoin Cash).

Complexité et besoin de vulgarisation

Le concept et la technologie blockchain sont complexes et nécessitent des efforts de vulgarisation pour une meilleure compréhension par le grand public. Des initiatives comme Cryptoast Research ont émergé pour démystifier ces sujets.

Types de blockchains

Blockchains publiques

Les blockchains publiques sont des réseaux ouverts et décentralisés, accessibles à tous sans permission. Elles incarnent l’essence originale de la technologie blockchain telle qu’introduite par Bitcoin. Ces réseaux permettent à quiconque de rejoindre, d’effectuer des transactions et de participer au processus de consensus sans restriction. La transparence est une caractéristique fondamentale des blockchains publiques. Toutes les transactions sont visibles et vérifiables par n’importe qui, ce qui assure un haut niveau d’intégrité et de responsabilité. Cette ouverture contribue également à la sécurité du réseau, car elle permet une surveillance collective et une détection rapide des activités suspectes.

La décentralisation est au cœur de ces systèmes. Le réseau est maintenu par un grand nombre de participants indépendants, plutôt que par une autorité centrale. Cette structure distribuée rend le système résistant à la censure et aux manipulations, car il n’y a pas de point unique de défaillance ou de contrôle. La sécurité des blockchains publiques est assurée par des mécanismes de consensus robustes, tels que la Preuve de Travail (PoW) ou la Preuve d’Enjeu (PoS). Ces mécanismes garantissent l’intégrité des données et la résistance aux attaques, même dans un environnement où les participants ne se font pas nécessairement confiance.

Cependant, les blockchains publiques font face à des défis importants. La scalabilité reste un problème majeur, car le grand nombre de participants peut ralentir le traitement des transactions. De plus, pour les réseaux utilisant la PoW, la consommation énergétique est souvent critiquée pour son impact environnemental. Malgré ces défis, les blockchains publiques continuent d’évoluer et d’innover. Elles sont particulièrement adaptées aux applications nécessitant un haut niveau de confiance et de transparence, comme les cryptomonnaies, les applications décentralisées (DApps) et les contrats intelligents. Leur potentiel de transformation dans divers secteurs, de la finance à la gouvernance, reste immense.

Blockchains privées

Les blockchains privées sont des réseaux fermés et contrôlés par une seule organisation ou un groupe restreint d’entités. Contrairement aux blockchains publiques, l’accès à ces réseaux est strictement limité aux participants autorisés. Cette structure permet un contrôle plus étroit sur qui peut voir et manipuler les données de la blockchain. Le contrôle centralisé est une caractéristique clé des blockchains privées. L’entité ou le consortium qui gère le réseau a le pouvoir de déterminer les règles de fonctionnement, d’accorder ou de révoquer les accès, et de modifier le protocole si nécessaire. Cette centralisation offre une plus grande flexibilité et une capacité à s’adapter rapidement aux besoins changeants de l’organisation.

La confidentialité est souvent une priorité dans les blockchains privées. Bien que les transactions soient visibles pour les participants autorisés, elles ne sont pas exposées au public. Cette caractéristique est particulièrement attrayante pour les entreprises qui doivent protéger des informations sensibles ou se conformer à des réglementations strictes en matière de confidentialité. En termes de performance, les blockchains privées peuvent généralement traiter les transactions plus rapidement que leurs homologues publics. Avec un nombre limité de nœuds et un contrôle plus étroit sur le réseau, ces systèmes peuvent optimiser leur efficacité et leur vitesse de traitement.

Cependant, les blockchains privées sacrifient une partie de la décentralisation et de la résistance à la censure qui caractérisent les blockchains publiques. La confiance dans le système repose davantage sur la confiance envers l’entité ou le groupe qui contrôle le réseau, plutôt que sur un consensus distribué. Les blockchains privées trouvent leurs applications principalement dans les environnements d’entreprise, où elles peuvent être utilisées pour la gestion de la chaîne d’approvisionnement, le partage de données inter-entreprises, ou les systèmes financiers internes. Elles offrent les avantages de la technologie blockchain – comme l’immuabilité et la traçabilité – tout en maintenant un contrôle sur l’accès et la gouvernance du réseau.

Il existe aussi des sous-types :

• Blockchains permissionnées : accès limité à des utilisateurs spécifiques
• Blockchains de consortium : contrôlées par un groupe d’organisations, combinant confidentialité, efficacité et contrôle collaboratif.

Le trilemme des blockchains

C’est le défi de combiner sécurité, décentralisation et scalabilité de manière optimale. En pratique, les développeurs doivent faire des compromis entre ces 3 aspects. Par exemple, Bitcoin est sécurisé et décentralisé mais manque de scalabilité, tandis que BNB Smart Chain allie scalabilité et sécurité au détriment de la décentralisation. Les blockchains monolithiques traitent sur un seul réseau le stockage et les transactions, ce qui crée ce trilemme. Pour le surmonter, des blockchains modulaires émergent, reposant sur plusieurs couches indépendantes au lieu d’une seule.

Le mécanisme de consensus de la blockchain

Le mécanisme de consensus est un élément fondamental du fonctionnement des blockchains décentralisées. Il permet à tous les nœuds du réseau de valider et d’avoir le même état de la blockchain sans faire appel à une autorité centrale de contrôle. C’est ce mécanisme qui garantit l’intégrité et la sécurité du système.

La Proof-of-Work

Le consensus le plus connu est la preuve de travail (Proof-of-Work ou PoW) utilisé par Bitcoin. Dans ce modèle, les nœuds mineurs du réseau doivent résoudre des problèmes cryptographiques complexes nécessitant une puissance de calcul importante. Le premier mineur à trouver la solution peut alors créer un nouveau bloc et le diffuser sur le réseau. Les autres nœuds vérifient la validité du bloc et, s’il est accepté, il est ajouté à la chaîne de blocs existante. Le mineur est récompensé par de nouveaux jetons de cryptomonnaie pour son travail.

Ce processus de minage, bien que sécurisé, a l’inconvénient d’être gourmand en énergie et peu écologique. C’est pourquoi d’autres mécanismes ont été développés, comme la preuve d’enjeu (Proof-of-Stake ou PoS). Celui-ci fait intervenir un système de pari et de mise en jeu de cryptomonnaies détenues. Les validateurs, proportionnellement à leurs mises, ont une probabilité d’être sélectionnés pour créer le prochain bloc et toucher les récompenses associées. Ce système est beaucoup moins énergivore que le PoW.

La Proof-of-Authority

Il existe aussi des variantes hybrides combinant preuve de travail et preuve d’enjeu, comme le modèle Proof-of-Authority où seuls les nœuds validateurs identifiés peuvent participer au processus de consensus. On trouve également des protocoles plus récents comme Proof-of-Elapsed-Time, Proof-of-Burn ou encore Proof-of-Capacity. Le choix du mécanisme de consensus est crucial pour chaque blockchain, en fonction de ses objectifs de décentralisation, de sécurité, d’évolutivité ou encore de consommation énergétique. Certains cas d’utilisation industriels ou financiers peuvent privilégier la rapidité et l’efficacité avec des blockchains plus centralisées mais moins énergivores.

À l’inverse, des blockchains publiques de cryptomonnaies comme Bitcoin ou Ethereum opteront pour des systèmes plus décentralisés au prix d’une consommation électrique plus importante. Quelle que soit la solution retenue, le mécanisme de consensus doit permettre l’établissement d’un consensus fiable entre les nœuds du réseau.

Principales applications de la blockchain

La blockchain trouve de nombreuses applications prometteuses dans divers secteurs grâce à ses caractéristiques de transparence, traçabilité, sécurité et désintermédiation. L’une des applications les plus connues est la finance décentralisée (DeFi) qui permet des transactions peer-to-peer, des prêts, de l’épargne et d’autres services financiers sans intermédiaire. La blockchain est également très utile pour assurer la traçabilité et le suivi des chaînes d’approvisionnement dans des domaines comme l’agroalimentaire, le luxe ou la logistique.

Dans le secteur public, la blockchain offre de nouvelles perspectives en matière de gouvernance électronique, de gestion des identités numériques, de registres fonciers décentralisés ou encore de transparence des procédures électorales. Le secteur énergétique s’intéresse aussi à la blockchain pour des applications liées aux réseaux intelligents et à la traçabilité d’énergie verte. La blockchain est également au cœur du développement des tokens non fongibles (NFTs) permettant de certifier l’authenticité et la propriété d’actifs numériques uniques comme des œuvres d’art, des collections virtuelles, des objets de jeux vidéo, etc.

Dans le domaine de la santé, elle peut permettre un partage sécurisé des données médicales. D’autres cas d’usage concernent la protection des droits d’auteur, la certification de documents officiels ou encore la distribution de contenus en peer-to-peer.

FAQ

Q : La blockchain est-elle vraiment sécurisée ? R : Oui, grâce à la cryptographie, la décentralisation et l’immuabilité des données une fois validées.

Q : La blockchain remplacera-t-elle les systèmes traditionnels ? R : Probablement pas à court terme, mais elle offre une alternative décentralisée intéressante dans divers secteurs.

Q : La blockchain est-elle réellement anonyme ? R : Les transactions sont publiques et traçables, donc pas totalement anonymes. Des améliorations existent pour plus de confidentialité.

Q : Comment investir dans la blockchain ? R : Par l’acquisition de cryptomonnaies, le développement de projets blockchain ou l’achat d’actions liées.