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.

Découvrez en détail le concept de blockchain, son fonctionnement, ses opportunités et limites afin d’appréhender au mieux l’écosystème crypto et ses subtilités.

Comment fonctionne la technologie blockchain ?

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.

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 :

• Les nœuds complets stockent une copie complète de la blockchain.
• Les nœuds légers stockent uniquement les blocs les plus récents et peuvent demander des blocs plus anciens lorsque les utilisateurs en ont besoin.

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

Il existe deux principaux types de blockchains : les blockchains publiques et les blockchains privées.

Blockchains publiques

Les blockchains publiques sont ouvertes à tous les participants souhaitant valider les transactions. Elles offrent une transparence totale et une décentralisation, sans autorité centrale. Cependant, cette ouverture les expose à des risques de sécurité comme l’attaque des 51%.

Blockchains privées

Gérées par une seule entité, les blockchains privées offrent confidentialité et rapidité des transactions, mais sans décentralisation. Les nœuds font partie d’un réseau privé, et la blockchain sert de registre distribué. Un cas d’usage répandu est celui des institutions financières soumises à des réglementations strictes.

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.