La blockchain : ce que vous devez savoir

Imaginée dès 1991 par deux mathématiciens, la blockchain est restée dans l’ombre jusqu’au milieu des années 2000 et l’avènement du bitcoin. Mais son champ d’application ne se résume pas aux seules crypto-monnaies. On vous explique tout sur cette technologie considérée par beaucoup d’experts comme la plus grande innovation depuis l’arrivée d’Internet. 

La blockchain, définition 

La blockchain, ou chaîne de blocs, est une technologie de stockage et de transmission de l’information. C’est une base de données virtuelle dans laquelle sont inscrits par ordre chronologique tous les événements survenus depuis sa création. 

Imaginez la blockchain comme un livre de comptes partagé par toute une communauté. Chaque membre possède une copie identique à celle des autres. Chaque fois qu’un fait a lieu, il est inscrit dans l’historique par l’ensemble du groupe. 

Tout se passe en ligne. Les transactions sont communiquées à un réseau d’ordinateurs, appelé nœud (node) de stockage. Chaque nœud détient une version à jour de la base de données. Les opérations y sont inscrites grâce au langage cryptographique utilisé par la blockchain. Une fois que le bloc est complet, il est scellé et ajouté aux précédents, formant la fameuse chaîne de blocs. Comme ce registre est tenu par plusieurs opérateurs à la fois, on parle de registre distribué. 

Sécurisée et transparente, la blockchain a permis le développement des crypto-monnaies, comme le bitcoin (BTC) qui repose sur la blockchain Bitcoin ou l’Ether (ETH) qui fonctionne avec la blockchain Ethereum. Mais son utilisation ne se limite pas aux seules monnaies virtuelles. Elle est également utilisée dans le domaine de la banque, de la finance, de l’assurance, de la santé ainsi que de l’agroalimentaire… 

Haber et Stornetta, les pionniers de la blockchain

La blockchain est née bien avant les cryptomonnaies. En 1991, deux scientifiques américains experts en cryptographie, Stuart Haber et W. Scott Stornetta cherchent un moyen de dater, d’ordonner et d’enregistrer automatiquement des fichiers numériques. Ils publient les résultats de leurs travaux dans une étude intitulée « Comment horodater un document numérique ? ». 

Satoshi Nakamoto s’est inspiré de leur ouvrage pour mettre au point le Bitcoin. Lorsqu’il envoie, en octobre 2008, un mail à ses contacts pour partager son projet de monnaie, il ne prononce pas encore le mot de blockchain. Reprenant l’expression de Haber et Stornetta, il parle de serveur d’horodatage. C’est Hal Finley qui emploie pour la première fois le terme de “block chain” (en deux mots) au cours d’une discussion en novembre 2008. Il se sert de l’expression pour désigner le registre distribué. Lui et le mystérieux Satoshi Nakamoto travaillent ensuite à développer la première mouture du protocole Bitcoin. 

Aujourd’hui, la recherche et les progrès de la blockchain se poursuivent. Grâce aux apports de la cryptographie, de l’informatique et des sciences économiques, de nouveaux protocoles voient le jour et les usages se multiplient.

Le fonctionnement de la chaîne de blocs

Pour comprendre comment fonctionne une blockchain, prenons l’exemple du bitcoin. Lorsqu’une transaction a lieu, par exemple quand A envoie à B un bitcoin, elle doit être inscrite dans la blockchain. Les ordinateurs du réseau enregistrent, dans leur exemplaire de la base de données, l’évènement et ses caractéristiques comme :

• l’identification de l’émetteur et du receveur ;
• la date et heure de l’échange ; 
• la valeur de la transaction ;

Pour sceller le bloc, on utilise une clé cryptographique. À l’aide de leur ordinateur, les mineurs, les membres de la communauté qui valident les blocs, résolvent un problème mathématique cryptographique complexe. On appelle cela le minage. Ils doivent transformer les informations contenues dans le bloc en un code qui correspond au protocole établi. Ce code, que l’on appelle empreinte ou hash, est ensuite vérifié par l’ensemble du groupe. Après avoir été validé, le hash du bloc est inséré dans le nouveau bloc. Il garantit la continuité de la chaîne et l’authenticité des renseignements. Si un seul des éléments du bloc est modifié, alors l’empreinte n’est plus valide. 

Le hash représente pour le mineur la Preuve de son travail (Proof of Work ou PoW). Le premier à trouver la bonne empreinte reçoit des bitcoins en récompense de la mise à disposition de sa puissance de calcul. Pour le bitcoin, la gratification est attribuée au premier à avoir découvert le hash. D’autres blockchains préfèrent privilégier la Preuve d’enjeu (Proof of Stake ou PoS). La personne qui emporte la récompense est choisie en fonction de divers critères comme la quantité de crypto-monnaies détenue, l’ancienneté de la participation ou le hasard. La blockchain Ethereum, qui a recours à la PoW, a prévu de passer à la PoS afin d’attribuer les récompenses de façon aléatoire avec sa mise à jour : Ethereum 2.0.

Au fil du temps, les énigmes à résoudre pour trouver l’empreinte sont devenues de plus en plus complexes et demandent une puissance de calcul de plus en plus importante. Dans le même temps, le nombre de mineurs a augmenté. Être le premier à obtenir le hash est donc bien plus compliqué aujourd’hui qu’au lancement du bitcoin. Mais le montant de la prime ne cesse de décroître. En 2009, le minage d’un bloc rapportait 50 BTC. En 2022, l’opération ne rapportait plus que 6,25 BTC. 

En 2140, pour la création du dernier bitcoin, la récompense ne sera que de 0,000 000 01 BTC ! Cette baisse est censée être compensée par la hausse du cours de la cryptomonnaie. Les 50 BTC de 2009 valaient 0,05 dollar. En juin 2022, 6,25 BTC équivalent à plus de 125 000 dollars !

Un réseau décentralisé et pseudonyme

Chaque blockchain a ses propres spécificités. Le contenu des blocs, l’empreinte ou le protocole de validation diffèrent d’un registre distribué à l’autre. Mais toutes les chaînes de blocs reposent sur les mêmes principes. 

Ce sont des réseaux de pair-à-pair (peer to peer ou P2P). Les nœuds (nodes) sont interconnectés et chacun contribue à l’écriture et à la sauvegarde des données. Chacun détient une copie de l’historique des transactions. Tout a lieu en temps quasi réel. Les opérations sont inscrites puis validées en quelques secondes grâce à la puissance de calcul des ordinateurs et au nombre de collaborateurs. En effet, la plupart des logiciels régissant les blockchains étant open source, n’importe qui peut, en théorie, participer.

L’innovation de la blockchain réside dans sa décentralisation. Il n’y a pas d’autorité centrale pour réguler ou contrôler les échanges. Tous les nœuds jouent le rôle d’un tiers de confiance. Lorsque vous commandez un virement bancaire depuis le site de votre banque, c’est elle qui se charge de vérifier que vous possédez les fonds, de les transférer et de noter le débit sur votre compte et le crédit sur celui du destinataire. Dans une blockchain, ce rôle est dévolu à l’ensemble des nœuds. 

Enfin, les blockchains reposent sur un système d’identification pseudonyme des personnes. Elles ne sont pas appelées par leur nom, mais ne sont pas anonymes pour autant. Chacune est identifiée par une adresse, appelée clé publique, que les autres utilisateurs peuvent consulter. Elle est générée par l’initiateur de l’opération grâce à une clé privée, qui demeure strictement confidentielle. La clé privée est un ensemble de chiffres, de lettres et de signes. Pour faciliter sa mémorisation, elle est présentée sous la forme d’une seed phrase : une liste de 12,18 ou 24 mots qui forment la clé de chiffrement. 

Le passage de la clé privée à l’adresse se fait grâce à des calculs cryptographiques à sens unique. Il est impossible de trouver la clé privée associée à une adresse. En revanche, depuis la clé privée, vous pouvez retrouver l’adresse. En plus de l’adresse, la transaction est validée par une signature électronique (ou hash). Générée à partir de la clé privée, elle est à usage unique et ne peut pas servir à nouveau. 

Les quatre types de blockchain

On distingue quatre types de blockchain :

• la blockchain publique ;
• la blockchain privée ;
• la blockchain hybride ;
• la blockchain de consortium. 

La blockchain publique est celle utilisée par Bitcoin et les autres crypto-monnaies. L’ensemble des données est public et le logiciel open source. Tout le monde peut parcourir le registre et n’importe qui, pourvu qu’il soit doté d’un ordinateur et d’une connexion Internet peut devenir un mineur. Dans cette blockchain, les nœuds ont tous autant de valeur, ils peuvent tous inscrire des transactions et les valider.

La blockchain privée emploie le système des blocs. Mais elle ne concerne qu’un nombre restreint d’utilisateurs, approuvés au préalable par un gestionnaire. Dans une blockchain privée, les nœuds n’ont pas tous la même valeur. Un tiers de confiance, désigné en amont, contrôle le réseau. Il vérifie et entérine les informations saisies. Ces configurations sont privilégiées par des sociétés ou des groupes d’entreprises qui souhaitent travailler ensemble tout en conservant un degré de confidentialité élevé. 

La blockchain hybride emprunte à la blockchain publique et à la blockchain privée. On qualifie de blockchain hybride une blockchain qui appartient à une entité (une banque, une entreprise) différente de celle qui peut la modifier. Un autre exemple de blockchain hybride consiste à sélectionner les nœuds ayant accès au registre, mais à tous les autoriser à prendre part à son écriture. 

La blockchain de consortium est elle aussi un mélange de blockchains publiques et de blockchains privées. Dans ce dispositif, la blockchain est ouverte à un nombre restreint d’utilisateurs. Mais, si dans une blockchain privée un seul participant valide les transactions, ce n’est pas le cas dans une blockchain à consortium. Plusieurs nœuds ont des pouvoirs équivalents et peuvent sceller les blocs. Ce système est souvent utilisé par les banques afin de garantir la fiabilité et le secret des échanges.

Transparence, sécurité et efficacité : les avantages de la blockchain

La transparence constitue l’une des valeurs fondamentales de la blockchain. Lorsqu’elle est publique, les datas sont ouvertes à tous et n’importe qui peut les lire, pour retrouver, par exemple, le montant ou la date d’un échange. En pratique, c’est un peu plus compliqué. Le contenu des blocs est crypté et vous devez passer par un explorateur de blocs pour le consulter. Mais, afin de favoriser l’accès aux données, la plupart des logiciels sont open source et peuvent être téléchargés gratuitement. 

La blockchain offre également un haut niveau de sécurité. Une fois que les informations sont inscrites sur un bloc et qu’il est ajouté aux autres, elles ne peuvent plus être modifiées. En effet, l’ensemble des nœuds disposent d’une copie vérifiée. Si un bloc est différent de celui de l’ensemble de la blockchain, il doit être remplacé par une version valide. Pour réviser un élément a posteriori, vous devez détenir plus de la moitié du réseau (51 %) et effectuer la même modification sur les différentes répliques du bloc concerné. Mais cette option, connue sous le nom d’attaque des 51 %, est peu probable compte tenu du nombre de nœuds et donc d’exemplaires du registre. Par exemple, Bitcoin comporte plus de 10 000 nœuds ! 

La sécurité de la blockchain repose en grande partie sur sa décentralisation. Grâce à elle, il est impossible de falsifier le réseau et l’absence de serveur central garantit la pérennité du système. Si l’un des nœuds est défaillant, les autres continuent tout de même de fonctionner. Il suffit d’un seul nœud actif pour que la blockchain perdure. D’un point de vue plus philosophique, la décentralisation donne l’opportunité d’envisager un autre mode d’échange de valeurs, sans autorité centrale : la finance décentralisée (DeFi). Lorsque Satoshi Nakamoto dévoile son projet de monnaie numérique, nous sommes en pleine crise financière des Subprimes. Avec le bitcoin, il souhaite rendre aux citoyens le contrôle sur leur argent, sans dépendre des banques ou des États. 

Dans une blockchain, les transactions sont instantanées ou presque. Les nœuds travaillent en permanence à écrire, authentifier et sauvegarder les blocs. Le temps de confirmation varie selon la capacité du réseau et le protocole de la blockchain. Si vous envoyez des unités d’Ether, le temps de confirmation est en moyenne de 15 secondes. Beaucoup plus rapide qu’un virement SEPA classique qui prend jusqu’à 48 heures…

En plus de faire gagner de précieuses minutes, la blockchain permet de faire des économies. L’automatisation des tâches et le peu d’intermédiaires réduisent le nombre d’acteurs à payer. Les seules personnes à rémunérer sont les mineurs, qui touchent une récompense pour leur contribution à l’écriture des blocs.

Des usages de plus en plus nombreux 

Impossible de parler de blockchain sans parler des monnaies virtuelles. Elles sont les premières à la mettre en pratique à grande échelle. Le Bitcoin, l’Ether, le Dogecoin ou encore le Polkadot… Tous les échanges sont enregistrés et archivés sur une blockchain. Elles ont contribué à améliorer le système et à résoudre les problèmes rencontrés.

Désormais, les cryptomonnaies ne sont plus les seules à recourir à la technologie de la blockchain. Le secteur bancaire s’y est rapidement converti pour enregistrer et certifier les transactions, dans un cadre privé. Mais l’utilisation de la blockchain ne se cantonne pas à la finance, la santé, l’énergie, l’agroalimentaire ou le divertissement… Les blocs sont dorénavant partout. 

Si vous avez acheté du linge de lit, des œufs ou des fruits dans la grande distribution, vous avez peut-être déjà utilisé la blockchain sans le savoir. Carrefour a apposé sur plus d’une centaine de produits un QR code. En le scannant, vous avez accès au cycle de vie de votre kilo d’orange : nom du producteur, adresse du champ, date de la récolte, résultats d’analyse… Toutes les informations auxquelles vous accédez sont stockées dans une chaîne de blocs. D’autres secteurs d’activité comme l’industrie pharmaceutique et le luxe s’intéressent à la capacité de la blockchain à conserver l’historique des évènements.

L’assurance s’empare de la blockchain pour automatiser l’indemnisation de ses clients. Elle s’appuie pour cela sur les smart contracts (contrats intelligents). Ces programmes informatiques, qui vont du plus simple au plus complexe, définissent les conditions qui engendrent un évènement. Les critères d’indemnisation, le montant de la compensation et tous les autres paramètres sont gérés sur la blockchain. Les demandes sont traitées automatiquement, sans intervention humaine.

Enfin, la blockchain s’invite dans le monde de l’art. En février 2021, l’artiste Beeple a vendu via la maison d’enchères Christie’s une œuvre digitale pour un prix de 58 millions d’euros. La blockchain a permis d’attester du caractère unique et authentique du tableau. Beaucoup moins cher, mais sur le même principe, vous pouvez acquérir des NFT (non fongible token ou jeton non fongible). Ces objets virtuels (image, vidéo, GIF…) sont pourvus d’une identité numérique, inscrite dans la blockchain. Elle joue le rôle d’un certificat d’authenticité et de titre de propriété. Si l’objet est dupliqué, son identité reste unique. 

Ce concept de la propriété réelle d’un objet virtuel s’applique maintenant dans les jeux vidéo. Dans un jeu vidéo traditionnel, les éléments (l’épée de Link dans Zelda, les outils dans Fortnite, le mobilier de votre maison dans Animal Crossing…) appartiennent au jeu. Avec la blockchain, vous devenez le propriétaire de certains articles. Vous pouvez les utiliser mais aussi les échanger contre des cryptomonnaies et ainsi gagner de l’argent. Cette nouvelle fonctionnalité incite les joueurs à créer de la valeur et à contribuer au développement du jeu. Dans Sandbox, chacun achète un terrain et l’agrémente selon ses goûts. Les membres de la communauté mettent en circulation leurs propres NFT. Ils peuvent ensuite les utiliser, les offrir ou les revendre à d’autres participants.