La Blockchain – Prélude

En 2016, dans son « Hype Cycle for Emerging Technologies » (le cycle de battage publicitaire des technologies émergentes), le groupe Gartner a identifié trois tendances clés : l’une d’elles est la « Révolution des Plateformes ». Il semblerait qu’aujourd’hui, ces technologies aient le potentiel de changer la donne dans la gestion des écosystèmes d’affaires. L’une des clés technologiques identifiée dans ce paradigme est la Blockchain.

Mais tout d’abord un peu d’histoire :

L’histoire de la Blockchain commence avec la célèbre crypto-monnaie : le bitcoin. En 2008, une personne inconnue nommée « Satoshi Nakamoto » a conçu le Bitcoin (avec une majuscule : le protocole; avec une minuscule : la crypto-monnaie) dans un livre blanc intitulé « Le Bitcoin : un système de paiement électronique P2P » et a exhorté quelques pairs à se joindre à l’initiative, via la liste de diffusion de cryptographie metzdowd.com. En janvier 2009, Satoshi a écrit et publié une version de référence : « Bitcoin Core ».

Si au départ, il a activement participé aux améliorations, il a ensuite confié le code source à Gavin Anderson et s’est mis hors-jeu dès le second semestre 2010. Satoshi n’a jamais divulgué son identité, ni monnayé son invention – il est estimé qu’il détient environ 1 million de BTC répartis sur de nombreux comptes.

Les décisions concernant le Bitcoin reviennent désormais à la Communauté des core développeurs. Bien que cette communauté essaie de faire avancer le bitcoin face aux challenges de ces dernières années et une compétition toujours plus rude, d’autres communautés émergent et tentent de contrebalancer ce pouvoir.

Valeur moyenne du marché en dollars au travers des échanges en bitcoin (source : blockchain.info)

Valeur moyenne du marché du bitcoin en dollars  (source : blockchain.info)

Initialement décrié par les gouvernements et les institutions bancaires, le Bitcoin a étonnamment réussi. Les incidents tel que l’utilisation du Bitcoin pour gérer « Silk Road » (le service caché du darknet Tor), démantelé fin 2013, n’ont pas dissuadé ses partisans. La devise s’est appréciée plus de 900 fois en 6 ans. Au moment de la rédaction de cet article,  la capitalisation boursière a atteint 18 milliards dUSD, les transactions quotidiennes valent $200 millions et il est évalué à près de $1100Comme prévu à l’origine par le mouvement des années 90 CypherPunk, le bitcoin et d’autres crypto-monnaies (plus de 700) ont démontré leur capacité à créer une économie inclusive pour les 2 milliards de personnes exclues du système bancaire.

Malgré son succès, le plus grand potentiel du Bitcoin se situe bien au-delà des paiements utilisant des crypto-monnaies. Il provient de la technologie de base construite par Satoshi pour gérer le Bitcoin – la Blockchain.

Qu’est-ce que la Blockchain et comment fonctionne-t-elle ?

Dans sa forme la plus simple, la Blockchain peut être considérée comme une base de données partagée. La technologie de la Blockchain permet une gestion sécurisée d’un registre public (base de données de transactions « append-only »), où les transactions sont vérifiées et stockées dans un réseau de nœuds « Peer-to-Peer » qui fait fonctionner une plateforme informatique distribuée.

Décomposons le fonctionnement de la Blockchain, grâce à un cas de paiement avec le bitcoin :

  1. Imaginons qu’Alice doive à Bob 1 BTC pour un service qu’elle a acheté. Elle utilise un portefeuille bitcoin, comme Unocoin, pour effectuer le transfert.
  2. Pour configurer ce transfert, Alice a besoin de sa propre clé privée et de la clé publique de Bob sur le réseau Bitcoin.
  3. Elle déclenche la transaction de 1 BTC vers la clé publique de Bob.

Les étapes décrites ci-dessus sont toutes exécutées en dehors de la chaîne, sur un portefeuille mobile par exemple. Après quoi, la Blockchain entre en action, et les étapes ci-dessous sont exécutées sur le réseau « Peer-to-Peer » (P2P).

  • La transaction déclenchée par Alice est diffusée sur le réseau P2P où les nœuds – appelés mineurs sur le réseau Bitcoin – sont à l’écoute.
  • Chaque mineur capte autant de transactions courantes que possible et fait la course pour être le premier à générer un bloc de transactions. L’acte de générer un bloc est un processus en 3 étapes :
    1. Vérifier la validité de la transaction, c’est-à-dire que le compte derrière la clé privée (dans ce cas, le compte d’Alice) dispose de fonds suffisants.
    2. Décomposer toutes les transactions dans un « Merkle Tree », un arbre de hachage binaire.
    3. Résoudre un casse-tête cryptographique pour créer le hachage d’un en-tête de bloc, un identifiant unique du bloc.

Ce protocole de création d’un bloc est appelé « Proof-of-Work » (PoW) et c’est un système de validation par preuve de travail utilisé par la Blockchain du Bitcoin. D’autres plateformes de la Blockchain peuvent utiliser des protocoles tels que « Proof-of-Stake » (Preuve d’Enjeu), « Practical Byzantine Fault Tolerant » (le Problème des Généraux Byzantins) etc.

  • Après avoir créé un bloc, le mineur le relie au bloc précédent (d’où le nom « Blockchain ») et redirige la Chaîne de Blocs résultante vers le réseau P2P.
  • Les autres nœuds doivent maintenant s’entendre sur la validité de ce nouveau bloc. Vu la nature des algorithmes de hachage, le processus de validation est plus facile. Les nœuds valident également la transaction pour s’assurer qu’il n’y a pas eu de double-dépense.
  • Les mineurs expriment leur accord en ajoutant de nouveaux blocs à la Blockchain qu’ils ont retenue. Quand une transaction est ajoutée à un bloc dans la Blockchain la plus longue, elle est considérée comme confirmée. Le mineur dont le bloc est accepté reçoit une récompense (dans le cas du Bitcoin, la récompense est actuellement de 12,5 BTC).

Sur la Blockchain du Bitcoin, le processus entre le déclenchement et la confirmation dure environ 10 minutes. Pour s’assurer que le bloc ne sera pas « orphelin », il est conseillé à Bob d’attendre le rajout de 5 blocs supplémentaires après celui qui contient sa transaction dans la Blockchain. Par conséquent, il faut 60 minutes pour une confirmation irrévocable, autrement dit un « Règlement de Paiement ».

D’autres plateformes Blockchain peuvent nécessiter moins de temps et moins de confirmations en fonction de leurs protocoles de consensus.

L’activité sur le réseau maintenant terminée, l’action reprend dans le portefeuille mobile d’Alice et de Bob : Le portefeuille détecte que la transaction a été enregistrée dans la Blockchain et affiche la confirmation à Alice et à Bob.

Fonctionnement de la blockchain dans le cas d'un paiement uniques

Fonctionnement de la blockchain dans le cas d’un paiement unique

Maintenant que nous connaissons les paiements numériques depuis de nombreuses années, nous pourrions remettre en question les avantages du scénario de paiement relaté ci-dessus.

En outre, nous pourrions nous poser une question évidente à ce stade : pourquoi adopter un processus de confirmation de transaction relativement complexe, lorsque les systèmes de gestion de données ont fait leurs preuves dans la comptabilisation des transactions ?

Voici comment une Blockchain publique (une Blockchain ouverte à la participation de tous – mineurs ou utilisateurs) comme Bitcoin se démarque dans les transactions numériques ordinaires et les bases de données.

Les bénéfices d’une transaction en crypto-monnaie par rapport à un transfert de fonds électronique

Pendant la crise financière de 2008, la plus grande depuis la Grande Dépression, le Bitcoin a démontré que les institutions financières ne détenaient plus le monopole de la confiance.

Lorsque deux personnes effectuent une transaction en espèces, la confiance est absolue. Remettre un billet de 100$ à quelqu’un assure un transfert instantané de l’argent, et la transaction elle-même ne peut jamais être contestée. De plus, il n’y a pas besoin d’un intermédiaire pour valider cette transaction qui en elle-même résiste à toute censure des autorités centrales.

Une crypto-monnaie comme le bitcoin offre les mêmes avantages qu’une transaction en espèces, mais avec la commodité du numérique, c’est-à-dire l’option d’un transfert effectué entre des personnes qui ne sont pas physiquement au même endroit, et sans obligation de transporter de l’argent. Celui-ci étant frappé par cryptographie, il exclut donc totalement la nécessité d’une autorité de contrôle centrale.

Les bénéfices d’une transaction en crypto-monnaie par rapport à une base de données centralisée

Sécurité : Bien qu’aucun système ne puisse prétendre être sécurisé à 100%, la Blockchain publique en est assez proche, grâce surtout à des preuves mathématiques.

1- La séquence des blocs, et donc la Blockchain, est inviolable :

lockCe concept peut être expliqué de façon simple à l’aide d’une comparaison proposée sur bitsonblocks.net – vous pouvez facilement déchirer la page n°40 d’un livre et la remplacer par une autre. Mais imaginez que chaque page soit reliée à la précédente d’une manière unique. Changer une page nécessiterait de changer la suivante, et changer la suivante nécessiterait de changer la suivante, et ainsi de suite. C’est le type de « liaison » que le hachage d’un en-tête de bloc fournit grâce à ses propriétés cryptographiques. Comme la réécriture de la chaîne entière dans le protocole PoW nécessite une quantité énorme de puissance de hachage (pour mettre les choses en perspective, les mineurs Bitcoin effectuent actuellement 450 000 trillions de calculs par seconde) ainsi que la capacité à dépasser tous les autres mineurs actifs au même moment, il est presque impossible d’altérer la séquence des blocs. Comme l’a dit Satoshi : « Tant que les nœuds contrôlent la majorité de la puissance du processeur et ne coopèrent pas pour attaquer le réseau, ils vont générer la chaîne la plus longue et devancer les attaquants. »

2- Le bloc, et donc l’enregistrement des transactions, est immuable :

Les transactions sont organisées sous la forme d’arbres de Merkle dans un bloc, où chaque nœud de l’arbre est un hachage des deux nœuds en dessous et ainsi de suite, jusqu’au nœud racine. L’en-tête de bloc est un facteur de la racine de Merkel. Toute tentative de mutation d’une transaction dans un bloc entraînera une modification des nœuds au-dessus, puis de l’en-tête de bloc. Rappelez-vous que le nœud suivant contient un pointeur vers cet en-tête de bloc. Cet effet de cascade déclenche la condition n°1 énoncée ci-dessus, rendant ainsi toute modification visible et invalidante pour la chaîne.

3- La Blockchain est beaucoup moins susceptible d’être piratée qu’une base de données centralisée :

Une base de données centralisée contenant des données sensibles est du véritable pain béni pour les pirates informatiques. Étant donné qu’il y a un petit nombre d’instances à des emplacements fixes, les pirates peuvent trouver des moyens de percer les systèmes. La base de données de la Blockchain est partagée par tous les nœuds participants – très nombreux dans une Blockchain publique tel que le Bitcoin. La possibilité de localiser une majorité de nœuds et de les pirater simultanément pour altérer l’historique du registre est minime.

En résumé, la Blockchain publique offre une désintermédiation et une fiabilité qu’aucun autre système ne peut garantir.

Une réflexion sur “La Blockchain – Prélude

  1. Merci Seema pour l’article 🙂
    Petite erreur dans l’article : la capitalisation btc a atteint 19.6 Milliards au lieu de 200 Millions (et +200 Millions pour les transactions quotidiennes)

    « 3. La Blockchain est beaucoup moins susceptible d’être piratée qu’une base de données centralisée » ici on parle de données sensibles alors que tout le contenu est transparent et consultable par tout le monde !
    Ce qui est sensible ici c’est l’intégrité et pas la donnée en elle même, et pour changer quelque chose dans le blockchain et le faire vérifier, il faut une attaque 51%. ce qui est quasi irréalisable (comme l’explique les 2 points d’avant). [ou s’ils trouvent un algorithme quantique :p]

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