Blockchain

Une blockchain est une liste croissante d’enregistrements, appelés blocs, liés entre eux de manière cryptographique. Chaque bloc contient un hachage cryptographique du bloc précédent, un horodatage et les données de la transaction (généralement représentées par un arbre de Merkle). L’horodatage prouve que les données de la transaction existaient au moment où le bloc a été publié et il est inclus dans son hachage.

Comme chaque bloc contient les informations du bloc précédent, une chaîne se forme dans laquelle le bloc suivant renforce le bloc précédent. Les blockchains sont résistantes aux modifications de données car, une fois écrites, les données d’un bloc particulier ne peuvent être modifiées a posteriori sans modifier tous les blocs suivants.

Les chaînes de blocs fonctionnent généralement dans des réseaux d’égal à égal et sont utilisées comme un registre public distribué dans lequel les nœuds communiquent collectivement et vérifient les nouveaux blocs conformément à un protocole. Bien que les enregistrements des blockchains ne soient pas immuables en raison de la possibilité de forking, les blockchains sont sécurisées en interne et peuvent être considérées comme un exemple de système informatique distribué avec un haut degré de tolérance aux pannes byzantines.

La conception du bitcoin a influencé d’autres applications et la blockchain, une crypto-monnaie disponible et lisible publiquement. Les blockchains sont considérées comme des passerelles de paiement. Des blockchains privées ont également été proposées à des fins commerciales, mais Computerworld qualifie d' »huile de serpent » la vente de telles blockchains privatisées sans modèle de sécurité approprié. Cependant, d’autres soutiennent que, si elles sont conçues avec soin, les blockchains sous licence peuvent être plus décentralisées que les blockchains sans licence et donc plus sûres.

Qu’est-ce qu’une blockchain ?

Une blockchain est un système d’enregistrement des informations qui rend difficile ou impossible leur altération, leur piratage ou leur manipulation. Une blockchain est essentiellement un registre numérique des transactions qui sont répliquées et distribuées sur un réseau de systèmes informatiques de blockchain.

Une blockchain est une base de données décentralisée partagée par les nœuds d’un réseau informatique. En tant que base de données, une blockchain stocke les informations de manière électronique et numérique. La blockchain est surtout connue pour son rôle clé dans les systèmes de crypto-monnaies tels que le bitcoin, qui fournit un enregistrement sécurisé et décentralisé des transactions. L’ innovation de la blockchain consiste à assurer la fidélité et la sécurité des enregistrements de données et à créer la confiance sans avoir recours à un tiers de confiance.

L’une des principales différences entre les bases de données traditionnelles et la blockchain est la manière dont les données sont structurées. Une blockchain rassemble les informations dans des agrégats appelés blocs. Un bloc a une capacité fixe et, lorsqu’il est plein, il est fermé et connecté aux blocs précédemment remplis pour former une chaîne de données appelée blockchain. Toute nouvelle information suivant ce bloc nouvellement ajouté est recueillie dans un bloc nouvellement créé, qui est également ajouté à la chaîne au fur et à mesure.

Alors que les bases de données structurent généralement les données sous la forme de tableaux, les blockchains, comme leur nom l’indique, structurent les données sous la forme de blockchains (morceaux). Cette structure de données, lorsqu’elle est mise en œuvre de manière décentralisée, crée essentiellement une chronologie irréversible des données. Lorsqu’un bloc est inséré, il fait partie de cette ligne de temps. Chaque bloc de la chaîne se voit attribuer un horodatage qui est exact au moment où il est ajouté à la chaîne.

Points clés

• Une blockchain est une base de données partagée qui diffère d’une base de données traditionnelle en ce qu’elle stocke les données dans des blocs et utilise la cryptographie pour relier les blocs entre eux.
• Lorsque de nouvelles données arrivent, elles sont insérées dans un nouveau bloc. Lorsqu’un bloc est rempli de données, il est enchaîné au bloc précédent, plaçant les données dans l’ordre chronologique.
• Les blockchains peuvent stocker de nombreux types d’informations, mais elles sont le plus souvent utilisées comme un grand livre de comptes pour les transactions.
• Dans le cas du bitcoin, la blockchain est utilisée de manière décentralisée, ce qui signifie qu’aucun individu ou groupe d’individus spécifique n’en a le contrôle, mais que tous les utilisateurs en ont le contrôle collectif.
• Les blockchains décentralisées sont immuables et toute donnée saisie ne peut être annulée. Dans le cas du bitcoin, cela signifie que les transactions sont enregistrées en permanence et peuvent être vues par n’importe qui.

Comment fonctionne une blockchain ?

L’objectif d’une blockchain est de permettre l’enregistrement et la distribution d’informations numériques, sans qu’elles puissent être modifiées. Blockchain est donc la base d’un grand livre immuable : un enregistrement des transactions qui ne peut être modifié, supprimé ou détruit. C’est pourquoi la blockchain est également connue sous le nom de technologie de registre distribué (DLT).

Le concept de blockchain a été présenté pour la première fois comme un projet de recherche en 1991 et a été largement commercialisé pour la première fois en 2009 sous la forme du bitcoin. Depuis, l’utilisation de la blockchain s’est étendue avec la création de diverses crypto-monnaies, d’applications financières décentralisées (DeFi), de jetons non transférables (NFT) et de contrats intelligents.

Décentralisation de la blockchain

Imaginez une entreprise disposant d’un parc de serveurs de 10 000 ordinateurs qui gère une base de données contenant toutes les informations relatives aux comptes de ses clients. Cette société est propriétaire d’un entrepôt où se trouvent tous ces ordinateurs sous un même toit, et elle a un contrôle total sur chacun d’eux et sur toutes les informations qu’ils contiennent. Cependant, il s’agit d’un point de défaillance unique. Que se passe-t-il s’il y a une coupure de courant dans cet endroit ? Que se passe-t-il si la connexion réseau est interrompue ? Que se passe-t-il si elle grille ? Que se passe-t-il si les méchants détruisent tout d’un seul coup de clavier ? Dans chacun de ces cas, les données peuvent être perdues ou corrompues.

Avec la blockchain, les données stockées dans cette base de données peuvent être réparties sur plusieurs nœuds de réseau situés à différents endroits. Cela permet non seulement de créer une redondance, mais aussi de garantir la fidélité des données stockées. Si quelqu’un essaie de modifier un enregistrement dans une instance de la base de données, les autres nœuds ne seront pas modifiés, ce qui empêche un intrus de le faire.

Si un utilisateur falsifie un enregistrement d’une transaction Bitcoin, tous les autres nœuds sont comparés entre eux, ce qui facilite l’identification du nœud contenant les informations erronées. Ce système permet de créer une séquence d’événements précise et transparente. De cette façon, aucun nœud du réseau ne peut modifier les informations stockées dans le réseau.

Par conséquent, l’information et l’histoire (par exemple, monnaies cryptographiques) deviennent irréversibles. Un tel enregistrement pourrait être une liste de transactions (par exemple de cryptocurrences), mais il est également possible pour une blockchain de stocker toutes sortes d’informations, comme des contrats juridiques, des identifiants gouvernementaux, des inventaires d’entreprises, etc.

Pour valider un nouvel enregistrement ou une nouvelle entrée sur la blockchain, une grande quantité de puissance de calcul du réseau décentralisé doit se mettre d’accord. Pour éviter les vérifications malveillantes des transactions et les doubles dépenses, la blockchain est protégée par des mécanismes de consensus tels que la preuve de travail (PoW) et la preuve d’enjeu (PoS). Ces mécanismes permettent de conclure des accords sans avoir recours à un nœud responsable.
Transparence

La blockchain Bitcoin étant décentralisée, toutes les transactions sont transparentes pour les nœuds individuels et le pilote de la blockchain, ce qui permet à chacun de voir ce qui se passe en temps réel. Chaque nœud possède sa propre copie de la chaîne, qui est mise à jour lorsque de nouveaux blocs sont confirmés ou ajoutés. Cela signifie que vous pouvez suivre le mouvement du bitcoin où que vous soyez.

Par exemple, dans le passé, des bourses ont été piratées et les personnes qui avaient stocké leurs bitcoins sur la bourse ont tout perdu. Les pirates étaient peut-être totalement anonymes, mais les bitcoins qu’ils ont obtenus étaient facilement traçables. Si les bitcoins volés lors de ces piratages sont transférés ou dépensés n’importe où, ils seront visibles.

Bien entendu, les enregistrements stockés sur la blockchain Bitcoin sont chiffrés (comme la plupart des blockchains). Cela signifie que seul le propriétaire d’un document peut le décrypter pour révéler son identité (à l’aide d’une paire de clés publique/privée). Cela permet aux utilisateurs de la blockchain de rester anonymes tout en maintenant la transparence.

La blockchain est-elle sûre ?

La technologie blockchain offre une sécurité et une confiance décentralisées de plusieurs manières. Tout d’abord, les nouveaux blocs sont toujours stockés de manière linéaire et chronologique. Cela signifie qu’ils sont toujours ajoutés à la « fin » de la blockchain. Une fois qu’un bloc a été ajouté à la fin de la blockchain, il est très difficile de modifier rétroactivement le contenu de ce bloc, sauf s’il existe un consensus de la majorité du réseau.

En effet, chaque bloc contient, en plus de son propre hachage, le hachage du bloc précédent et l’horodatage susmentionné. Un code de hachage est créé par une fonction mathématique qui convertit des informations numériques en une séquence de chiffres ou de lettres. Si ces informations sont modifiées de quelque manière que ce soit, le code de hachage sera également altéré.

Supposons qu’un pirate, qui dirige également un nœud du réseau blockchain, veuille voler la crypto-monnaie de quelqu’un d’autre en modifiant la blockchain. S’il modifie son unique copie, elle ne correspondra plus à celles des autres. Lorsque les autres compareront leurs copies, ils verront que cette copie se démarque, et la version piratée de la chaîne sera rejetée comme illégale.

Pour qu’un tel piratage réussisse, il faudrait que le pirate contrôle et modifie plus de 51 % des copies de la blockchain en même temps, de sorte que sa nouvelle copie soit la copie majoritaire, ce qui donne une chaîne cohésive. Une telle attaque nécessiterait une quantité énorme d’argent et de ressources, car chaque bloc devrait être recréé à nouveau, avec des horodatages et des codes de hachage différents.

Compte tenu de la taille de nombreux réseaux de crypto-monnaies et de leur taux de croissance, le coût de la réalisation d’un tel exploit pourrait être énorme. Non seulement le coût serait énorme, mais cela pourrait aussi être du gaspillage. Ce comportement ne devrait pas passer inaperçu aux yeux des membres du réseau, qui voient ce changement radical dans la blockchain. Les membres du réseau rejoignent alors la nouvelle version non affectée de la blockchain.

En conséquence, la valeur des jetons compromis est considérablement réduite, rendant l’attaque inutile, puisque l’attaquant prend le contrôle d’actifs inutiles. La même chose peut se produire si un attaquant s’en prend à une nouvelle bifurcation du bitcoin. Il a été créé pour fournir une incitation économique et non pour attaquer un réseau participant.

Bitcoin et la blockchain

La technologie Blockchain a été inventée en 1991 par Stuart Haber et W. Scott Stornetta, deux chercheurs qui voulaient créer un système dans lequel les horodatages des fichiers ne pouvaient pas être manipulés. Cependant, la première véritable utilisation de la blockchain a eu lieu près de 20 ans plus tard, avec le lancement du bitcoin en janvier 2009.

Le protocole du bitcoin est basé sur la blockchain. Dans une étude décrivant cette monnaie numérique, Satoshi Nakamoto, le créateur du bitcoin, la décrit comme « un nouveau système de monnaie électronique qui est entièrement de pair à pair et n’a pas de tiers de confiance « 2.

Il est important de comprendre ici que, bien que Bitcoin utilise la blockchain uniquement comme un moyen d’enregistrer un grand livre transparent, en théorie, la blockchain peut toujours enregistrer un nombre quelconque de données. Comme mentionné ci-dessus, il peut s’agir de transactions, de votes lors d’élections, d’inventaires de biens, de pièces d’identité gouvernementales, de documents de logement, etc.

Des dizaines de milliers de projets tentent actuellement de mettre en œuvre la blockchain de diverses manières au profit de la société, non seulement pour enregistrer les transactions, mais aussi comme moyen de voter en toute sécurité lors d’élections démocratiques, par exemple. L’immuabilité de la blockchain signifie que les votes frauduleux peuvent être plus sophistiqués. Par exemple, un système de vote pourrait fonctionner en émettant une crypto-monnaie ou un jeton unique à chaque citoyen du pays.

Chaque candidat se verrait attribuer une adresse de portefeuille spécifique, et les électeurs enverraient leurs jetons ou crypto-monnaies à l’adresse du candidat pour lequel ils souhaitent voter. La transparence et la traçabilité de la blockchain éliminent le besoin de comptage manuel des votes et la possibilité de manipulation malveillante des votes physiques.

Blockchain et banque

Il a été dit que la blockchain a le pouvoir de perturber le secteur financier, en particulier les paiements et les fonctions bancaires. Cependant, la banque et la blockchain décentralisée sont deux choses très différentes.

Pour comprendre la différence entre le système bancaire et la blockchain, comparons le système bancaire avec la mise en œuvre de la blockchain Bitcoin.

Comment fonctionne une blockchain ?

Il est déjà connu que les blocs de la blockchain Bitcoin stockent les données relatives aux transactions Bitcoin. Actuellement, plus de 10 000 systèmes de crypto-monnaies fonctionnent sur la blockchain. Cependant, il est devenu évident que les blockchains constituent également un moyen fiable de stocker des données sur d’autres types de transactions.

Parmi les entreprises qui ont adopté la blockchain figurent Walmart, Pfizer, AIG, Siemens et Unilever. IBM, par exemple, a créé une blockchain appelée Food Trust pour suivre le parcours des aliments jusqu’à leur emplacement.

Pourquoi voulons-nous faire cela ? L’industrie alimentaire a connu d’innombrables épidémies d’E. coli, de Salmonella et de Listeria, ainsi que des substances toxiques introduites accidentellement dans l’approvisionnement alimentaire. Jusqu’à présent, il a fallu des semaines pour trouver l’origine et la cause d’une épidémie dans l’alimentation des gens. Grâce à la blockchain, les marques peuvent suivre les aliments depuis leur origine jusqu’à chaque arrêt et livraison.

Si un produit alimentaire contaminé est découvert, la source peut être retracée à chaque étape. Non seulement cela, mais ces entreprises peuvent désormais voir tout ce avec quoi elles peuvent entrer en contact, ce qui leur permet de détecter les problèmes plus rapidement et de sauver des vies. Ce n’est qu’un exemple de l’application pratique de la blockchain, mais il existe de nombreuses autres façons de l’utiliser.

Banque et finance

Aucun secteur ne bénéficierait peut-être davantage de l’introduction de la blockchain dans ses opérations que le secteur bancaire. Les institutions financières sont généralement ouvertes cinq jours par semaine. Cela signifie que si vous déposez un chèque à 18 heures un vendredi, vous devrez attendre le lundi matin pour que l’argent arrive sur votre compte. Même si vous effectuez un dépôt pendant les heures d’ouverture, la confirmation de votre transaction peut prendre de un à trois jours en raison du volume considérable de transactions traitées par les banques. La blockchain, en revanche, ne dort jamais.

En intégrant la blockchain aux banques, les consommateurs peuvent voir leurs transactions traitées en seulement 10 minutes, ce qui correspond essentiellement au temps nécessaire pour ajouter un bloc à la blockchain, quels que soient les jours fériés, l’heure de la journée ou la semaine. La blockchain permet également aux banques d’échanger des fonds entre institutions plus rapidement et en toute sécurité.

Les opérations sur actions, par exemple, peuvent prendre jusqu’à trois jours (ou plus pour les opérations internationales) pour être réglées et compensées, période pendant laquelle les fonds et les actions sont gelés.

Compte tenu de la somme d’argent en jeu, même un transfert de quelques jours représente un coût et un risque importants pour la banque. De même, Capgemini, un cabinet de conseil français, estime que les applications basées sur la blockchain pourraient faire économiser aux consommateurs jusqu’à 16 milliards de dollars par an en frais bancaires et d’assurance4.

Pièces de monnaie

La blockchain est la base des crypto-monnaies telles que le bitcoin. Le dollar américain est contrôlé par la Réserve fédérale. Sous ce contrôle central, les données et la monnaie des utilisateurs sont techniquement soumises aux souhaits des banques et des gouvernements. Si la banque d’un utilisateur est piratée, les données personnelles de l’utilisateur sont en danger. Si votre banque fait faillite, ou si vous vivez dans un pays dont le gouvernement est instable, la valeur de votre monnaie peut être menacée. En 2008, plusieurs banques en faillite ont été renflouées, en partie avec l’argent des contribuables. C’est cette crainte qui a conduit à l’invention et au développement du bitcoin.

La blockchain permet au bitcoin et aux autres crypto-monnaies d’être échangés sans l’intervention d’une autorité centrale, en décentralisant leur fonctionnement à travers un réseau informatique. Cela permet non seulement de réduire les risques, mais aussi d’éliminer de nombreux frais de traitement et de transaction. Elle rend également la monnaie plus stable pour les résidents de pays dont la monnaie et les infrastructures financières sont instables, car elle augmente le nombre d’applications et élargit le réseau de personnes et d’institutions avec lesquelles elle peut être échangée, tant au niveau national qu’international.

L’utilisation d’un portefeuille de crypto-monnaies pour ouvrir un compte d’épargne ou comme moyen de paiement est particulièrement importante pour les personnes sans identité nationale. Certains pays peuvent être ravagés par la guerre ou ne pas disposer de l’infrastructure nationale permettant l’identification. Les citoyens de ces pays peuvent ne pas avoir accès à des comptes d’épargne ou de courtage et donc ne pas être en mesure de garder leurs actifs en sécurité.

Santé

Les organismes de santé peuvent utiliser la blockchain pour stocker en toute sécurité les dossiers médicaux des patients. Une fois le dossier médical créé et signé, il est inscrit sur la blockchain, ce qui fournit au patient la preuve et l’assurance que le dossier n’a pas été falsifié. En chiffrant ces dossiers médicaux personnels avec une clé privée et en les stockant sur la blockchain, seules certaines personnes pourront y accéder, ce qui garantit le respect de la vie privée.

Registre des actifs

Si vous avez déjà passé du temps au bureau d’enregistrement foncier local, vous savez que la procédure d’enregistrement des actes peut être lourde et inefficace. Aujourd’hui, les actes en nature doivent être envoyés par un fonctionnaire au bureau d’enregistrement local, où ils sont enregistrés manuellement dans une base de données centrale et dans les archives du comté. Dans le cas de litiges relatifs à la propriété, il est nécessaire de vérifier la demande de propriété par rapport à un index officiel.

Ce processus est non seulement coûteux et long, mais aussi sujet à l’erreur humaine, car des informations inexactes réduisent l’efficacité du suivi des biens. Avec la blockchain, il n’est plus nécessaire de scanner les documents ou de suivre les documents physiques au bureau d’enregistrement local.

Lorsque les droits de propriété sont stockés et vérifiés sur la blockchain, les propriétaires peuvent être sûrs que leurs documents sont exacts et enregistrés pour toujours.

Dans les pays déchirés par des conflits, ou dans les régions où il existe peu d’infrastructures publiques ou financières, sans parler d’un registre de droit civil, il est presque impossible de prouver la propriété des biens. Si les groupes de personnes vivant dans ces zones ont accès à une blockchain, ils peuvent créer une chronologie transparente et claire de la propriété.

Contrats intelligents

Un contrat intelligent est un morceau de code informatique qui peut être incorporé dans une blockchain pour faciliter, vérifier ou échanger des contrats. Les contrats intelligents fonctionnent sur la base d’un ensemble de conditions convenues par l’utilisateur. Une fois ces conditions remplies, les termes du contrat entrent automatiquement en vigueur.

Par exemple, supposons qu’un locataire potentiel souhaite louer un appartement en utilisant un contrat intelligent. Le propriétaire accepte de donner au locataire le code de la porte de l’appartement après que le locataire ait payé la caution. Lorsque le locataire et le propriétaire envoient leur partie du contrat au contrat intelligent, ce dernier stocke le code de la porte et l’échange automatiquement contre le dépôt le jour où le locataire paraphe le contrat.

Si le propriétaire ne fournit pas le code de porte à la fin de la période de location, le contrat intelligent restitue le dépôt. Cela permet d’éviter les coûts et les formalités normalement associés au recours aux notaires, aux tiers et aux avocats.

Chaîne de contrôle

Comme dans l’exemple d’IBM Food Trust, les fournisseurs peuvent utiliser la blockchain pour enregistrer l’origine des matériaux achetés. Cela permet aux entreprises de vérifier non seulement l’authenticité des produits, mais aussi les labels courants tels que « biologique », « local » ou « commerce équitable ».

Comme le rapporte le magazine Forbes, l’industrie alimentaire utilise de plus en plus la blockchain pour suivre et sécuriser les aliments de la ferme à la fourchette.

Droits de vote

Comme mentionné ci-dessus, la blockchain peut être utilisée pour simplifier les systèmes de vote modernes ; comme testé en Virginie-Occidentale à la mi-novembre 2018, le vote basé sur la blockchain a le potentiel d’éliminer la fraude électorale et d’augmenter la participation électorale.

L’utilisation de la blockchain de cette manière rend la fraude électorale pratiquement impossible. Les protocoles blockchain permettent également de maintenir la transparence du processus électoral, de réduire le nombre d’employés nécessaires à la tenue d’une élection et de fournir aux autorités les résultats presque immédiatement. Cela élimine le besoin de recomptage et la crainte d’une fraude affectant l’élection.

Avantages et inconvénients de la blockchain

La blockchain, en raison de sa complexité, a un potentiel illimité en tant que support d’enregistrement décentralisé. Les applications de la technologie blockchain peuvent aller de l’amélioration de la vie privée et de la sécurité des utilisateurs à la réduction des coûts de traitement et des erreurs, et vont au-delà de ce qui précède. Cependant, il y a aussi des inconvénients.

Types de blockchain

Il existe quatre types de blockchain

1. Blockchains publiques
   Une blockchain publique est un réseau informatique ouvert et décentralisé auquel tout le monde peut accéder pour demander et vérifier (contrôler l’exactitude) des transactions. La personne qui vérifie la transaction (le mineur) reçoit une commission.

Les blockchains publiques utilisent un mécanisme de recherche de consensus appelé proof-of-work ou proof-of-stake (voir ci-dessous). Des exemples courants de blockchains publiques sont les blockchains Bitcoin et Ether.

2. Blockchains privées
   Une blockchain privée n’est pas publique et son accès est limité. Toute personne souhaitant y accéder doit obtenir l’autorisation de l’administrateur système. Ils sont généralement gérés par une seule organisation, ce qui signifie qu’ils sont centralisés. Hyperledger, par exemple, est une blockchain privée sous licence.
3. Blockchain hybride ou consortium
   Un consortium est une combinaison d’une blockchain publique et d’une blockchain privée contenant à la fois des éléments centralisés et décentralisés. Parmi les exemples, citons la Fondation Energy Network, Dragonchain et R3.

Note : Il n’y a pas d’accord à 100% sur le fait qu’il s’agit de termes différents. Certains font la distinction entre les deux, tandis que d’autres considèrent qu’il s’agit de la même chose.

4. Chaînes latérales
   Une chaîne latérale est une blockchain qui fonctionne en parallèle de la chaîne principale. Elle permet aux utilisateurs de déplacer leurs actifs numériques entre deux blockchains différentes, ce qui augmente l’évolutivité et l’efficacité. Un exemple de sidechain est le réseau Liquid.

Histoire de la blockchain

Blockchain n’est pas seulement une base de données, mais une nouvelle technologie de « confiance numérique » qui va révolutionner la façon dont la valeur et les informations sont échangées sur Internet en supprimant le « gardien » du processus. Pour en savoir plus, consultez notre article « L’histoire de la technologie Blockchain ».

L’histoire de la blockchain est bien plus ancienne que vous ne l’imaginez, mais nous l’avons raccourcie en répondant à quatre questions de base

Qui a inventé la blockchain ?

La première personne à proposer un protocole de type blockchain a été le cryptographe David Chaum en 1982. Plus tard, en 1991, Stuart Haber et W. Scott Stornetta ont écrit sur leur travail sur les systèmes fédérés.

Toutefois, c’est Satoshi Nakamoto (probablement un pseudonyme pour un individu ou un groupe) qui a inventé et mis en œuvre le premier réseau blockchain après avoir lancé la première monnaie numérique au monde, le bitcoin.

À qui appartient la technologie blockchain ?

La technologie de la blockchain ne peut pas être possédée car il s’agit de la technologie derrière la blockchain. C’est comme l’internet. Cependant, tout le monde peut utiliser cette technologie pour créer et posséder sa propre blockchain.