Qu’est ce que la Blockchain ? Quel est son fonctionnement ?

On entend beaucoup parler des blockchains, depuis la popularisation des cryptomonnaies et de l’accroissement de la finance décentralisée (DeFi). Pourtant, leur fonctionnement et leur utilité restent obscurs pour le grand public. On vous propose de comprendre ce qu’est une blockchain, d’en saisir le fonctionnement et l’utilité, de savoir comment ce système de données est sécurisé et quels sont ses avantages et inconvénients.

On revient également sur la création des blockchain et sur les plus connues d’entre elles, dans ce guide qui vous permettra de tout comprendre.

Sommaire

Qu’est-ce qu’une blockchain ?

Une blockchain – ou chaîne de blocs – est une base de données sur laquelle sont stockés et enchaînés des blocs de données, permettant de garder une trace précise et ineffaçable de toute modification. L’historique de l’actif est ainsi visible par tous, à tout moment, ce qui offre à la blockchain sa grande transparence.

On pourrait faire une analogie avec un document numérique sur lequel tout le monde pourrait travailler en même temps, avec pour chaque utilisateur la possibilité de voir ce que font les autres. D’ailleurs, il est parfois présenté comme une manière de permettre aux gens, en particulier ceux qui ne font pas confiance aux autres, d’échanger des informations importantes de manière sécurisée et inviolable.

Les blockchains sont utilisées dans l’univers de la cryptomonnaie (comme le Bitcoin ou l’Ethereum), de la DeFi (Finance décentralisée) et dans d’autres domaines que nous présenteront plus bas. C’est une technologie qui ouvre la voie au Web Décentralisé, avec des transactions plus rapides, moins coûteuses et plus sécurisées.

Ce qu’il faut retenir

La blockchain est une base de données composée de blocs liés les uns aux autres
Il est impossible de faire disparaître les actions sur la blockchain, ce qui permet d’avoir un historique immuable
Les utilisateurs peuvent avoir accès à la blockchain en permanence, librement
C’est une technologie majeure en matière de sécurité
Le registre qui enregistre l’ensemble des modifications assure la transparence du système

Comment fonctionne une blockchain ?

Quand on se réfère aux blockchains, on utilise parfois les termes de Technologie des registres distribués (DLT) pour les qualifier. En effet, les informations digitales qui passent sur la blockchain sont enregistrées et distribuées sur le réseau, puis partagées sous formes de blocs, sans possibilité d’être éditées.

Voyons plus en détails comment fonctionne cette technologie.

Les transactions

Dans le cas d’un achat de Bitcoin, par exemple, voici le processus de transaction sur la blockchain :

L’utilisateur entre la transaction, qui est alors envoyée sur le réseau P2P et à des utilisateurs à travers le monde
Ces utilisateurs – auxquels on se réfère sous le terme de Mineurs – vont se mettre au travail pour résoudre des équations mathématiques complexes. De la sorte, ils vérifient la validité de la transaction et sont rémunérés pour ce travail.
Quand la transaction est validée, elle est complète et un nouveau bloc s’ajoute à la blockchain et à son historique, pour toujours

Selon la nature de la transactions, la cryptomonnaie en question ou le type de données concerné, le temps de transaction/de validation n’est pas le même. Toutefois, dans l’ensemble, c’est ce processus qui sera appliqué sur les blockchains.

Pour bien comprendre cette technologie novatrice, il est important de maîtriser certains éléments qui la composent, comme les notions de blocs, de nœuds et de mineurs.

Les blocs

Chaque blockchain – ou chaîne de blocs – se compose de très nombreux blocs. Chacun d’entre eux contient :

Les données
Un nombre baptisé number used once ou nonce, qui est une valeur numérique utilisable une seule fois et qui sert au processus de création de nouveau bloc
Le hash, qui transforme des clefs (ou données aléatoires) en valeur de hachage, soit des données fixes en longueur et en valeur

Les nœuds

Le nœud est à la base du concept de blockchain et de la décentralisation. Ils sont accessibles de partout, et peuvent être utilisés sur n’importe quel appareil électronique capable de faire fonctionner le réseau et de garder des copies des données. Tous les nœuds disposent de leur propre copie de la blockchain et peuvent donc opérer simultanément, en remarquant immédiatement si une copie a été altérée.

C’est un point capital, qui permet de comprendre la blockchain et le fait que personne ne puisse en être propriétaire.

Les mineurs

Les mineurs sont des travailleurs qui résolvent des problèmes mathématiques afin de sécuriser et de valider les transactions sur une blockchain. Ils sont équipés de matériels ultrapuissants, onéreux et énergivores qu’on appelle les ASIC’s de minage et ils exercent cette activité pour recevoir de la cryptomonnaie en échange de leur travail.

Ce sont des acteurs majeurs du système de blockchain et de la décentralisation, qui ont désormais tendance à se regrouper en pool de minage pour réduire les coûts et maximiser leurs chances de résoudre les équations en premier face à une concurrence accrue et de recevoir leur récompense.

Comment est née la blockchain ?

Maintenant que le fonctionnement d’une blockchain vous est plus clair, voyons d’où sort cette technologie et comment elle s’est développée au fil du temps.

Histoire de la blockchain

C’est en 2008 qu’on entend parler de la blockchains, par le biais d’une publication de Satoshi Sakamoto (voir le bitcoin c’est quoi ?) : Bitcoin : A Peer to Peer Electronic Cash System au sein de laquelle il pose les bases des chaînes de blocs
Les premières transactions en BTC sont effectuées en 2009 et 2010
En 2011, 1 BTC vaut 1 Dollar, ce qui commence à attirer l’attention des médias
2012 / 2013 : le Bitcoin et le système de blockchain sont plus connus du grand public et on voit apparaître la blockchain Ethereum destinée aux Contrats intelligents
L’essor des cryptomonnaies continuent entre 2014 et 2017 et de nombreuses entreprises acteurs de la tech entrevoient des possibilités plus vastes pour les blockchain
La technologie Blockchain se développe et elle est adoptée par des grandes entreprises (PayPal, Facebook, etc.) et des pays
Récemment, les blockchains ont joué un rôle majeur dans la protection de données médicales, lors de la crise du Covid-19.

Combien y a-t-il de blockchains ?

Le nombre de chaînes de bloc est en constante évolution et se partage entre les blockchains liées à de la cryptomonnaie (plus de 10 000 crypto actives en 2022) et celles qui ne sont pas liées à de la monnaie virtuelle mais utilisées dans d’autres domaines (protection de données, contrats, etc.)

Blockchain publique VS Blockchain Privée

On peut différencier deux types de blockchains différents :

Une blockchain publique, sécurisée par le système de consensus de POW (Proof of Work) et une protection cryptographique. Elle est accessible à tous, librement, et chacun peut créer un nouveau nœud
Une blockchain privée, où chaque nouveau nœud devra être approuvé avant de pouvoir intégrer la chaîne. Comme les nœuds sont sécurisés, il n’y a pas de système de sécurité/de vérification par la suite

La décentralisation d’une Blockchain

La décentralisation est l’élément central d’une blockchain, car elle permet un stockage des données réparties en plusieurs points (les nœuds), qui assure la sécurité de celle-ci. Pour une entreprise, qui stockerait l’ensemble de ses fichiers clients et de ses transactions sur un seul réseau, le risque est grand de perdre ses informations : coupure d’électricité, piratage, effacement manuel, incendie, etc.

La blockchain évite cela en assurant divers points d’ancrage et des données inaltérables sans un consensus des utilisateurs. De fait, la chronologie des actions est enregistrée, clairement affichée et il n’est pas possible qu’un utilisateur modifie la moindre information sans que les autres nœuds ne soient informés : comme ces derniers ne sont pas impactés par un changement, les données restent telles qu’elles étaient avant modification, ce qui évite toute forme de hack.

C’est la raison pour laquelle on trouve les systèmes de consensus – POW pour Proof of Work et POS pour Proof of Stake – qui requièrent l’approbation d’une majorité d’utilisateurs pour être validés.

Transparence d’une blockchain

La blockcahin offre une transparence complète et chaque utilisateur peut aisément traquer la moindre transaction effectuée sur celle-ci. Elle contient des données cryptées, que seul le possesseur de la clef pourra décrypter. De plus, cette solution permet à un possesseur de crypto, par exemple, de conserver son anonymat sans que cela n’impacte la transparence de l’ensemble du système.

En cas de vol de crypto sur une plateforme d’échange, il est facile de retrouver la trace des monnaies virtuelles si celles-ci sont déplacées, car toutes les transactions les concernant seront affichées sur la blockchain.

Comment est sécurisée la blockchain ?

La sécurité est l’un des éléments clefs des blockchains et cela passe par le hash, qui change les informations digitales en combinaison de lettres et de chiffres. Pour chaque transaction, les données temporelles sont affichées et enregistrées et il est difficile de les modifier par la suite. L’ajout d’un nouveau bloc se fait à la fin de la blockchain, pour un traçage facilité.

Si quelqu’un désirait modifier la blockchain, il devrait être en mesure d’obtenir le consensus, en faisant en sorte que plus de 51 % des utilisateurs acceptent la modification. C’est hautement improbable, dans le cas d’un piratage, car cela demanderait un effort colossal, et que le coût en énergie et le temps requis rendent l’entreprise vaine.

Toutefois, la modification est possible dans le cas d’un consensus et on parlera alors de Hard Fork. Dans ce cas, les utilisateurs d’une chaîne de blocs votent en masse pour une modification et la blockchain est séparée. Dans le cas d’une cryptomonnaie, la nouvelle branche créé verra la valeur de l’actif concernée baisser fortement, ce qui n’incite pas les utilisateurs à opter pour ce mode opératoire à moins d’une réelle divergence concernant le fonctionnement de la blockchain. On l’a vu avec le Bitcoin, qui a été séparé en Bitcoin Cash et Bitcoin SV suite à des hard fork.

La blockchain et les cryptos

Le principe de base de la blockchain pour les cryptos n’est pas forcément d’enregistrer les transactions financières mais bel et bien de garder une trace précise des échanges et des nouvelles créations sur le secteur.

La sécurité est le vecteur principal de ce système et les champs d’application ne se limitent pas au trading de crypto. Il est possible d’utiliser ces monnaies virtuelles comme des monnaies d’échange dans différents cadres. A titre d’exemple, on peut imaginer son application lors d’élections politiques, ou chaque votant disposerait de sa propre adresse de portefeuille crypto et pourrait voter de n’importe où, simplement en envoyant une crypto ou ses token, en faveur du candidat choisi.

C’est une manière de lutter contre la fraude, qui laisse entrevoir de belles possibilités. On y reviendra plus bas en évoquant l’ensemble des possibilités offertes par les blockchains.

La Blockchain et les banques

La finance évolue et la DeFi – pour finance Décentralisée – prend de plus en plus de place dans le secteur. Il y a de grosses différences entre les banques classiques et le systèmes de blockchains, qu’on vous détaille ci-dessous :

Les frais de transaction : là où les banques classiques ont de nombreux frais fixes et souvent élevés, les échanges sur les blockchains sont moins onéreux et les frais sont dictées par les utilisateurs et par les mineurs, ce qui permet d’avoir un marché plus ouvert et plus concurrentiel
La vitesse d’exécution des transactions : les cryptos permettent des échanges en quelques minutes/dizaines de minutes quand les banques n’effectuent les transactions que sous 24 à 48 heures
La sécurité : pour les banques, tout est centralisé – données financières, argent, informations privées – et le client est responsable de son compte, qu’il doit sécuriser. A l’inverse, le blockchain peut garantir un niveau de sécurité très élevée et les possesseurs de crypto peuvent conserver leur actif dans des cold wallet, qui ne pourront pas être piratées.
Vie privée : les banques demandent à leur client une grande transparence et ceux-ci doivent fournir de nombreux éléments personnels qui seront conservés sur les serveurs de la banque. A contrario, tout le système de blockchain repose sur l’anonymat et si on peut retracer les déplacements de crypto, il est impossible de remonter à son possesseur
La facilité de transferts : d’un côté, il faut s’identifier, disposer du droit de transfert et effectuer les transactions en ligne avec des codes de vérification, de l’autre, sur une blockchain, il ne faut qu’un smartphone et une connexion internet
Horaires : le blockchain est accessible en permanence, depuis n’importe où, alors que les banques ont des horaires précis et limités.
Saisies sur compte : les gouvernements peuvent effectuer des saisies directement sur un compte bancaire, pour des raisons variées. Cela sera bien plus compliqué sur des actifs virtuels qui transitent par les blockchains

Comment sont utilisées les blockchains ?

On associe souvent blockchains et trading de crypto, mais les champs d’application de ce système sont beaucoup plus larges. Pour certains, les blockchains représentent une solution d’avenir, qui si elle est adoptée à plus grande échelle, pourrait révolutionner de nombreux domaines.

Voici un petit tour d’horizon de ses potentiels champs d’application.

Dans la finance

Comme nous avons pu le voir dans le comparatif banques classiques / blockchain présenté ci-dessus, les établissements bancaires et plus globalement la finance peuvent tirer parti de ce système pour améliorer leur service et renforcer la sécurité. Avec des transactions plus rapides et moins coûteuses, des informations privées qui ne sont plus stockées en un lieu unique et des horaires de fonctionnement bien plus larges, c’est une façon de modifier profondément l’ensemble du système financier.

Pour les smart contracts

Les smart contracts – ou Contrats Intelligents sont applicables à de nombreux domaines. Le principe est assez simple : via la blockchain, un contrat avec des conditions est établi par une personne, et si son interlocuteur respecte et accepte ces conditions, alors le contrat est acté automatiquement. Il peut s’agir de contrats entre deux particuliers (ex : un propriétaire et son locataire) ou entre deux entreprises, pour un gain de temps conséquent et une réduction des intermédiaires – et donc des frais – notables.

Au sein de l’industrie alimentaire / de la logistique

Le traçage alimentaire peut profiter du blockchain pour suivre la provenance des produits, valider les certifications et offrir plus de transparence aux clients finaux. A l’heure ou les scandales alimentaires sont nombreux (ex : la bactérie E-coli), c’est une manière de regagner la confiance des consommateurs, en enregistrant l’ensemble des étapes de vie d’un produit et de pouvoir remonter à la source facilement.

C’est applicable dans l’ensemble du secteur de la logistique, avec un suivi de produits/matériel/matière-premières qui n’en sera que facilité.

Pour des élections

Comme évoqué plus haut, une blockchain pourrait permettre d’établir des élections de manière transparente, en évitant les fraudes tout en garantissant l’anonymat des votants. Il suffirait alors que chaque électeur ait accès à la blockchain, avec des codes privés, pour établir la transaction – le vote – de manière directe, sans possibilité pour quiconque de changer la décision.

Dans l’industrie pharmaceutique

Le secteur médical peut miser sur la blockchain pour garantir l’anonymat complet de ses patients. Cela passerait par un stockage des données de manière décentralisée, plutôt que sur une base de données propre à un hôpital ou à un cabinet médical spécifique. De plus, c’est une manière, pour le patient, de s’assurer qu’aucune modification ne peut être effectuée sur son dossier médical, et une solution pour prouver une mauvaise décision si besoin est.

Un système monétaire pour certains pays

Les états à l’économie vacillante pourraient entrevoir des possibilités dans l’usage de blockchains, que ce soit pour réduire les coûts de transactions afin de faciliter l’import/export ou pour établir des contrats commerciaux plus simplement.

C’est également une protection accrue pour les citoyens, qui en lieu et place d’une structure centralisée pour stocker leurs économies, peuvent utiliser les portefeuilles cryptos et les blockchains pour sécuriser leurs actifs. En cas de faillite d’une banque ou d’un état, ils seront à l’abri.

Pour le droit de propriété

La blockchain peut être efficace dans le domaine du droit, en évitant les démarches chronophages et les nombreux documents à scanner et à fournir. Prenons l’exemple de l’acquisition d’une propriété, dont il faudrait prouver la validité. Là où les démarches classiques peuvent être longues et parfois non concluantes, la faute à une erreur humaine possible, la blockchain évite tout risque et donc un accès direct aux informations requises, en gardant une trace datée de toutes les transactions.

Dans certains pays touchés par des conflits ou instables politiquement, il peut être très difficile d’obtenir les documents demandés ; la blockchain est alors une bonne solution pour palier à ce type de problème.

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Qui gère la blockchain ?

Du fait de sa décentralisation, une blockchain n’est pas gérée par une seule et unique entité : c’est ce qui fait sa force. Cette absence d’autorité centrale est remplacée par un vaste réseau d’ordinateurs et de programmes, dont les usagers se servent pour effectuer les mouvements financiers et les enregistrements, sous l’œil attentif des autres utilisateurs.

On parle de chaînes de bloc publiques dans le cas de création de nœuds ouvertes, et de chaînes de blockchain privées si la création de nouveaux nœuds est soumise à l’approbation et à la vérification des autres utilisateurs.

C’est ce principe de vérification collective qui rend ce système unique et potentiellement très intéressant pour ceux qui ne souhaitent pas passer par des systèmes gérés par un état, une entreprise ou un réseau contrôlé par une tierce personne.

Quels sont les avantages et les inconvénients des blockchain ?

Comme toutes les solutions innovantes, la blockchain présente de nombreux avantages mais également des inconvénients à connaître. On vous liste l’ensemble de ces éléments ci-dessous.

Avantage d’une blockchain

Des coûts réduits lors de transactions, du fait de l’élimination des intermédiaires
Plus de précision dans la transcription des données via l’élimination du facteur de vérification humain
Des échanges sécurisés et rapides
Une décentralisation qui rend le piratage extrêmement difficile
C’est une technologie transparente qui retrace chronologiquement tous les échanges
La possibilité de conserver son anonymat
Il s’agit d’une solution alternative pour ceux qui ne peuvent pas avoir accès à un système bancaire fiable/traditionnel
Une efficacité accrue pour l’établissement de contrats

Inconvénients d’une blockchain

Le système est étroitement lié au minage, qui a un coût important et génère une consommation électrique conséquente
Les lois et juridictions qui entourent le système varient selon les pays et restent floues
L’utilisation de blockchain a une image négative pour certains, du fait de son usage pour le financement d’activités illicites, notamment sur le Dark Web

Qu’est-ce qu’une plateforme de Blockchain ?

Une plateforme de blockchain peut disposer de sa propre crypto (exemple : les ETH pour le réseau Ethereum) tout en permettant aux différents utilisateurs de développer d’autres usages par-dessus. Sur la blockchain Ethereum, il est possible de créer des contrats intelligents ou des NFT, en profitant des fonctionnalités d’échanges et de sécurité offertes par la plateforme.

Hormis Ethereum, on trouve diverses plateformes de Blockchain comme Bitcoin, Hyperledger Fabric ou Corda pour ne citer que les plus célèbres.

Comment mettre en place une blockchain ?

Pour mettre en place une blockchain, au sein d’une entreprise par exemple, les développeurs utiliseront un logiciel Open source et un langage de programmation comme Javascript, C++ ou encore Python, qui leur permettra de construire le réseau de nœuds et d’établir les paramètres propres à chaque réseau, comme le protocole de consensus à utiliser.

Il faudra suivre les étapes suivantes :

Choisir la plateforme à utiliser : Ethereum séduit les créateurs de blockchain pour la large documentation qu’elle fournit aux développeurs et sa communauté vivace qui peut aider rapidement
Installer le logiciel adéquat au développement, comme Geth pour Ethereum
Créer le premier bloc au format JSON, qui sera partagé avec les autres nœuds du réseau. Il devra contenir les données suivantes : nonce, temps de traitement entre chaque bloc, difficulté. Le bloc sera ensuite répété par le logiciel pour chaque nœud
Déterminer le protocole de consensus utilisé sur la blockchain : Proof of Work (POW), Proof of Stake (POS) voire proof of authority (POA)
Exécuter un premier smart contrat sur la blockchain, ce qui demande des compétences techniques élevées : le langage utilisé se nomme Solidity et il faut disposer de bonnes connaissances en matière d’environnement de développement objets
Lancer la blockchain en passant par une étape de débogage qui peut s’avérer fastidieuse. Chaque modification reste inscrite dans le réseau et il faut souvent tâtonner, pour parvenir au résultat voulu

La création d’une blockchain est à réserver à ceux qui en comprennent parfaitement le fonctionnement et qui maitrisent les codes de la programmation. Il existe des experts, qui se chargent de ce processus, pour les entreprises souhaitant basculer vers ce système.

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Comment fonctionne le marché de la crypto monnaie ?

Le marché de la cryptomonnaie repose sur les blockchains et c’est un marché décentralisé, sur lequel les cryptos peuvent être échangées librement. Pour cela, il faut passer par une plateforme d’échange de cryptomonnaies fiables (> voir notre sélection des meilleurs plateformes crypto monnaie) et disposer d’un portefeuille crypto pour stocker ces devises virtuelles.

Les actifs sont 100 % virtuels et chaque transaction sera vérifiée et validée par les mineurs, pour être conclue, ce qui garantit la sécurité des échanges.

Il s’agit d’un marché volatile, sur lequel les cours sont impactés par différents facteurs comme la capitalisation boursière d’une crypto, l’offre et la demande en fonction de la rareté d’une devise, son acceptation par les acteurs majeurs d’un secteur (ex : l’e-commerce), l’image qui se reflète dans les médias ou encore les décisions gouvernementales prises au sujet des cryptomonnaies.