La blockchain expliquée simplement : comment fonctionne la technologie des chaînes de blocs ?
La blockchain est l’une des technologies les plus importantes apparues avec l’essor du marché des cryptomonnaies. Elle est le plus souvent associée à Bitcoin, mais ses applications ne se limitent pas aux monnaies numériques. Les chaînes de blocs peuvent notamment servir à stocker des données, effectuer des paiements, conclure des contrats numériques et attester la propriété.
La blockchain peut sembler complexe aux débutants. Son principe de base est pourtant relativement simple : les informations sont enregistrées dans des blocs successifs, reliés entre eux puis partagés avec les participants du réseau.
Dans ce guide, nous expliquons ce qu’est la blockchain, comment elle fonctionne et pourquoi les données qui y sont enregistrées sont difficiles à modifier.
Blockchain : que signifie réellement ce terme ?
Le mot « blockchain » peut se traduire par « chaîne de blocs ». Il désigne un type de registre numérique dans lequel les informations sont regroupées en blocs, puis reliées les unes aux autres dans un ordre précis.
Chaque nouveau bloc contient notamment des données sur les opérations effectuées ainsi qu’une référence particulière au bloc précédent. Il se forme ainsi une chaîne d’informations ordonnée.
La blockchain peut être comparée à un grand livre auquel de nouvelles pages sont régulièrement ajoutées. La différence est que des copies de ce registre peuvent être conservées simultanément sur de nombreux ordinateurs appartenant aux participants du réseau.
Comment les informations sont-elles ajoutées à la chaîne de blocs ?
Le processus d’enregistrement des données peut varier légèrement d’un réseau à l’autre, mais son fonctionnement général reste similaire.
L’utilisateur commence par initier une opération, par exemple l’envoi d’une cryptomonnaie ou l’exécution d’un smart contract. Les informations relatives à cette opération sont transmises au réseau, où elles sont vérifiées conformément aux règles applicables.
Une fois validée, l’opération peut être intégrée dans un nouveau bloc avec d’autres opérations. Ensuite, le bloc est ajouté à la chaîne existante, et la version actualisée du registre est transmise aux participants du réseau.
De manière simplifiée, le processus se déroule comme suit :
- L’utilisateur initie une opération
- L’information est transmise au réseau blockchain
- Les participants au réseau en vérifient la validité
- Les opérations validées sont regroupées dans un bloc
- Le nouveau bloc est relié aux blocs précédents
- Le registre actualisé est enregistré sur le réseau
Quels sont les principaux éléments d’une blockchain ?
Pour comprendre le fonctionnement de cette technologie, il est utile d’en connaître les éléments fondamentaux.
Bloc de données
Un bloc est un ensemble numérique de données. Dans un réseau de cryptomonnaie, il peut contenir la liste des transactions effectuées, l’heure de leur validation ainsi que les données techniques nécessaires au fonctionnement du système.
Chaque blockchain définit ses propres règles concernant la taille des blocs, le type de données enregistrées et leur fréquence de création.
Lien entre les blocs
Chaque nouveau bloc fait référence au bloc créé précédemment. Les éléments successifs du registre forment ainsi une structure chronologique.
Modifier les informations contenues dans un ancien bloc affecterait son lien avec les blocs suivants. C’est l’une des raisons pour lesquelles il est très difficile de falsifier l’historique d’une blockchain comportant de nombreux blocs.
Hachage cryptographique
Un hash, également appelé hachage cryptographique, est une chaîne de caractères générée à partir de données précises. Il peut être comparé à une empreinte digitale numérique.
La moindre modification des données d’entrée produit un hachage différent. Le réseau peut ainsi détecter que le contenu d’un bloc a été modifié.
Le hachage n’est pas la même chose que le chiffrement. Il ne sert pas à dissimuler des informations, mais à créer une empreinte numérique unique permettant d’en vérifier l’intégrité.
Nœuds du réseau
Les nœuds sont des ordinateurs ou d’autres appareils connectés au réseau blockchain. Ils peuvent conserver une copie du registre, transmettre des informations sur les nouvelles opérations et vérifier la validité des données.
Tous les nœuds ne remplissent pas nécessairement les mêmes fonctions. Certains conservent l’historique complet du réseau, tandis que d’autres n’utilisent qu’une partie limitée des informations.
Pourquoi la blockchain n’a-t-elle pas besoin d’une base de données centrale unique ?
Dans un système traditionnel, la base de données est le plus souvent gérée par une institution, une entreprise ou un administrateur déterminé. Cette entité définit les règles d’accès et la manière dont les modifications peuvent être apportées.
Dans une blockchain décentralisée, des copies du registre sont conservées par de nombreux participants indépendants. Le fonctionnement de l’ensemble du système ne dépend donc pas d’un serveur central unique.
La décentralisation peut renforcer la résistance du réseau aux pannes et aux tentatives de manipulation. La défaillance d’un ordinateur n’entraîne pas la perte de l’ensemble du registre, puisque des copies sont également conservées sur d’autres appareils.
Toutes les blockchains ne sont toutefois pas entièrement décentralisées. Le degré de décentralisation dépend notamment du nombre de participants, du mode de validation des opérations et de la répartition du contrôle sur le réseau.
Comment le réseau s’accorde-t-il sur la version correcte des données ?
Les participants à la blockchain doivent déterminer quelles opérations sont valides et quel est l’état actuel du registre. C’est le rôle des mécanismes de consensus.
Un mécanisme de consensus peut être décrit comme un ensemble de règles permettant au réseau de parvenir à un accord sans recourir à un administrateur central unique.
Parmi les mécanismes les plus connus figurent :
- la preuve de travail (Proof of Work), fondée sur les calculs effectués par les mineurs
- la preuve d’enjeu (Proof of Stake), dans laquelle la participation à la validation des opérations est liée à la détention et à l’immobilisation de certains actifs
- les mécanismes utilisés dans les réseaux privés, où seuls les participants autorisés disposent des droits nécessaires
Ces différentes solutions se distinguent par leur vitesse, leur consommation d’énergie, leurs coûts et leur degré de décentralisation.
Quel est le lien entre la blockchain et les cryptomonnaies ?
Les cryptomonnaies utilisent la blockchain comme registre des soldes et des transactions effectuées. Le réseau peut ainsi vérifier si un utilisateur possède les actifs nécessaires et s’il ne tente pas de dépenser deux fois les mêmes unités.
La blockchain ne conserve pas les cryptomonnaies comme un ordinateur conserve un fichier. Elle enregistre plutôt les données permettant de déterminer quels actifs sont associés à chaque adresse.
L’accès aux cryptomonnaies est contrôlé au moyen de clés cryptographiques. La clé publique, ou l’adresse créée à partir de celle-ci, peut servir à recevoir des fonds. La clé privée permet d’autoriser les opérations et ne doit être connue que de son propriétaire.
Toutes les blockchains sont-elles accessibles au public ?
Les chaînes de blocs peuvent appliquer différentes règles d’accès. On distingue le plus souvent les réseaux publics et privés, mais il existe également des modèles intermédiaires.
Réseaux publics
Une blockchain publique est accessible à un large éventail d’utilisateurs. En règle générale, chacun peut consulter les opérations enregistrées, exploiter son propre nœud ou utiliser les applications fonctionnant sur le réseau.
Cette catégorie comprend notamment Bitcoin et Ethereum.
Les réseaux publics privilégient généralement la transparence et la résistance à la censure, ainsi que la limitation du contrôle exercé par un seul acteur.
Réseaux à accès restreint
Une blockchain privée est contrôlée par une organisation déterminée ou un groupe fermé de participants. L’accès aux données et la possibilité de valider des opérations peuvent nécessiter des autorisations spécifiques.
Ces solutions peuvent être utilisées par des entreprises, des institutions financières ou d’autres organisations souhaitant profiter de la technologie de registre distribué tout en conservant le contrôle des accès.
Blockchain de consortium
Un réseau de consortium est géré par plusieurs entités qui collaborent entre elles. Aucune d’entre elles ne contrôle seule l’ensemble du système.
Ce modèle peut être utilisé dans les secteurs où plusieurs entreprises ont besoin d’une base de données commune, sans vouloir en confier le contrôle à un opérateur unique.
Qu’est-ce qui assure la sécurité d’une blockchain ?
La sécurité d’une blockchain ne repose pas sur un mécanisme unique. Elle résulte de la combinaison de la cryptographie, du stockage distribué des données et des règles de consensus.
Les principaux mécanismes de protection comprennent :
- la liaison des blocs successifs au moyen de hachages cryptographiques
- la conservation de copies du registre sur de nombreux appareils
- la validation des opérations selon des règles établies
- l’utilisation de signatures numériques
- la nécessité d’obtenir le consensus du réseau avant d’ajouter de nouvelles données
Cela ne signifie toutefois pas que tout système reposant sur une blockchain soit automatiquement et totalement sécurisé. Des failles peuvent exister dans les applications, les smart contracts, les portefeuilles ou la manière dont les clés privées sont conservées.
La sécurité dépend également de l’architecture du réseau concerné et du nombre de participants indépendants qui contribuent à sa protection.
Peut-on supprimer les données enregistrées dans une blockchain ?
On dit souvent que les données d’une blockchain sont immuables. En pratique, cela signifie qu’il est très difficile de les modifier ultérieurement et qu’une telle modification peut nécessiter de prendre le contrôle d’une part importante du réseau.
Cette immuabilité ne doit toutefois pas être considérée comme une garantie absolue. Dans certaines situations, une réorganisation des blocs, une mise à jour du protocole ou une scission du réseau peut se produire.
Dans les blockchains publiques suffisamment décentralisées, la modification des données anciennes devient de plus en plus difficile à mesure que de nouveaux blocs sont ajoutés. Plus le nombre de blocs ajoutés après une opération est élevé, plus il est probable qu’elle reste définitivement inscrite dans l’historique du réseau.
Que sont les contrats intelligents ?
Un contrat intelligent, ou smart contract, est un programme exécuté sur une blockchain. Il applique automatiquement des instructions précises lorsque les conditions qui y sont inscrites sont remplies.
Il peut, par exemple :
- transférer des actifs numériques
- échanger un token contre un autre
- répartir des fonds entre plusieurs adresses
- valider le résultat d’un vote
- gérer un prêt
- gérer la propriété d’un objet numérique
Un contrat intelligent n’est pas nécessairement un contrat au sens juridique traditionnel. Il s’agit avant tout d’un code informatique exécuté par le réseau.
Son principal avantage est l’automatisation, mais des erreurs dans le code peuvent entraîner des pertes. Les contrats complexes doivent donc être soigneusement testés et audités.
À quoi sert la blockchain en dehors des cryptomonnaies ?
La technologie blockchain peut être utilisée partout où un registre commun, vérifiable par ses participants, est nécessaire.
Traçabilité de la chaîne d’approvisionnement
La blockchain peut enregistrer les différentes étapes du transport et de la production des marchandises. Elle permet ainsi de vérifier l’origine d’un produit et le parcours qu’il a suivi du fabricant jusqu’au destinataire.
Preuve numérique de propriété
Une blockchain peut enregistrer des informations sur les droits relatifs à des actifs numériques ou physiques. Il peut s’agir, par exemple, de tokens représentant des objets de collection, des participations ou d’autres droits patrimoniaux.
Documents et certificats
Les empreintes cryptographiques de documents peuvent être enregistrées dans une blockchain afin d’en vérifier ultérieurement l’authenticité. Il n’est pas nécessaire de publier l’intégralité du contenu du document.
Finance décentralisée
Les applications DeFi permettent notamment d’échanger des tokens, d’accorder des prêts et de percevoir des intérêts sans passer par un intermédiaire traditionnel.
Vote et gouvernance des organisations
La blockchain peut servir à enregistrer des votes et à gérer des organisations décentralisées. La transparence du registre public permet aux participants de vérifier les résultats des décisions prises.
Règlements internationaux
Certains réseaux permettent de transférer des actifs numériques entre des utilisateurs situés dans différents pays. La durée et le coût de l’opération dépendent de la blockchain utilisée.
Les principaux avantages de la technologie blockchain
Parmi les avantages potentiels de la blockchain figurent :
- la possibilité de fonctionner sans administrateur central
- la transparence des données enregistrées dans les réseaux publics
- la résistance à la défaillance d’un serveur unique
- la vérification plus facile de l’historique des opérations
- la possibilité d’automatiser des processus
- la réduction du recours à certains intermédiaires
- l’accès mondial au réseau
L’importance de chacun de ces avantages dépend de la manière dont le système concerné a été conçu.
Blockchain et base de données classique : les principales différences
Une base de données traditionnelle dispose généralement d’un administrateur capable de modifier ou de supprimer des informations. Elle est aussi souvent hébergée sur des serveurs appartenant à une seule organisation.
La blockchain peut répartir des copies du registre entre de nombreux participants et limiter la possibilité de modifier unilatéralement l’historique enregistré.
Cela ne signifie pas que la blockchain soit toujours la meilleure solution. Une base de données classique peut être plus rapide, moins coûteuse et plus simple à utiliser. La blockchain est surtout pertinente lorsque plusieurs parties indépendantes ont besoin d’un registre commun, mais ne souhaitent pas confier le contrôle total à une seule entité.
La blockchain est-elle anonyme ?
La blockchain ne garantit pas toujours l’anonymat. Sur de nombreux réseaux publics, chacun peut consulter l’historique des opérations associé à une adresse donnée.
Une adresse ne contient généralement ni nom ni prénom, mais il peut être possible de l’associer à une personne précise à partir d’autres données, par exemple des informations communiquées lors de l’utilisation d’un service donné.
Pour de nombreuses blockchains, il est donc plus juste de parler de pseudonymat.
Résumé
La blockchain est un registre distribué dans lequel les informations sont enregistrées dans des blocs reliés entre eux. Son fonctionnement repose sur la cryptographie, les mécanismes de consensus et la coopération de nombreux appareils exploités par les participants du réseau.
Cette technologie a permis l’apparition des cryptomonnaies, mais elle peut également prendre en charge les smart contracts, la propriété numérique, les systèmes de paiement, les chaînes d’approvisionnement et les outils permettant de vérifier l’authenticité des données.
La blockchain n’élimine pas tous les risques et ne remplace pas toutes les bases de données traditionnelles. Elle reste toutefois une solution utile pour les systèmes qui exigent de la transparence, une vérification indépendante et une limitation du contrôle exercé par un administrateur unique.
Non. La blockchain est une technologie servant à enregistrer et à vérifier des données, tandis que Bitcoin est une cryptomonnaie qui utilise sa propre blockchain.
Cela dépend du type de réseau. Une blockchain publique peut être maintenue par de nombreux participants indépendants, tandis qu’un réseau privé peut rester sous le contrôle d’une seule entreprise ou d’un groupe fermé d’organisations.
Sur les réseaux publics, la plupart des informations relatives aux blocs et aux transactions peuvent être consultées au moyen d’un explorateur de blockchain. Dans les blockchains privées, l’accès aux données peut être restreint.
Une transaction validée ne peut généralement pas être annulée comme un virement bancaire classique. Pour récupérer les fonds, le destinataire peut devoir effectuer une nouvelle opération.
Aucune technologie ne garantit une sécurité totale. Une blockchain suffisamment décentralisée peut être très résistante aux modifications de son historique, mais des risques peuvent subsister au niveau des applications, des portefeuilles, des smart contracts et de la conservation des clés privées.
Les utilisateurs peuvent préparer certaines opérations hors ligne, mais leur transmission au réseau et leur validation nécessitent généralement une connexion Internet.
La taille d’une blockchain augmente à mesure que de nouveaux blocs sont ajoutés. Les nœuds complets peuvent conserver l’intégralité de l’historique, tandis que les applications légères ne téléchargent que les informations nécessaires à des tâches précises.
