Mis à jour le Jan. 24, 2022, 8:42 a.m.
Qu'est-ce qu'une blockchain ?
Bonjour à vous mes chers crypto-curieux.
Une blockchain est une nouvelle façon de stocker des données. Au lieu de centraliser les informations et leur contrôle en un seul endroit (une base de données), les blockchains les stockent sur un réseau où aucun point n'a le pouvoir de modifier les enregistrements, c'est ce qu'on appelle la décentralisation .
Les blockchains enregistrent les données - en blocs - et les stockent en toute sécurité en enchaînant ces blocs à l'aide de la cryptographie, d'où le nom de blockchain.
Satoshi Nakamoto - le pseudonyme de la personne ou du groupe à l'origine du bitcoin que nous avons rencontré précédemment - a conceptualisé l'idée d'une blockchain dans un livre blanc (plan) de 2008. La capacité de créer un registre décentralisé des transactions était fondamentale pour la viabilité du bitcoin - une nouvelle monnaie numérique de pair à pair - et pour résoudre le problème du double paiement.
En d'autres termes, comment créer une monnaie purement numérique qui ne peut pas être dépensée deux fois et ne passe pas par une institution financière ; elle circule simplement de personne à personne sur un réseau distribué.
La blockchain était un élément central de la solution de Satoshi, en combinaison avec une méthode permettant de s'assurer que seules les données transactionnelles valides étaient ajoutées à chaque nouveau bloc - connue sous le nom de mécanisme de consensus.
En réalité, Satoshi a résolu un problème beaucoup plus important qui existe depuis très longtemps : la confiance et l'agence.
Le problème de la confiance et de l'agence
Dans le tout premier article de cette section sur les bases des crypto-monnaies, nous avons découvert que l'argent a d'abord été utilisé pour faciliter le commerce. Faciliter l'échange de biens entre deux parties qui ne se connaissaient pas ou ne se faisaient pas confiance.
Au fur et à mesure que la civilisation et le commerce se sont développés, il a été accepté que la seule solution à ce problème de confiance à l'échelle est de centraliser le pouvoir dans les mains d'un arbitre ultime.
Les monarques, les généraux, les gouvernements ou les institutions multinationales ont le dernier mot et le contrôle sur ce qui est juste (loi), qui possède quels biens et quelle est la valeur de ces biens (banque centrale).
Cet arrangement s'est avéré plus pratique qu'optimal. À maintes reprises, nous avons constaté que faire confiance à une autorité centrale est une façon moins efficace de faire les choses - je vous regarde, la crise financière de 2008. C'est ce que l'on appelle communément le problème principal-agent.
Qu'est-ce que le problème principal-agent ?
Les agents (gouvernements, grandes organisations et leur machinerie) prennent des décisions qui ont un impact sur d'autres personnes (mandants - citoyens, clients) dont ils devraient servir les intérêts. Leur position de force et l'absence de responsabilité font que leurs décisions servent leurs propres intérêts et ont un impact négatif sur ceux qu'ils devraient servir.
Alors comment une blockchain peut-elle résoudre ce problème séculaire ?
Tout ce discours sur les gouvernements et l'autorité peut commencer à sembler un peu tiré par les cheveux, alors prenons quelques pas en arrière et concentrons-nous sur la question centrale de savoir comment les blockchains permettent d'instaurer la confiance sans autorité...
Tout d'abord, nous allons décomposer les caractéristiques uniques d'une blockchain - comment les données sont structurées - puis décrire le processus pour parvenir à un accord (consensus) sur la validité de ces données. Le mécanisme de consensus est vraiment la sauce secrète de la blockchain, car c'est ce qui permet de supprimer une autorité de contrôle.
Enfin, nous évaluerons les limites des blockchains et déterminerons si la technologie vaut tout ce battage médiatique, ce qui nous mènera aux deux derniers articles de cette section sur l'adoption des crypto-monnaies et les frontières des crypto-monnaies.
Les caractéristiques uniques d'une blockchain
Chaque bloc d'une blockchain (à l'exception du bloc de genèse ou premier bloc - nous y reviendrons plus tard) contient trois éléments.
Des données à enregistrer qui sont représentées par ce que l'on appelle un hash cryptographique.
Une représentation codée (ou hachage cryptographique) des données du bloc précédent.
Un horodatage du moment où le bloc a été ajouté à la chaîne.
Décomposons ces trois éléments en fonction de ce qu'ils sont.
Données - Les données enregistrées sur une blockchain peuvent varier en fonction de ce qui utilise la technologie. Par exemple, en tant que monnaie, le bitcoin utilise une blockchain pour enregistrer les données de ses transactions - c'est pourquoi on l'appelle un grand livre.
Parmi les autres utilisations, on peut citer la gestion des données de la chaîne d'approvisionnement, les données relatives aux soins de santé et les dossiers d'identité ; les possibilités sont illimitées, pour autant que les informations puissent être numérisées. Les possibilités sont illimitées, pour autant que les informations puissent être numérisées. Le fait est que les blockchains peuvent stocker en toute sécurité de nombreux types de données différents.
Hachages cryptographiques - Un hachage cryptographique est essentiellement une représentation codée (pêle-mêle) d'un élément d'information. Il utilise une fonction mathématique (un jumbler) pour générer cette représentation (pêle-mêle) reliant les informations significatives au hash. Ainsi, si je modifiais l'information, le hachage correspondant changerait, car les deux choses sont inextricablement liées par la fonction de hachage (brouillage).
Voici quelques exemples simplifiés :
Nos données : Y=1,
Nous appliquons une fonction de hachage cryptographique (pour les mélanger).
Cela génère le hachage Y1.
Si je change les données d'origine en Y=2, et que j'applique la fonction de hachage, la sortie hachée changera également, ce qui nous donnera Y2.
Il est essentiel de confirmer que Y2 est le résultat correct de la fonction de hachage, mais il est presque impossible de déterminer ce qu'était l'entrée.
Le hachage est la façon dont les sites Web peuvent stocker vos mots de passe, confirmer qu'ils sont valides lorsque vous les saisissez, mais ne pas être en mesure de savoir ce qu'ils sont.
Cette explication est simplifiée car les hachages cryptographiques codent les données qu'ils représentent. Par conséquent, le seul lien entre les données et le hachage est la fonction mathématique qui génère le hachage et non un quelconque contenu.
Voici un autre exemple
Données d'entrée Y=1
Application de la fonction de hachage
Sortie hachée = chien,
Changez les données d'entrée en Y=2
Appliquez la fonction de hachage
Sortie hachée = arbres.
Il n'y a aucune relation perceptible entre le chien et les arbres, ce sont simplement des produits de la même fonction de hachage générée à partir des ensembles de données Y=1 et Y=2.
En réalité, les hachages cryptographiques sont de longues chaînes de lettres et de chiffres qui ne correspondent à aucun mot ou signification autre que la représentation des données, mais qui ont une longueur uniforme. Ce que la cryptographie numérique apporte à la solution de notre problème de confiance, c'est une méthode fiable de sécurisation des données qui ne nécessite ni autorité ni menace de violence.
Horodatage - celui-ci est assez explicite. Un enregistrement de l'heure à laquelle un bloc individuel de données a été ajouté à la chaîne. Bien que simple, l'horodatage est crucial, car il donne aux blockchains des points de référence historiques vérifiables et immuables.
Rendre la chaîne incassable
L'innovation de la technologie blockchain réside dans le fait que, de par leur conception, les blockchains sont résistantes aux modifications rétroactives et peuvent stocker des données en toute sécurité sans autorité centralisée.
Le processus commence par la fonction de hachage cryptographique. Chaque bloc possède une fonction de hachage pour ses propres données et une fonction de hachage pour les données du dernier bloc.
En codant les données du bloc précédent dans chaque nouveau bloc, les hachages créent une chaîne qui, au fur et à mesure qu'elle se développe, devient de plus en plus difficile à corrompre ; pour altérer ou modifier les données d'un bloc particulier, il faudrait également modifier tous les blocs suivants pour que la chaîne reste valide.
Si je modifie les données d'un bloc spécifique, le hachage correspondant changera - rappelez-vous de notre exemple du chien ci-dessus - et sera différent de tous les hachages enregistrés des blocs suivants, et la chaîne deviendra donc invalide.
Cependant, en raison de la vitesse des ordinateurs d'aujourd'hui, cette fonction de hachage n'est pas suffisante pour empêcher la falsification des blockchains.
Les ordinateurs peuvent calculer des centaines de milliers de fonctions de hachage par seconde et pourraient effectivement calculer de nouveaux hachages pour tous les blocs d'une chaîne afin de la rendre à nouveau valide. Sastoshi a donc dû créer un mécanisme de consensus - en s'inspirant des précédentes tentatives de monnaie numérique - qui soit à l'abri des attaques par force brute.
La preuve de travail
La preuve de travail est la deuxième partie de la technologie des blockchains qui, combinée aux fonctions de hachage cryptographiques, garantit la fiabilité de la sécurité des blockchains.
Essentiellement, la preuve de travail est un mécanisme qui ralentit la création de nouveaux blocs en exigeant un travail/effort avant la production d'un bloc. Il s'agit d'un moyen de décourager les gens d'essayer de perturber la blockchain ; il faudrait dépenser/exercer plus d'efforts que ce qui pourrait être justifié en le faisant.
Ce processus de preuve de travail est régulé pour garantir que les blocs sont créés à une période moyenne appelée le temps de bloc (cette période diffère d'une chaîne à l'autre).
Pour le Bitcoin, elle est d'environ 10 minutes et pour Ethereum, elle est comprise entre 10 et 20 secondes). Pour ce faire, un puzzle mathématique doit être résolu ou calculé pour chaque nouveau bloc ajouté à la chaîne.
10 minutes
Le temps moyen de confirmation pour l'ajout d'un nouveau bloc à la blockchain du bitcoin.
Une récompense est prévue pour quiconque résout le problème afin de l'inciter à se produire. Comme nous l'avons déjà vu dans le cas du bitcoin, la récompense est actuellement fixée à 6,25 bitcoins et le sera au moins jusqu'en 2024 (ce que l'on appelle la réduction de moitié).
Ce mécanisme signifie qu'il existe une incitation économique pour les mineurs à ajouter de nouveaux blocs en fournissant le niveau de travail requis. Il empêche également les ordinateurs de générer simplement un tas de nouveaux hashs et de vérifier une chaîne avec des données incorrectes dans les blocs.
Bitcoin utilise la preuve de travail comme mécanisme de consensus, mais il existe deux approches communes : la preuve d'engagement (PoS) et la preuve d'engagement déléguée (DPoS).
Ces mécanismes sont légèrement plus compliqués et visent à être un moyen plus efficace de sécuriser les blockchains de manière fiable, mais sans l'exigence du travail, qui se résume essentiellement à la puissance de calcul et à la consommation d'énergie.
Le PoS consiste essentiellement à avoir sa peau dans le jeu en mettant des fonds pour participer, tandis que le DPoS est identique, sauf que vous pouvez déléguer l'autorité que votre participation donne sur le consensus de la blockchain à un autre participant.
Comment le consensus est-il atteint ?
Nous avons donc nos fonctions de hachage cryptographiques qui relient les blocs de données dans une chaîne. Nous avons notre mécanisme de preuve de travail qui incite les nouveaux blocs à être ajoutés à une chaîne et aide à se prémunir contre les mauvais acteurs en exigeant une preuve de calcul pour chaque bloc.
La dernière façon dont les blockchains assurent la sécurité est leur distribution.
Les blockchains fonctionnent sur ce que l'on appelle un réseau peer-to-peer (P2P), mentionné dans la citation de Satoshi ci-dessus.
Qu'est-ce qu'un réseau peer-to-peer ?
Un réseau d'utilisateurs qui communiquent directement entre eux et partagent les mêmes privilèges.
Plutôt que d'être centralisés et gérés par une seule entité, comme un gouvernement, les réseaux P2P sont constitués d'un réseau distribué d'ordinateurs qui suivent tous le même ensemble de règles (protocole). De cette façon, chacun de ces ordinateurs connectés à la blockchain a accès à l'enregistrement complet (ou chaîne) mais se comporte de manière prévisible.
Chaque fois qu'un nouveau bloc est ajouté à la chaîne, chacun a la possibilité de vérifier l'exactitude des données de ce bloc. Tout ordinateur qui se connecte et fait fonctionner une blockchain est appelé un nœud.
Pour qu'un bloc soit ajouté à la chaîne, au moins 51 % (une majorité) de tous les nœuds doivent convenir de son exactitude. En d'autres termes, que la preuve de travail a été résolue et que les fonctions de hachage correspondent toutes. C'est ce qu'on appelle l'obtention d'un consensus, c'est-à-dire la création d'un accord partagé de vérité dans notre solution magique à notre confiance. Tout cela sans aucune autorité centrale.
Pour réussir à corrompre une blockchain, vous devez
Trafiquer tous les blocs de la chaîne.
Refaire la preuve de travail pour chaque bloc.
Prendre le contrôle de plus de 50% du réseau P2P.
Non seulement cela est presque impossible à faire, la difficulté augmentant avec le nombre de nœuds, mais cela n'a pas de sens économique. Ainsi, les blockchains sont un moyen sûr et décentralisé de stocker des données, ces qualités s'améliorant au fur et à mesure que les blockchains se développent...
Cas d'utilisation des blockchains
Maintenant que nous savons comment fonctionnent les blockchains, examinons les différentes applications de la technologie blockchain.
L'application la plus connue, et celle pour laquelle la technologie a été inventée à l'origine, est une nouvelle forme de monnaie sans contrôle central, que nous connaissons aujourd'hui sous le nom de crypto-monnaie, le premier et le plus célèbre exemple étant le bitcoin.
En stockant toutes les données de transaction du bitcoin sur une blockchain, Satoshi Nakamoto a créé la première version numérique et décentralisée de monnaie saine au monde. Nous en avons parlé en détail dans un article précédent, que vous pouvez consulter si vous souhaitez vous rafraîchir la mémoire.
Depuis lors, les blockchains ont été appliquées à de nombreux autres domaines en dehors de la monnaie. Un autre exemple célèbre est Ethereum.
En 2013, le programmeur Vitalik Buterin a proposé, dans un livre blanc, d'utiliser la technologie blockchain pour créer ce qu'il appelait des contrats intelligents.
En 2015, la blockchain Ethereum a été lancée pour construire ces contrats, avec un langage de programmation (Solidity) et une monnaie native (Ether).
Une bonne façon de voir les choses est que le bitcoin nous a donné de l'argent programmable et décentralisé, et Ethereum nous donne des contrats programmables et décentralisés.
À partir de cela, de nombreuses applications ont été construites, et de nouvelles industries sont nées. Actuellement, la plus notable d'entre elles est la finance décentralisée ou DeFi, une forme expérimentale de finance où les contrats intelligents (et donc les blockchains) sont utilisés comme intermédiaires à la place des courtiers, des bourses ou des banques. Pour plus de détails sur Ethereum, voir l'article 7 - Ethereum - l'ordinateur mondial.
Le maillon faible
Comme nous l'avons déjà vu dans nos discussions sur la "monnaie saine", la blockchain du bitcoin sacrifie l'évolutivité à la sécurité et à la décentralisation.
En revanche, les systèmes centralisés et sécurisés tels que Visa peuvent traiter des dizaines de milliers de transactions par seconde, mais souffrent du problème de la double dépense et de la confiance ; les fonctions de preuve de travail permettent la confiance sans autorité, mais ne peuvent pas atteindre ce rendement.
Le bitcoin traite actuellement environ cinq transactions par seconde, et Ethereum environ 15, ce qui rend les choses lentes et peu pratiques.
La communauté Ethereum s'efforce actuellement de corriger ce problème avec Ethereum 2.0. L'objectif principal de ce développement open-source est d'améliorer la capacité de transaction de 15 par seconde à des dizaines de milliers grâce à une technique connue sous le nom de sharding.
Plus de détails à ce sujet sont pour un article plus avancé. Pour l'instant, il est essentiel de se rappeler que la technologie blockchain n'en est qu'à ses balbutiements et que, même si elle est très prometteuse, la communauté est encore en train de la développer et de l'appliquer à grande échelle.
De nombreux projets se décrivent comme des blockchains, mais ne parviennent pas à démontrer les caractéristiques décrites ici, parce qu'ils ne peuvent pas être réalisés d'emblée, et le problème Principal-Agent signifie toujours que lorsque quelqu'un peut exercer un contrôle, il y a de fortes chances qu'il le fasse, et pas nécessairement au bénéfice de l'utilisateur.
Blockchain est devenu un mot à la mode qui est parfois utilisé pour déduire la crédibilité, comme on l'a vu à l'époque des dotcoms, et des références insignifiantes au fait d'être "une entreprise en ligne".
Les blockchains et l'avenir
Vous devriez maintenant avoir une compréhension de base de la façon dont la technologie des chaînes de blocs fonctionne dans la nature et pourquoi elle est une idée si révolutionnaire. Les blockchains sont une nouvelle façon radicale de créer la confiance à l'ère numérique sans avoir besoin d'une autorité centrale.
Pour comprendre l'impact que les blockchains pourraient avoir un jour, il peut être utile de revenir sur la création de cette technologie.
Vous vous souvenez du terme "genesis block" ? Il s'agit du nom donné au premier bloc d'une blockchain. Le bloc de genèse de la première blockchain, le bitcoin, contenait le message suivant :
"The Times 03/Jan/2009 La chancelière au bord d'un second sauvetage des banques".
Une référence au titre du journal de cette date faisant état d'un nouveau renflouement des institutions financières qui avaient provoqué la tristement célèbre crise financière de 07/08.
Quelle que soit votre opinion sur la technologie blockchain, il ne fait aucun doute qu'elle a été développée avec l'ambition de changer la façon dont le monde fonctionne - pour le mieux - en se concentrant sur ce qui le fait tourner - l'argent.
Maintenant que vous en savez un peu plus sur ce qu'elle fait et comment elle le fait, j'espère que vous pouvez voir que la blockchain pourrait être le catalyseur du changement dans tant d'autres domaines où la confiance, et son abus, ont assombri la civilisation.
En espérant avoir fait miner vos neurones,
Bien à vous mes chers crypto-curieux,
Cryptonymous