La blockchain, c’est quoi ? Définition et fonctionnement

Depuis que Satoshi Nakamoto a lancé la toute première blockchain, celle de Bitcoin, cette technologie décentralisée s’est rapidement répandue dans tous les secteurs d’activité. Qu’il s’agisse de repenser les systèmes financiers ou de transformer les soins de santé et la gestion de la chaîne d’approvisionnement, la blockchain peut permettre de redéfinir la manière dont nous effectuons des transactions et partageons des données.

Dans cet article, vous saurez tout sur la blockchain et l’importance souveraine qu’elle a dans le secteur. Promis, vous allez enfin y comprendre quelque chose !

LES POINTS CLES A RETENIR : 

➤ La technologie Blockchain offre un moyen décentralisé, sécurisé et transparent d’enregistrer et de vérifier les transactions sans besoin d’intermédiaire.
➤ Les applications de la blockchain couvrent de multiples secteurs, dont la finance, les soins de santé, l’immobilier et la gestion de la chaîne d’approvisionnement.
➤ Les principaux défis à relever pour favoriser l’adoption de la blockchain sont l’évolutivité, l’incertitude réglementaire et la consommation d’énergie sur certains types de réseaux.

Qu’est-ce que la blockchain ?

La blockchain, littéralement “chaine de blocs”, est une technologie qui permet de créer et de tenir des registres numériques décentralisés, transparents mais également sécurisés. C’est aussi elle qui donne la possibilité à la crypto de faire des transactions rapides et sans intermédiaire.

Généralement considérée comme un grand livre, ou registre, la blockchain consigne également chaque action qui a eu lieu par son intermédiaire. Vos traces sont donc bel et bien conservées quelque part !

En résumé, chaque « bloc » de la chaîne contient des données qui sont vérifiées, cryptées et liées au bloc précédent, créant ainsi une chaîne chronologique de données pratiquement immuable. Cette approche permet de garantir l’intégrité des données ; en effet, pour modifier un bloc, il faudrait modifier tous les blocs suivants, ce qui n’est pas réalisable sur le plan informatique dans la plupart des cas.

Une blockchain fonctionne généralement sur plusieurs ordinateurs ou nœuds (nodes en anglais) et permet de partager des informations sans autorité centrale.

Bien que particulièrement connnue pour son usage au sein de la crypto, son usage s’étend bien au-delà des monnaies numériques.

Les blockchains permettent de fournir une méthode transparente, sécurisée et décentralisée d’enregistrement des transactions ou des données, ce qui les rend applicables dans divers secteurs comme la finance, les chaînes d’approvisionnement, les soins de santé et la gouvernance.

” La blockchain ne fait qu’une chose : elle remplace la confiance d’un tiers par une preuve mathématique indiquant qu’un événement s’est produit. “

Adam Draper, cofondateur de Boost VC

Les éléments de base de la blockchain

Qu’est-ce qu’un ledger (registre) ?

Un ledger, soit un registre de blockchain, est un système d’enregistrement qui permet de suivre les transactions et la propriété. Historiquement, les registres étaient de véritables livres physiques ou encore des enregistrements numériques tenus par une autorité centrale, telle qu’une banque.

La blockchain, en revanche, utilise un registre décentralisé où les transactions sont réparties entre plusieurs nœuds, ce qui réduit le besoin d’intermédiaires et contribue à renforcer la confiance dans sa gestion.

Registre traditionnel versus registre numérique

Les registres traditionnels dépendent d’autorités centralisées, comme les banques ou les entreprises, afin de maintenir et valider les enregistrements des transactions.

Les registres numériques, en particulier les blockchains, répartissent la tenue des dossiers sur tout un réseau d’ordinateurs. Cela complique d’autant plus la falsification des données et élimine les points de défaillance uniques, ce qui renforce la sécurité et la fiabilité.

Le rôle des registre dans la tenue de comptes

Les registres, qu’ils soient traditionnels ou numériques, servent à documenter les flux d’actifs, d’informations ou de transactions financières.

La technologie blockchain permet d’améliorer ce processus en créant un enregistrement immuable et transparent de chaque transaction. Une fois les données ajoutées, elles ne peuvent donc plus être modifiées, ce qui garantit l’exactitude et l’intégrité de l’enregistrement.

Le concept de la décentralisation, un élément clé de la blockchain

La décentralisation consiste à répartir le contrôle et la prise de décision au sein d’un réseau plutôt que de s’en remettre à une autorité centrale unique.

Dans la blockchain, la décentralisation permet d’éviter qu’une seule entité ne contrôle l’ensemble du réseau. Cette répartition du pouvoir s’avère essentielle pour sécuriser le réseau et le rendre résistant à la manipulation ou à la corruption.

Systèmes centralisés et décentralisés ; quelle différence ?

Voici en quoi les systèmes décentralisés se différencient de leurs homologues centralisés :

Caractéristique	Système centralisé	Système décentralisé
Contrôle	Une seule entité ou organisation contrôle le système.	Le contrôle est réparti sur plusieurs nodes.
Point de défaillance central ?	Oui, le système est plus enclin à une défaillance si l’unitée centrale se trouve compromise.	Non, le réseau reste fonctionnel même si un ou plusieurs nodes s’avèrent défaillants.
Sécurité	Vulnérables aux attaques si l’autorité centrale est atteinte.	Une sécurité accrue due à la répartition du contrôle et à la technologie cryptographique.
Transparence	Une transparence limitée soumise au contrôle de l’autorité centrale.	Une importante transparence car tous les participants peuvent vérifier les données.
Evolutivité et mise à l’échelle	Une mise à l’échelle généralement plus simple du fait du contrôle centralisé.	La mise à l’échelle peut s’avérer assez complexe en raison des mécanismes de consensus.
Vitesse	Généralement plus rapide car toutes les décisions sont prises depuis un même point central.	Peut s’avérer plus lent en raison du besoin de consensus sur de nombreux nodes.
Confiance	Il est nécessaire de faire confiance à une seule autorité centrale.	La confiance est répartie sur l’ensemble du réseau et ne se trouve pas concentrée sur une unique entité centrale.
Coût	Possibilité de coûts élevés en raison d’intermédiaires.	Peut favoriser des coûts limités en éliminant le besoin d’intermédiaires.
Résilience	Moins résilient ; une défaillance ou autre atteinte de l’entité centrale peut perturber l’ensemble du système.	Très résilient : de part sa nature distribuée, il n’y a pas de point de défaillance central.

Les avantages de la décentralisation de la blockchain

La décentralisation permet d’éviter un point de contrôle unique, ce qui réduit le risque de corruption et de censure. Elle renforce également la transparence, car tous ses participants peuvent vérifier l’intégrité du réseau.

De plus, la décentralisation renforce la résilience du système, car le réseau peut continuer à fonctionner même si certains nodes se trouvent compromis.

Hashing et cryptographie

Le hachage consiste à utiliser une fonction mathématique afin de convertir des données d’entrée en une chaîne de longueur fixe, appelée hashing en anglais et parfois hashage ou hachage en français. La blockchain utilise le hashing pour sécuriser les données de chaque bloc.

Ainsi, même une toute petite modification des données d’un bloc se traduit donc par un hashing complètement différent, ce qui rend toute falsification des données facilement détectable.

En parallèle, la blockchain s’appuie sur des techniques cryptographiques pour protéger les identités des utilisateurs et garantir l’intégrité des transactions. La cryptographie à clé publique permet à ses utilisateurs de signer les transactions avec leurs clés privées, de sorte que seuls les participants autorisés peuvent modifier les données.

Des transactions visibles par tous

Les réseaux blockchain fournissent un registre ouvert et vérifiable. Tout participant peut donc consulter l’historique complet des transactions, ce qui renforce la confiance et la transparence.

Ce niveau de transparence se révèle particulièrement utile dans les secteurs où la responsabilité et la vérification des données sont essentielles, comme les chaînes d’approvisionnement ou les systèmes de vote.

Une blockchain offre également une grande transparence, car l’historique complet des transactions peut être consulté et vérifié par tout un chacun, responsabilisant ainsi davantage les membres de son réseau.

Quels sont les différents mécanismes de consensus possibles ?

En fonction du réseau par lequel passe la transaction, l’étape de vérification par les nœuds ne sera pas la même. On distingue alors 4 grands mécanismes de consensus différents :

• La preuve de travail (Proof of Work ou PoW) : connu pour être celui utilisé par Bitcoin, ce mécanisme demande aux mineurs de “travailler” en résolvant des problèmes mathématiques complexes. Ils lancent alors un algorithme de hashage pour en trouver la solution. Le premier qui l’a trouvée transmet ensuite le résultat à tous les autres nœuds. Si toutes les transactions du bloc sont validées, on passe à l’étape suivante et le mineur qui a été le plus rapide gagne une récompense.

• La preuve d’enjeu (Proof of Stake ou PoS) : plus connu pour être celui utilisé par Ethereum depuis sa fusion, ce mécanisme se contente seulement de la validation des nœuds. Les mineurs n’y participent pas, puisqu’ils n’existent tout simplement pas. A la place de devoir lancer un algorithme de hashage, les nœuds qui veulent participer au processus mettent en jeu une partie de leur cryptomonnaie dans un smart contract (c’est comme cela que le staking rapporte de l’argent !). Les blocs sont ensuite attribués aléatoirement et les nœuds qui les valident touchent une récompense.

• La preuve d’autorité (Proof of Authority ou PoA) : contrairement aux mécanismes précédents, celui-ci ne nécessite pas de résoudre des équations ni de posséder de jetons et ne se base pas sur la compétition. Les nœuds qui valident les transactions sont tout simplement acceptés ou non dans le processus en fonction de leur réputation. Les chanceux se voient ensuite répartir les blocs et se mettent au travail.

• La preuve d’enjeu déléguée (Delegated proof-of-stake ou DPos) : variante de la preuve d’enjeu classique, celle-ci permet aux nœuds d’utiliser leurs jetons pour élire des délégués qui se chargeront ensuite de la vérification et de la validation des blocs. Si le travail est mal fait ou qu’un validateur est absent, il est remplacé par une nouvelle élection !

Comment fonctionne la blockchain ?

S’il a l’air compliqué à première vue, le fonctionnement de la blockchain peut se découper en quatre grandes étapes :

1. Lorsque vous lancez une transaction, celle-ci est regroupée avec d’autres dans un bloc.
2. Elle passe ensuite par des nœuds, ou nodes, qui vérifient son authenticité et sa structure. Une fois la vérification faite, chaque nœud l’envoie au suivant. Certains d’entre eux, les mineurs, s’occupent de créer de nouveaux blocs.
3. Une fois le bloc vérifié et approuvé, celui-ci est daté et ajouté à la blockchain pour être consigné. Dès lors, les informations qui le concernent sont publiques et n’importe qui peut y accéder, mais elles ne sont pas modifiables.
4. Ensuite, la transaction que vous avez envoyée en début de processus parvient à son destinataire.

Les blocs, pour leur part, incluent chacun les éléments suivants :

• Les données de transaction : Il peut s’agir de transactions financières ou d’enregistrements de marchandises dans une chaîne d’approvisionnement.
• Hash (hashing) : Une chaîne de caractères unique générée par un algorithme cryptographique sur la base des données contenues dans le bloc.
• Hash du bloc précédent : Il relie chaque bloc à celui qui le précède et forme une chaîne qui maintient l’ordre chronologique de toutes les données.
• Horodatage : L’heure exacte à laquelle le bloc a été créé et ajouté à la blockchain.

Si un acteur malveillant tente de modifier des données dans un bloc, le hashing de ce bloc sera modifié. Étant donné que chaque bloc contient le hashing du bloc précédent, cette modification briserait alors la chaîne et l’ensemble du réseau serait alerté de l’attaque.

De son côté, chaque écosystème de blockchain compte plusieurs composantes clés qui assurent le bon fonctionnement du réseau :

• Nodes ou nœuds: Il s’agit des participants chargés de vérifier et de valider les transactions. Ils stockent des copies du registre distribué et assurent la cohérence du réseau.
• Mineurs: Dans les systèmes de blockchain basés sur un consensus de preuve de travail, les mineurs valident les transactions et créent de nouveaux blocs en résolvant des énigmes cryptographiques. Ils sont récompensés pour leurs efforts par la crypto-monnaie du réseau en question.
• Stakeholders ou porteurs: Ces participants détiennent des tokens ou des crypto-monnaies au sein du réseau. Ils peuvent jouer un rôle dans la gouvernance, en particulier dans les systèmes de preuve d’enjeu, en validant les transactions et en sécurisant le réseau.
• Développeurs: Ils conçoivent et maintiennent l’infrastructure de la blockchain. Les développeurs sont chargés d’écrire le code qui alimente le réseau et de mettre en œuvre des fonctionnalités telles que les contrats intelligents et les protocoles.

Pour aller plus loin : Que sont les contrats intelligents ?

Quels sont les différents types de blockchains

Si toutes les blockchains fonctionnent toutes sur la base des quatre étapes de vérification d’une transaction, elles ne laissent pas toujours tout le monde accéder à leurs services. Ainsi, quatre grands types de blockchains peuvent être définis :

• La blockchain publique : n’importe qui peut en faire partie, son fonctionnement est transparent et ouvert, elles n’ont pas d’autorité centrale mais leur pérennité dépend des utilisateurs et du système de récompense.

• La blockchain privée : ses données ne peuvent pas être consultées par n’importe qui, ceux qui peuvent y accéder son sélectionnés par une autorité centrale qui régit son fonctionnement ainsi que son économie.

• La blockchain hybride : son accès est privé et certaines données le sont également.

• La blockchain de consortium : chaque participant se voit attribuer un nœud et la validation des transactions ou l’attribution des accès se fait sous réserve de l’accord de tous les membres.

Les différents usages de la blockchain

Dans le secteur de la santé

Les technologies de registres distribués (DLT ) comme la blockchain peuvent stocker les dossiers médicaux en toute sécurité, en garantissant l’intégrité et la confidentialité des données. Les patients peuvent également contrôler l’accès à leurs données de santé et les partager avec les prestataires de soins de santé sans risque de falsification ou d’accès non autorisé.

La blockchain peut également améliorer l’interopérabilité des dossiers médicaux entre différentes institutions.

Exemple : MediBloc, une plateforme de soins de santé basée sur la blockchain, permet à ses patients de gérer et de partager leurs dossiers médicaux en toute sécurité, améliorant ainsi l’interopérabilité des données entre les différents prestataires de soins de santé.

Dans les chaînes d’approvisionnement

La blockchain permet d’améliorer la transparence d’une chaîne d’approvisionnement en assurant le suivi des produits à chaque étape de leur parcours, de la production à la livraison. Elle garantit ainsi à toutes les parties prenantes de pouvoir accéder à des informations précises sur l’origine, la qualité et le traitement des marchandises.

Exemple : Le magasin Walmart utilise la blockchain Food Trust d’IBM afin de suivre l’origine des produits alimentaires, ce qui permet d’identifier plus rapidement les éventuelles sources de contamination et d’améliorer la sécurité alimentaire.

Au sein des gouvernements

Les gouvernements peuvent recourir à la blockchain pour rationaliser certains services tels que la vérification de l’identité numérique, la collecte des impôts et les systèmes de vote.

La technologie blockchain assure la transparence, garantit la responsabilité et réduit le risque de fraude, notamment dans les systèmes de vote où la falsification des résultats peut miner la confiance des électeurs.

Exemple : L’Estonie a mis en place un système d’e-gouvernance basé sur la blockchain qui permet de protéger les dossiers médicaux, les documents juridiques et les processus de vote des citoyens.

Pour les services financiers

La blockchain permet de transformer le secteur des services financiers en rendant les transactions plus rapides, plus sûres et moins coûteuses. Par exemple, les applications financières décentralisées (DeFi) basées sur la blockchain permettent à leurs utilisateurs de prêter, d’emprunter et d’échanger sans besoin d’intermédiaire.

Exemple : Aave, une importante plateforme DeFi, permet à ses utilisateurs de prêter et d’emprunter des crypto-monnaies directement sans passer par les banques traditionnelles.

Pour le marché de l’immobilier

La blockchain peut considérablement bénéficier au secteur de l’immobilier en rationalisant le transfert de propriété grâce à l’enregistrement sécurisé des actes, des titres et des contrats.

La blockchain élimine en effet le besoin d’intermédiaires tels que les notaires et les avocats, ce qui réduit les coûts de transaction et accélère le processus. Par ailleurs, sa nature infalsifiable aide à prévenir les litiges sur les droits de propriété, garantissant ainsi des transactions immobilières plus transparentes et plus efficaces.

Exemple : Propy, une plateforme immobilière basée sur la technologie blockchain, permet de simplifier les transactions immobilières, y compris la vente de propriétés par le biais de contrats intelligents, réduisant ainsi la charge de paperasse et les délais.

Dans le secteur de l’agriculture

Les réseaux blockchain permettent de suivre le parcours des produits agricoles de la ferme au consommateur afin de garantir la sûreté et l’authenticité des aliments. En parallèle, les agriculteurs peuvent prouver que leurs produits sont certifiés biologiques ou équitables, ce qui renforce généralement la confiance des consommateurs et permet une gestion plus efficace de la chaîne d’approvisionnement.

Exemple : AgriDigital utilise la blockchain pour suivre les transactions de céréales, garantissant ainsi la transparence entre les agriculteurs, les acheteurs et les prestataires de services logistiques.

Pour les compagnies d’assurance

Les assureurs peuvent automatiser le traitement des demandes d’indemnisation à l’aide de contrats intelligents sur les réseaux blockchain. Une fois que des conditions prédéfinies sont remplies, les demandes d’indemnisation peuvent alors être payées automatiquement. Ce type de configuration permet de réduire à la fois la fraude et les coûts administratifs.

Exemple : Etherisc est une plateforme basée sur la blockchain qui automatise les demandes d’assurance voyage, en versant les indemnités aux assurés sans nécessiter de vérification manuelle en cas de retard de vol.

Dans l’industrie des médias

La blockchain offre aux créateurs de contenu une méthode décentralisée permettant de distribuer leurs productions tout en conservant les droits de propriété. Les contrats intelligents peuvent automatiser le paiement des redevances afin de garantir aux créateurs une rémunération équitable.

Les systèmes de blockchain peuvent également aider à lutter contre le piratage en fournissant un enregistrement transparent et immuable de la propriété intellectuelle.

Exemple : Audius est une plateforme de streaming musical décentralisée qui permet aux artistes de percevoir des royalties directement grâce à la technologie blockchain.

Pour les entreprises de cybersécurité

L’infrastructure décentralisée fournie par la blockchain améliore considérablement la cybersécurité du fait qu’elle s’avère plus résistante aux attaques. Les données stockées sur une blockchain sont cryptées et réparties entre plusieurs nœuds, ce qui complique l’accès des pirates informatiques aux données ou leur falsification.

Exemple : Cisco intègre la blockchain dans ses solutions de sécurité et l’utilise pour vérifier l’intégrité des appareils et des réseaux, empêcher les accès non autorisés et assurer la sécurité des données.

Dans le secteur de l’éducation

La blockchain offre une méthode sécurisée et vérifiable pour stocker les dossiers académiques, notamment les diplômes, les certificats et les relevés de notes. Les établissements d’enseignement peuvent ainsi utiliser la blockchain pour garantir l’authenticité des dossiers, tandis que les étudiants peuvent contrôler l’accès à leurs résultats académiques.

Exemple : Le MIT délivre des diplômes numériques sur la blockchain, ce qui permet à ses diplômés de vérifier et de partager facilement leurs titres.

Pour l’Internet des Objets (IoT)

La blockchain offre une solution aux problèmes de sécurité et d’évolutivité auxquels sont confrontés les réseaux d’IoT. En décentralisant le contrôle, la blockchain peut réduire le risque de cyberattaques, en garantissant que les appareils peuvent communiquer en toute sécurité. De plus, la blockchain garantit la sûreté des données collectées par les appareils IoT.

Exemple : Le projet crypto IOTA utilise un registre distribué pour sécuriser les communications entre les appareils IoT, permettant des échanges de données plus rapides et plus sûrs dans les “villes intelligentes” et les systèmes autonomes.

Quels sont les avantages de la blockchain ?

La plupart des avantages de la blockchain sont le stockage de données dans un système sécurisé (sans avoir à dépendre l’implication d’un tiers ou à craindre sa censure), sa transparence et sa traçabilité (tout le monde peut consulter les données d’un réseau) ainsi que sa rapidité dans le traitement des transactions.

Mieux encore, c’est surtout sa sécurité qui fait son succès puisque le système de la blockchain est quasiment insensible aux piratages et les données infalsifiables.

Néanmoins, quelques limites viennent ternir le tableau : son système reste complexe et peut rebuter le grand public. De même, son utilisation est très gourmande en énergie.

Les défis auxquels la blockchain doit faire face

Malgré ses nombreux avantages, la technologie blockchain se trouve confrontée à plusieurs défis qui doivent être relevés pour une plus ample adoption. Ces défis vont des problèmes d’évolutivité et de consommation d’énergie aux préoccupations relatives à la confidentialité des données.

• Évolutivité : Les réseaux de blockchain tels que Bitcoin et Ethereum peinent à traiter rapidement les transactions lorsque leur nombre d’utilisateurs augmente. Des solutions telles que la mise à l’échelle d’un réseau de couche 2 (par exemple, Lightning Network) et le partage visent à résoudre ce problème en permettant à la blockchain de traiter davantage de transactions en parallèle.
• Confidentialité des données : La blockchain offre une transparence qui peut entrer en conflit avec le besoin de confidentialité dans certaines cas, notamment en ce qui concerne les soins de santé ou les transactions financières. Des solutions telles que les preuves à connaissance nulle (ZKP) permettent toutefois aux utilisateurs de prouver la validité d’une transaction sans révéler d’informations sensibles, mais ces solutions sont encore en cours de développement.
• Consommation d’énergie : Les réseaux de preuve de travail nécessitent une grande puissance de calcul pour valider les transactions. Cela entraîne une forte consommation d’énergie et soulève des inquiétudes quant à l’impact de la technologie blockchain sur l’environnement. Il est important de noter que la preuve d’enjeu et d’autres mécanismes de consensus offrent des solutions plus efficaces sur le plan énergétique. Le graphique ci-dessous illustre bien la différence frappante entre les deux mécanismes de consensus les plus couramment utilisés, ainsi que l’impact de l’événement The Merge d’Ethereum, qui est passé d’un PoW énergivore à un PoS nettement plus écologique.

Petit historique de la blockchain

1982 : David Chaum, un doctorant à l’université de Berkley, en Californie, définit les premiers systèmes de la blockchain dans sa thèse.

1989 : David Chaum lance sa première sociétés basée sur un système de blockchain et de cryptomonnaie avant de faire faillite en 1998.

1991 : les chercheurs Stuart Haber et W. Scott Stornetta introduisent un système de stockage de documents basé sur la blockchain.

2004 : Le brevet de Haber et Stornetta expire, la blockchain tombe dans l’oubli.

2008 : Satoshi Nakamoto publie le livre blanc de Bitcoin en se basant sur les recherches de Chaum mais en y ajoutant le mécanisme de preuve de travail.

2009 : Lancement de la blockchain Bitcoin.

2011 : Les premières blockchains alternatives, dont Litecoin, sont mises en route.

2015 : Deux ans après que Vitalik Buterin ait proposé une amélioration du réseau Bitcoin, la blockchain Ethereum voit le jour.

2022 : Ethereum passe à la preuve d’enjeu.

Lexique

• Clé privée : code informatique sécurisé qui permet à son détenteur de faire des transactions et de prouver leur authenticité (en d’autres termes, que les actifs ont bien été envoyés par vous !). C’est cette clé qui vous permet d’accéder à votre wallet crypto.
• Clé publique : code informatique sécurisé qui permet à des tiers de vous envoyer des cryptomonnaies. Elle déverrouille votre clé privée sans avoir besoin de la dévoiler au grand public, et vous permet donc d’être le destinataire de la transaction.
• Satoshi Nakamoto : créateur de Bitcoin, l’illustre inconnu qui a adopté ce pseudo a développé la célèbre blockchain ainsi que le jeton qui va avec. On le considère ainsi comme le premier concepteur de la crypto.
• Fork : “embranchement” qui divise une blockchain tout en conservant son historique. Le fork d’un réseau résulte d’une modification dans le protocole et crée une “seconde” blockchain qui permet de fonctionner (ou non) sur la base de règles différentes de celles à l’origine. Vous pouvez retrouver notre guide sur les forks pour plus d’informations.
• Consensus : accord qui englobe tous les validateurs de transactions et qui définit les conditions et critères selon lesquels une transaction ou un block peuvent être validés.

Foire Aux Questions (FAQ)