Qu'est-ce que la blockchain ? Tout savoir sur cette technologie

C’est quoi la technologie blockchain ?

Si les termes Bitcoin et Ethereum vous semblent familiers, vous avez probablement déjà croisé la route de la blockchain sans forcément savoir de quoi il s'agit.

La blockchain représente une séquence de blocs reliés les uns aux autres dans laquelle chaque bloc correspond à un ensemble de transactions. La blockchain se définit comme une base de données stockée sur un réseau décentralisé.

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.

La blockchain peut être comparée à un grand livre de comptes public et immuable. Un livre où chaque mot représente une transaction qui doit être vérifiée et approuvée avant de pouvoir être écrite sur la page.

Dans le cas de la blockchain Bitcoin, c’est le rôle des mineurs qui agissent comme des relecteurs. Ils examinent chaque mot pour s'assurer qu’ils sont bien orthographiés (que les transactions sont en règle). Une fois qu'un ensemble de mots est approuvé par ces éditeurs, ils sont inscrits de manière permanente sur une page (formant ainsi un bloc). Une fois que la page est pleine et que toutes les transactions sont vérifiées, elle est scellée et une nouvelle page est créée. Ces pages sont ensuite liées les unes aux autres dans l'ordre chronologique donnant sens au récit.

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Dans une blockchain, chaque nouveau bloc (c’est à dire chaque ensemble de transactions) s'ajoute à la chaîne de manière séquentielle et irréversible, similaire à la façon dont chaque page d'un livre suit la précédente. Cette technologie enregistre et compile l'historique complet des échanges réalisés entre les participants au réseau depuis sa création, avec ces échanges organisés en une séquence de blocs sécurisés et interconnectés via la cryptographie par des ordinateurs.

Ces ordinateurs, aussi appelés validateurs, travaillent pour atteindre un consensus majoritaire, essentiel pour maintenir l'intégrité du réseau. Il existe 2 principaux mécanismes qui permettent d’assurer la sécurité et la validité des transactions sur les réseaux blockchain : le Proof of Work (PoW) et le Proof of Stake (PoS).

Le PoW, utilisé par Bitcoin, requiert des mineurs pour résoudre des problèmes cryptographiques complexes. Cette méthode de consensus assure une sécurité robuste mais est plus consommatrice d’énergie.

Le PoS, en revanche, attribue le droit de valider des transactions en fonction de la quantité de crypto détenue par un participant ce qui favorise une approche plus écologique. Cependant, le PoS soulève des questions sur la centralisation potentielle du pouvoir entre les mains des gros détenteurs de jetons.

Une vulnérabilité majeure des blockchains est l'attaque des 51 %, où une entité contrôle plus de la moitié de la puissance de calcul et peut ainsi corrompre le réseau. Cependant, cette vulnérabilité est à nuancer sur des grosses blockchains comme Bitcoin dans la mesure où une telle opération est  extrêmement complexe et coûteuse à mettre en place. 

Sur les plus petites blockchains, ce risque n’est toutefois pas à exclure. Un exemple notable d’attaque des 51 % fut celle sur Bitcoin Gold en 2018.

Les avantages de la blockchain peuvent se résumer en 4 points:

1. La sécurité : La blockchain utilise la cryptographie pour sécuriser les données, rendant les transactions immuables et à l'abri des falsifications ;
2. La transparence : Toutes les transactions sur la blockchain sont enregistrées de manière transparente et sont accessibles au public, ce qui permet une vérification et une traçabilité complètes ;
3. La décentralisation : Au lieu de dépendre d'une autorité centrale (comme une banque), la blockchain répartit le contrôle entre de nombreux participants du réseau, réduisant ainsi le risque de corruption ou de défaillance d'un point central ;
4. L’efficacité : La blockchain permet en théorie des transactions plus rapides et moins coûteuses que les systèmes traditionnels, en éliminant les intermédiaires et en simplifiant les processus.

🎥 Visionnez notre vidéo explicative pour comprendre la blockchain en 8 minutes :

Comment fonctionne une transaction sur la blockchain ? 

Prenons un exemple concret avec la blockchain Bitcoin fonctionnant avec le consensus du Proof of Work.

Une transaction est effectuée, un transfert de BTC d’une personne A à une personne B. La signature numérique conditionne l’envoi de la transaction.

La diffusion de la transaction dans le réseau à tous les ordinateurs (ou nœuds) connectés au réseau de la blockchain. Ces nœuds reçoivent une copie de cette transaction. Ils vérifient et valident les détails de cette transaction à l'aide d'algorithmes. 

La création d'un nouveau bloc a lieu. Elle correspond au regroupement de plusieurs transactions validées. Ce bloc inclut également un code cryptographique spécial, un hash, qui le relie au dernier bloc de la chaîne, assurant la continuité et l'intégrité de la blockchain ainsi qu’un nouveau hash.

Minage : Le processus de minage commence, où les mineurs utilisent leur puissance de calcul pour trouver un nouveau hash compatible avec le dernier bloc de la chaîne. Le mineur qui réussit à trouver ce hash ajoute le nouveau bloc à la chaîne et est récompensé sous forme de BTC. Cette incitation financière est nécessaire pour encourager les mineurs à participer au fonctionnement de la blockchain. 

Validation et mise à jour de la blockchain : Une fois le nouveau bloc ajouté, la blockchain Bitcoin est mise à jour sur tous les nœuds du réseau. Chaque copie de la blockchain est identique, ce qui rend les données immuables et vérifiables par n'importe qui, à n'importe quel moment.

Voici un résumé simplifié du fonctionnement d’une blockchain :

Les différents types de blockchains

Il existe deux principaux types de blockchains. Actuellement, les cas d’usages sont en grande majorité développés sur le premier type, celui des blockchains publiques. 

Les blockchains publiques

Les blockchains publiques sont le type de blockchains qui nous viennent intuitivement à l’esprit. Ces chaînes de blocs sont entièrement ouvertes et accessibles à quiconque souhaite participer à la validation des transactions. Elles offrent une transparence totale et fonctionnent sans autorité centrale, favorisant ainsi la décentralisation. Cependant, cette ouverture expose à des risques de sécurité, notamment l'attaque des 51 %, évoquée au début de l’article. 

Les blockchain privées

Les blockchains privées sont gérées par une seule entité, offrant confidentialité et rapidité des transactions, mais en omettant la décentralisation. Les nœuds sont simplement des points sur un réseau privé, et la blockchain est utilisée comme un registre distribué. Un cas d’utilisation répandue de blockchain privée est dans le secteur des institutions financières soumises à de fortes obligations de  conformité aux réglementations.

Il existe aussi des sous types de blockchains privées nommées permissionnées et de consortium. Les blockchains permissionnées limitent l'accès à des utilisateurs spécifiques, tandis que les blockchains de consortium sont contrôlées par un groupe d'organisations, combinant la confidentialité et l'efficacité tout en maintenant un contrôle collaboratif.

💡 Quelles différences entre blockchain publique et blockchain privée ?

Le trilemme des blockchains

Le trilemme des blockchains aborde les défis de sécurité, décentralisation, et scalabilité auxquels font face ces dernières. La scalabilité se réfère à la capacité d’une blockchain à traiter efficacement un volume croissant de transactions et à s'adapter à une augmentation de la demande. 

Le trilemme des blockchains souligne que les développeurs ne peuvent cumuler les 3 aspects évoqués au-dessus et doivent par conséquent faire des compromis. Concrètement, la blockchain Bitcoin est sécurisée et décentralisée mais peine en termes de scalabilité. À l’inverse, la BNB Smart Chain (BSC) allie scalabilité et sécurité, mais sacrifie la décentralisation.

Les blockchains qui font face à ce problème sont appelées blockchains monolithiques en ce sens qu’elles traitent sur un réseau et en une seule couche consensus le stockage des informations et l'exécution des transactions. 

Pour surmonter ce défi majeur, l'écosystème a vu l’émergence de blockchains modulaires. Il s’agit d’un type de blockchain qui repose non pas sur une seule couche, mais sur plusieurs couches indépendantes. Ce type de blockchain permet en théorie de surpasser le trilemme de la blockchain. 

👉 En savoir plus sur le trilemme des blockchains et son impact sur l'industrie

Quels sont les cas d’utilisation concrets de la blockchain ?

Un réseau de paiement infalsifiable

L'utilisation de la blockchain dans les systèmes de paiement offre des avantages en réduisant les coûts de transaction ainsi que la corruption. Sa nature transparente et immuable permet de rendre impossible la falsification des enregistrements sur la blockchain. Les transactions deviennent entièrement traçables et vérifiables ce qui empêche ainsi toute manipulation des montants transférés. 

L’utilisation de la blockchain est particulièrement bénéfique pour les pays en développement, où les régimes politiques peuvent être instables et l'inflation élevée. Dans ces régions, les frais élevés liés aux transferts d'argent peuvent être un obstacle majeur au développement économique. 

Un nouveau pour la chaîne d'approvisionnement

La blockchain offre de nombreux avantages pour la gestion de la supply chain (ou chaîne d'approvisionnement). Elle permet une meilleure transparence, car toutes les informations concernant les produits peuvent être suivies et vérifiées en temps réel par tous les acteurs de la chaîne, même le consommateur final. 

De plus, la blockchain assure une plus grande sécurité des données et réduit les risques de fraude grâce à son système de chiffrement. Elle permet également de réduire les coûts et les délais en automatisant certaines tâches et en éliminant les intermédiaires inutiles.

💡 En savoir plus sur le rôle de la blockchain dans la transformation de la chaîne d'approvisionnement (supply chain)

La révolution NFT permise grâce à l’immuabilité

Les tokens non fongibles (NFT) tirent parti de l'immutabilité de la blockchain. En effet, chaque NFT est unique et non interchangeable. Grâce à la blockchain, les informations concernant la création, la propriété et l'historique des transactions de chaque NFT sont enregistrées de manière transparente et permanente, ce qui rend impossible la falsification ou la duplication.

Quelles sont les limites de la blockchain ?

Scalabilité et frais de transaction 

Les blockchains peuvent rencontrer des difficultés à traiter un grand nombre de transactions simultanément ce qui congestionne le réseau et entraîne une augmentation des coûts de transaction.

En l’état, aucune blockchain majeure n’arrive à rivaliser avec la scalabilité d’un réseau de paiement comme Visa qui est en capacité de traiter 24 000 transactions par seconde. Des solutions de seconde couche nommées Layer 2 ou side-chain existent pour remédier à cela. 

L'impact environnemental

Les blockchains fonctionnant en Proof of Work (PoW) sont fréquemment sous le feu des critiques en raison de leur consommation énergétique élevée. En effet, le processus de minage s'avère gourmand en électricité. Cette consommation énergétique est d’autant plus préoccupante lorsque la source d’énergie est non renouvelable.

Cependant, il convient de nuancer cette affirmation dans la mesure où les mineurs sont des agents rationnels qui cherchent l'électricité la plus bon marché pour maximiser leurs profits. Actuellement, dans le cas de Bitcoin, cette électricité est principalement issue d’énergie renouvelable. Ainsi, la réalité est différente. Selon les chiffres de l’université de Cambridge, la part des énergies renouvelables dans la consommation de Bitcoin représente plus de 37 %.

💡 Comment le minage de Bitcoin (BTC) influence-t-il le secteur de l'énergie ?

Une gouvernance difficile

La gestion et les mises à jour de la blockchain peuvent être complexes, pouvant conduire à des hard forks. Un hard fork (ou embranchement dur en français), se produit quand il y a un désaccord sur les règles de consensus d'une blockchain, ce qui entraîne une séparation de la blockchain en 2 branches distinctes.

Ce terme est également utilisé pour décrire une mise à jour du protocole qui n'est pas compatible avec les versions antérieures. Un exemple d’hard fork connu est celui de Bitcoin Cash.

La complexité de la blockchain et le besoin de vulgarisation

Le concept et la technologie derrière la blockchain sont complexes. Ils nécessitent de gros efforts de vulgarisation pour une meilleure compréhension. Pour faire face à cela, des solutions comme Cryptoast Research ont vu le jour afin de démystifier ces concepts.

Conclusion sur la blockchain

En conclusion, la blockchain représente une innovation majeure dans le stockage et la transmission d'informations. Elle offre des avantages significatifs en termes de transparence, de sécurité et de décentralisation.

Toutefois, elle fait face à des défis comme sa capacité à traiter de nombreuses transactions en peu de temps. Malgré ces obstacles, la diversité des applications qui sont développées grâce à la blockchain démontre son potentiel révolutionnaire dans divers secteurs.

Je découvre Bitcoin dans l’euphorie du bull run de 2021. Attiré tout d’abord par la spéculation, je la délaisse progressivement pour me tourner vers l’innovation sous-jacente. En parallèle de mes études, je rejoins Kryptosphere et prends un grand plaisir à démystifier la blockchain pour le plus grand nombre.

Émile Brémond

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