TL;DR
La blockchain est un registre numérique décentralisé qui enregistre en toute sécurité les données de transaction sur de nombreux ordinateurs spécialisés du réseau.
La blockchain garantit l'intégrité des données grâce à sa nature immuable via la cryptographie et des mécanismes de consensus, ce qui signifie qu'une fois les informations enregistrées, elles ne peuvent pas être modifiées rétroactivement.
La blockchain constitue l’épine dorsale des crypto-monnaies comme Bitcoin et Ethereum et joue un rôle déterminant dans la promotion de la transparence, de la sécurité et de la confiance dans divers secteurs au-delà de la finance.
Qu’est-ce que la blockchain ?
Une blockchain est un type particulier de base de données, également appelé registre numérique décentralisé, géré par de nombreux ordinateurs répartis dans le monde. Les données de la blockchain sont organisées en blocs, classés chronologiquement et sécurisés par cryptographie.
Le premier modèle de blockchain a été créé au début des années 1990 lorsque l'informaticien Stuart Haber et le physicien W. Scott Stornetta ont utilisé des techniques cryptographiques dans une chaîne de blocs afin de protéger les documents numériques contre la falsification des données.
Haber et Stornetta ont inspiré le travail de nombreux autres informaticiens et passionnés de cryptographie, conduisant finalement à la création de la première crypto-monnaie alimentée par la technologie blockchain, Bitcoin. Depuis lors, l’adoption de la technologie blockchain s’est progressivement élargie et les crypto-monnaies sont utilisées par un nombre croissant de personnes dans le monde.
Bien que la technologie blockchain soit souvent utilisée pour enregistrer les transactions en cryptomonnaies, elle convient à l’enregistrement de nombreux autres types de données numériques et peut être appliquée à un large éventail de cas d’utilisation.
Qu’est-ce que la décentralisation dans la blockchain ?
La décentralisation dans la blockchain fait référence à l'idée selon laquelle le contrôle et le pouvoir de décision d'un réseau sont répartis entre ses utilisateurs plutôt que contrôlés par une seule entité, comme un gouvernement ou une entreprise. Cela peut être utile dans les situations où les personnes doivent se coordonner avec des inconnus ou lorsqu'elles souhaitent garantir la sécurité et l'intégrité de leurs données.
Dans un réseau blockchain décentralisé, il n’existe aucune autorité centrale ni intermédiaire qui contrôle le flux de données ou de transactions. Au lieu de cela, les transactions sont vérifiées et enregistrées par un réseau distribué d'ordinateurs qui travaillent ensemble pour maintenir l'intégrité du réseau.
Lorsque les gens parlent de technologie blockchain, ils ne parlent souvent pas uniquement de base de données. La technologie Blockchain alimente des applications telles que les crypto-monnaies et les jetons non fongibles (NFT), permettant aux personnes de collaborer et d'effectuer des transactions entre elles sans dépendre d'une autorité centrale.
Comment fonctionne la blockchain ?
À la base, une blockchain est un registre numérique qui enregistre de manière sécurisée et infalsifiable les transactions entre deux parties. Ces données de transaction sont enregistrées par un réseau mondial d'ordinateurs spéciaux appelés nœuds.
Lorsqu'un utilisateur initie une transaction, comme l'envoi d'une certaine quantité de cryptomonnaie à un autre utilisateur, cette transaction est diffusée sur le réseau. Chaque nœud authentifie la transaction en vérifiant les signatures numériques et autres données de transaction.
Une fois la transaction vérifiée, elle est ajoutée à un bloc avec d'autres transactions déjà vérifiées. Les blocs sont enchaînés à l’aide de méthodes cryptographiques, formant la blockchain. Le processus de vérification des transactions et de leur ajout à la blockchain s'effectue via un mécanisme de consensus, un ensemble de règles qui régissent la manière dont les nœuds du réseau parviennent à un accord sur l'état de la blockchain et la validité des transactions.
La cryptographie est essentielle à la blockchain pour maintenir un enregistrement des transactions sécurisé, transparent et inviolable. Par exemple, le hachage est une méthode cryptographique cruciale utilisée dans les blockchains. Il s’agit d’un processus cryptographique qui convertit une entrée de n’importe quelle taille en une chaîne de caractères de taille fixe.
Les fonctions de hachage utilisées dans les blockchains sont généralement résistantes aux collisions, ce qui signifie que les chances de trouver deux éléments de données produisant le même résultat sont astronomiquement faibles. Une autre caractéristique est appelée effet d'avalanche, faisant référence au phénomène selon lequel tout léger changement dans les données d'entrée produirait une sortie radicalement différente.
Illustrons cela avec SHA256, une fonction utilisée dans Bitcoin. Comme vous pouvez le constater, la modification de la majuscule des lettres a entraîné une sortie radicalement différente. Les fonctions de hachage sont également des fonctions à sens unique car il est informatiquement impossible d'arriver aux données d'entrée en procédant à une ingénierie inverse de la sortie de hachage.
Chaque bloc d'une blockchain contient en toute sécurité le hachage du bloc précédent, établissant ainsi une chaîne de blocs robuste. Quiconque souhaite modifier un bloc devra modifier tous les blocs suivants, une tâche qui est non seulement techniquement difficile, mais également d'un coût prohibitif.
Une autre méthode cryptographique largement utilisée dans la blockchain est la cryptographie à clé publique. Également appelée cryptographie asymétrique, elle permet d'établir des transactions sécurisées et vérifiables entre les utilisateurs.
Voilà comment cela fonctionne. Chaque participant dispose d’une paire de clés unique : une clé privée, qu’il garde secrète, et une clé publique, qui est ouvertement partagée. Lorsqu'un utilisateur initie une transaction, il la signe à l'aide de sa clé privée, créant ainsi une signature numérique.
Les autres utilisateurs du réseau peuvent alors vérifier l'authenticité de la transaction en appliquant la clé publique de l'expéditeur à la signature numérique. Cette approche garantit des transactions sécurisées car seul le propriétaire légitime de la clé privée peut autoriser une transaction mais tout le monde peut vérifier les signatures à l'aide de la clé publique.
Une autre caractéristique de la blockchain est sa transparence. N’importe qui peut généralement vérifier les données d’une blockchain, y compris toutes les données de transaction et les données de bloc, sur les sites publics de blockchain. Par exemple, vous pouvez voir toutes les transactions jamais enregistrées sur le réseau Bitcoin sur les sites d'exploration de blockchain, y compris l'identifiant de l'expéditeur et du destinataire, le montant du transfert et une liste des propriétaires de tout bitcoin. Vous pouvez également retracer les blocs d'aujourd'hui (au bloc 788 995 à 18 h 52 min 21 s GMT le 29 mai 2023) jusqu'au premier bloc, connu sous le nom de bloc de genèse.
Qu’est-ce qu’un mécanisme de consensus ?
Un algorithme de consensus est un mécanisme qui permet aux utilisateurs ou aux machines de se coordonner dans un environnement distribué. Il doit garantir que tous les agents du système peuvent s’entendre sur une source unique de vérité, même si certains d’entre eux échouent. Ils garantissent que tous les nœuds du réseau disposent de la même copie du grand livre, qui contient un enregistrement de toutes les transactions. Les mécanismes de consensus sont nécessaires pour les blockchains car il n’existe pas d’autorité centrale pour vérifier les transactions et maintenir l’intégrité du réseau.
Lorsque des dizaines de milliers de nœuds conservent une copie des données de la blockchain, certains problèmes peuvent rapidement survenir, notamment la cohérence des données et les nœuds malveillants. Pour garantir l'intégrité de la blockchain, il existe divers mécanismes de consensus qui régissent la manière dont les nœuds du réseau parviennent à un accord. Examinons maintenant les principaux.
Types de mécanismes de consensus
Qu’est-ce qu’une preuve de travail ?
La preuve de travail (PoW) est un mécanisme de consensus utilisé dans de nombreux réseaux blockchain pour vérifier les transactions et maintenir l'intégrité de la blockchain. Il s’agit du mécanisme de consensus original utilisé par Bitcoin.
Dans PoW, les mineurs s'affrontent pour résoudre un problème mathématique complexe afin d'ajouter le bloc suivant à la blockchain. Dans le processus connu sous le nom de minage, le premier mineur à résoudre le problème est récompensé par une cryptomonnaie.
Les mineurs doivent utiliser des ordinateurs puissants pour résoudre des problèmes mathématiques afin d’extraire de nouvelles pièces et de sécuriser le réseau. C’est pourquoi le processus d’extraction nécessite des quantités importantes de puissance de calcul et, par conséquent, d’énergie.
Qu’est-ce que la preuve de participation ?
Le Proof of Stake (PoS) est un mécanisme de consensus conçu pour remédier à certains des inconvénients du Proof of Work (PoW). Dans un système PoS, au lieu que les mineurs rivalisent pour résoudre des problèmes mathématiques complexes afin de valider les transactions et d'ajouter de nouveaux blocs à la blockchain, les validateurs sont choisis en fonction de la quantité de cryptomonnaie qu'ils « mettent en jeu » dans le réseau.
Les validateurs détiennent une certaine quantité de cryptomonnaie en garantie, ou « mise », pour participer au processus de consensus. Ils sont ensuite sélectionnés aléatoirement pour créer de nouveaux blocs et valider les transactions en fonction de la taille de leur mise. Les validateurs sont récompensés par des frais de transaction pour la création de nouveaux blocs et comme incitation à agir dans le meilleur intérêt du réseau.
Autres mécanismes de consensus populaires
La Proof of Work et la Proof of Stake sont les algorithmes de consensus les plus courants, mais il en existe également d'autres. Certains sont des hybrides combinant des éléments des deux systèmes, tandis que d’autres sont des méthodes totalement différentes.
Par exemple, la preuve de participation déléguée (DPoS) est similaire au PoS, mais au lieu que tous les validateurs soient éligibles pour créer de nouveaux blocs, les détenteurs de jetons élisent un plus petit ensemble de délégués pour le faire en leur nom.
D’un autre côté, dans la preuve d’autorité (PoA), les validateurs sont identifiés par leur réputation ou leur identité plutôt que par la quantité de crypto-monnaie qu’ils détiennent. Les validateurs sont sélectionnés en fonction de leur fiabilité et peuvent être supprimés du réseau s'ils agissent de manière malveillante.
Avantages de la blockchain
1. Décentralisation
La nature décentralisée de la blockchain signifie qu’il n’y a pas de point de contrôle ou de défaillance unique, ce qui peut la rendre plus sécurisée et plus résistante aux attaques ou aux violations de données.
2. Transparence
Les transactions sur une blockchain sont visibles par tous les participants, ce qui facilite le suivi et la vérification des transactions et garantit leur exactitude.
3. Immuabilité
Une fois qu’une transaction est enregistrée sur une blockchain, elle ne peut être ni modifiée ni supprimée. Il crée un enregistrement permanent de toutes les transactions qui peuvent être vérifiées par toute personne ayant accès au réseau blockchain. Il s’agit d’une différence significative par rapport aux systèmes traditionnels où les transactions sont réversibles.
4. Efficacité
La blockchain peut permettre des transactions plus rapides et plus efficaces car elle ne nécessite pas d'intermédiaires, tels que les banques.
5. Frais réduits
En éliminant les intermédiaires et en automatisant les processus, la blockchain peut réduire les coûts de transaction et rendre certaines opérations commerciales plus efficaces.
6. Manque de confiance
La technologie Blockchain permet des transactions transparentes vérifiées et validées par les participants du réseau eux-mêmes, sans intermédiaires poussés.
Quels sont les différents types de réseaux Blockchain ?
Blockchain publique
Une blockchain publique est un réseau décentralisé ouvert à toute personne souhaitant y participer. Ces réseaux sont généralement open source, transparents et sans autorisation, ce qui signifie que n'importe qui peut y accéder et les utiliser. Bitcoin et Ethereum sont des exemples de blockchains publiques.
Blockchain privée
Une blockchain privée, comme son nom l’indique, est un réseau blockchain qui n’est pas ouvert au public. Les blockchains privées sont généralement gérées par une seule entité, telle qu'une entreprise, et sont utilisées à des fins internes et dans des cas d'utilisation.
Les blockchains privées sont des environnements autorisés avec des règles établies qui dictent qui peut voir et écrire sur la chaîne. Ce ne sont pas des systèmes décentralisés car il existe une hiérarchie de contrôle claire. Cependant, ils peuvent être distribués dans la mesure où de nombreux nœuds conservent une copie de la chaîne sur leurs machines.
Blockchain de consortium
Une blockchain de consortium est un hybride de blockchains publiques et privées. Dans une blockchain de consortium, plusieurs organisations se réunissent pour créer un réseau de blockchain partagé, géré et gouverné conjointement. Ces réseaux peuvent être ouverts ou fermés, selon les besoins des membres du consortium.
Au lieu d’un système ouvert où n’importe qui peut valider les blocs, ou d’un système fermé dans lequel une seule entité désigne les producteurs de blocs, une chaîne de consortium voit une poignée de parties tout aussi puissantes agir en tant que validateurs.
Les règles du système sont flexibles : la visibilité de la chaîne peut être limitée aux validateurs, visible aux personnes autorisées, ou visible à tous. Si les validateurs parviennent à un consensus, les changements peuvent être facilement mis en œuvre. Quant au fonctionnement de la blockchain, si un certain nombre de ces parties se comportent honnêtement, le système ne rencontrera pas de problèmes.
À quoi sert la blockchain ?
Bien que la technologie blockchain en soit encore à ses balbutiements, elle a déjà des cas d’utilisation dans de nombreux secteurs différents. Certaines des applications actuelles les plus courantes de la technologie blockchain comprennent :
1. Crypto-monnaies
La technologie Blockchain a été développée pour prendre en charge la création de crypto-monnaies, qui utilisent la blockchain comme registre sécurisé et décentralisé pour l'enregistrement des transactions.
2. Identité numérique
La blockchain peut être utilisée pour créer des identités numériques sécurisées et infalsifiables qui peuvent être utilisées pour vérifier des informations personnelles et d'autres données sensibles. Cela pourrait devenir de plus en plus important à mesure que de plus en plus de nos informations personnelles et de nos actifs sont transférés en ligne.
3. Vote
En fournissant un registre décentralisé et infalsifiable de tous les votes exprimés, la technologie blockchain peut être utilisée pour créer un système de vote sécurisé et transparent qui élimine la possibilité de fraude électorale et garantit l'intégrité du processus de vote.
4. Gestion de la chaîne d'approvisionnement
La technologie Blockchain peut être utilisée pour créer un registre de toutes les transactions au sein d’une chaîne d’approvisionnement. Chaque transaction peut être enregistrée sous forme de bloc sur la blockchain, créant ainsi un enregistrement immuable et transparent de l'ensemble du processus de la chaîne d'approvisionnement.
5. Contrats intelligents
Les contrats intelligents sont des contrats auto-exécutables qui peuvent être programmés pour s'exécuter automatiquement lorsque certaines conditions sont remplies. La technologie Blockchain permet la création et l'exécution de contrats intelligents de manière sécurisée et décentralisée. L'une des applications les plus prometteuses des contrats intelligents concerne les applications décentralisées (dApps) et les organisations (DAO).
Pensées finales
La technologie Blockchain offre un moyen sécurisé et transparent d’enregistrer les transactions et de stocker des données. Elle a le potentiel de révolutionner les industries en apportant un nouveau niveau de confiance et de sécurité au monde numérique.
Qu'il s'agisse de permettre des transactions peer-to-peer, de créer de nouvelles formes d'actifs numériques ou de faciliter des applications décentralisées, la technologie blockchain ouvre un monde de possibilités. À mesure que la technologie continue d’évoluer et d’être adoptée plus largement, nous pouvons nous attendre à ce que des cas d’utilisation plus innovants et transformateurs émergent dans les années à venir.
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