Qu’est-ce qu’une blockchain ? Concepts, principes et technologie

Une blockchain est une base de données décentralisée qui regroupe toutes les informations sur les transactions réalisées par les membres de son réseau. Cette technologie repose sur des méthodes de sécurité cryptographiques. Les données sont enregistrées sous forme de chaîne de blocs, chacun contenant un certain nombre de transactions. La blockchain fonctionne grâce à de nombreux ordinateurs, ou nœuds, répartis dans le monde entier. Ils traitent les transactions, créent de nouveaux blocs, les échangent et conservent des copies de la blockchain.

Brève histoire de la technologie blockchain

L’histoire de la blockchain remonte à la fin des années 1970, lorsque le cryptographe américain Ralph Merkle a breveté son invention de l’arbre de hachage, également appelé arbre de Merkle.

L’arbre de Merkle permet d’organiser et de stocker les données de manière sécurisée dans un système de blocs reliés entre eux grâce à la cryptographie par fonction de hachage.

En 1991, Stuart Haber et W. Scott Stornetta publient la première description du concept de blockchain. Ces informaticiens utilisent les arbres de Merkle comme base de leur création, jetant ainsi les fondations de l’émergence et du développement de la technologie blockchain telle que nous la connaissons aujourd’hui, du chiffrement cryptographique et de l’industrie Web3. 

Their research aimed to create a database of immutable public data encrypted with cryptography. The technology was even patented (the patent expired in 2004), but it appears to have been too far ahead of its time to receive funding.

Concernant les applications concrètes, l’histoire de la blockchain démarre véritablement en 2008 avec Satoshi Nakamoto et le whitepaper de Bitcoin, la première cryptomonnaie au monde. Haber et Stornetta sont les deux experts les plus cités dans ce document fondateur.

Principes de fonctionnement de la blockchain

Qu’elle soit utilisée dans la finance ou dans d’autres secteurs, une blockchain doit répondre aux critères suivants :

• Décentralisée. Les données ne sont pas stockées sur un serveur central, mais sur de nombreux ordinateurs répartis dans le monde entier.
• Transparente. N’importe qui peut consulter toute transaction sur la blockchain et suivre le mouvement des coins, même depuis leur création.
• Immutable. Les blocs déjà ajoutés à la blockchain ne peuvent pas être modifiés, supprimés ou déplacés. Seuls de nouveaux blocs peuvent être ajoutés. L’architecture réseau distribuée et l’utilisation de la fonction de hachage garantissent l’immutabilité et l’irréversibilité de la blockchain.
• Sécurisée. La cryptographie, les mécanismes de consensus, l’immutabilité des données et le stockage décentralisé contribuent à renforcer la sécurité des blockchains.

Comment la blockchain est structurée et fonctionne

• Traitement des transactions : les parties à une transaction échangent des données chiffrées à l’aide d’un algorithme cryptographique. Ces données peuvent représenter des cryptomonnaies ou tout autre actif ou information numérique.
• Confirmation : la transaction est placée dans le Mempool, une file d’attente de transactions en attente de validation. Les nœuds du réseau regroupent les transactions en blocs, les vérifient et confirment leur légitimité.
   
• Structure de la blockchain : chaque bloc est identifié par un hash, qui contient un en-tête de bloc, le hash du bloc précédent et les transactions
  in the block. A sequence of interconnected hashes creates an interdependent chain of blocks.
   
• Vérification des blocs : avant d’être ajouté à la chaîne, chaque bloc est contrôlé pour garantir la cohérence des données. Les règles de vérification sont appelées mécanismes de consensus. Les plus connus sont le proof-of-work (PoW) et le proof-of-stake (PoS), mais il en existe bien d’autres, comme le proof-of-burn, proof-of-history ou proof-of-authority. L’algorithme choisi dépend des besoins du projet. Pour en savoir plus, consultez notre article « Comment une transaction blockchain est validée ».
   
• Mining : le fonctionnement continu des réseaux utilisant PoW repose sur les mineurs, qui valident les transactions et créent de nouveaux blocs grâce à des calculs mathématiques complexes. En échange, ils reçoivent des récompenses sous forme de tokens natifs du réseau et/ou de commissions sur les transactions. Pour les réseaux basés sur d’autres mécanismes de consensus, le principe reste le même : valider les transactions, créer de nouveaux blocs et assurer la sécurité ainsi que la décentralisation du réseau.
   
• Sécurité des données : si un fraudeur tente de modifier ne serait-ce qu’une transaction dans un bloc, le hash du bloc changera, ce qui sera détecté par les autres nœuds du réseau. Le bloc sera alors exclu de la chaîne principale.

Comment fonctionnent les blockchains

Une blockchain est une base de données qui conserve l’historique des transactions en cryptomonnaie. Les blockchains publiques sont décentralisées, car elles sont stockées simultanément sur des milliers d’ordinateurs et gérées automatiquement selon leur protocole. Un réseau blockchain décentralisé comporte des nodes qui conservent des copies de la blockchain. Ces nœuds traitent les transactions, minent de nouveaux blocs et les échangent au sein de la blockchain. Selon la blockchain, les nœuds qui créent de nouveaux blocs sont appelés mineurs ou validateurs.

Pour interagir avec une cryptomonnaie, il vous faut un crypto wallet t. Il s’agit d’une application ou d’un appareil qui génère des transactions et les envoie à une blockchain. Lors de la première configuration, le wallet génère une private key pour signer les transactions et une public key pour les vérifier. La clé publique est convertie en une address crypto pour recevoir des transactions.

Pour faire simple : un wallet crypto ne stocke pas de monnaie, il conserve les clés nécessaires pour signer un paiement ou un transfert crypto.

1. Lorsque vous saisissez l’adresse du destinataire et le montant dans votre wallet, celui-ci génère la transaction et utilise votre clé privée pour créer une signature électronique. Le wallet envoie la transaction signée numériquement à un nœud blockchain.

2. Le nœud blockchain vérifie la signature électronique. La transaction est valide si elle correspond à votre adresse et que celle-ci dispose de fonds suffisants. Ensuite, les nœuds la transmettent à d’autres nœuds.

3. Les mineurs ou validateurs incluent la transaction dans un nouveau bloc. Le nœud ayant miné le bloc en premier l’envoie aux autres nœuds. Les blocs contenant votre transaction, créés par d’autres mineurs ou validateurs, sont rejetés.

4. Les nœuds ayant reçu le nouveau bloc avec votre transaction commencent à le vérifier. Chaque bloc de la blockchain dépend du bloc précédent ; si le nouveau bloc ne correspond pas au précédent, il est rejeté. Si tout est correct, les nœuds ajoutent votre bloc à leur copie de la blockchain.

5. Dès que de nombreuses copies de la blockchain conservent le bloc avec votre transaction, celle-ci est considérée comme finalisée. Le destinataire voit les fonds reçus sur son adresse, tandis que le solde de votre adresse est diminué.

En résumé : pour envoyer des cryptos, la transaction doit être signée avec la clé privée de l’expéditeur, vérifiée par un nœud de validation blockchain, puis ajoutée à la blockchain.

Où utilise-t-on les blockchains ?

L’application principale des blockchains se trouve dans l’industrie crypto, mais ce n’est pas le seul secteur où elles se révèlent utiles. L’un des grands atouts de la blockchain est de servir de base de données très fiable, puisque les informations qu’elle contient ne peuvent être modifiées ni supprimées. Cette technologie va donc bien au-delà de la finance décentralisée, et des projets blockchain sont mis en œuvre dans les services bancaires, l’assurance, le secteur public, la logistique, la santé, l’énergie et bien d’autres domaines.

• L’industrie crypto : la première et la plus célèbre application de la technologie blockchain est l’industrie crypto, notamment le réseau Bitcoin, qui a donné naissance à une vague de réseaux et de cryptomonnaies décentralisés. La blockchain permet de transférer des actifs d’une personne à une autre sans intermédiaire, de manière accessible, rapide, sécurisée et transparente.
   
• Le secteur bancaire : l’utilisation de la blockchain dans la finance et le crédit améliore la sécurité, la fiabilité et la transparence des transferts d’argent, des prêts, des opérations sur titres et d’autres processus métiers.
   
• Cybersecurity : des copies de l’ensemble de la base de données sont stockées simultanément sur de nombreux nœuds blockchain, ce qui garantit la viabilité de l’infrastructure même en cas d’attaque réussie sur un ou plusieurs nœuds.
   
• Logistics : la technologie blockchain facilite le traitement rapide et efficace de grandes quantités de données sur le transport, les itinéraires, les fournisseurs, les clients, etc.
   
• Identifiants décentralisés (DIDs) : les données personnelles d’un individu peuvent être stockées sur la blockchain plutôt que dans une base de données centralisée appartenant à une organisation.

Conclusion

La blockchain est une technologie innovante qui a le potentiel de révolutionner notre façon de faire des affaires, de gérer la société et de communiquer. Elle offre efficacité, transparence et sécurité élevées dans la transmission, le stockage et les transactions de données. Elle est déjà adoptée dans de nombreux secteurs, de la crypto au crédit, en passant par l’assurance, la logistique, etc.

Cette technologie est nouvelle et en constante évolution : nous pouvons donc nous attendre à voir émerger de nombreuses applications innovantes et inattendues basées sur la blockchain à l’avenir.