Comprendre en profondeur la blockchain : du concept à l'application

Qu’est-ce que la blockchain ?

Le concept de blockchain apparaît pour la première fois dans le livre blanc de Bitcoin de Satoshi Nakamoto. En termes simples, la blockchain est une nouvelle application intégrée de diverses technologies informatiques telles que le stockage distribué de données, la transmission peer-to-peer, les mécanismes de consensus, les algorithmes cryptographiques, etc. Essentiellement, c’est une base de données décentralisée.

En tant que technologie sous-jacente de Bitcoin, la blockchain est une chaîne de blocs de données liés par des méthodes cryptographiques. Chaque bloc contient des informations sur les transactions du réseau, utilisées pour vérifier la validité des informations et générer le prochain bloc.

Dans le livre blanc, Satoshi Nakamoto décrit cela comme : un serveur de timestamp qui effectue un hachage aléatoire des données existant sous forme de blocs, y ajoute un timestamp, puis le diffuse au réseau. Chaque nouveau timestamp incorpore le précédent dans son hachage, formant ainsi une chaîne. Cette conception garantit que des données spécifiques ont effectivement existé à un moment précis.

Cinq caractéristiques clés de la blockchain

La blockchain est composée d’un registre maintenu conjointement par des nœuds répartis dans le monde entier, avec les caractéristiques suivantes :

Décentralisation

La blockchain utilise le calcul et le stockage distribués, sans matériel ou gestion centralisée. Tous les nœuds du système ont des droits et obligations égaux, et les blocs de données sont maintenus par des nœuds ayant des fonctions de maintenance dans tout le système. Cette architecture permet d’éviter efficacement les points de défaillance unique et la concentration du pouvoir.

Anonymat

Les transactions et identités sur le réseau sont anonymes, les deux parties n’ont pas besoin de révéler leur identité réelle. Parce que l’échange de données entre nœuds suit un algorithme fixe, tout le processus est sans confiance — les règles du programme blockchain jugent automatiquement de la validité des activités.

Immuabilité de l’information

Une fois qu’une transaction est vérifiée et ajoutée à la blockchain, elle est stockée de façon permanente. À moins de contrôler plus de 51 % des nœuds du système, toute modification des données sur un seul nœud est invalide. Cela garantit une stabilité et une fiabilité extrêmes des données de la blockchain.

Ouverture

Le système blockchain est hautement ouvert. En dehors des informations privées des parties à la transaction qui sont cryptées, les données de la blockchain sont publiques. Tout le monde peut consulter les données de la blockchain via une interface ouverte et développer des applications associées, assurant la transparence du système entier.

Autonomie

La blockchain utilise des algorithmes de consensus permettant à tous les nœuds d’échanger des données en toute sécurité dans un environnement sans confiance. Cela transforme la confiance en “humain” en confiance envers “la machine”, et aucune intervention humaine ne peut modifier les règles du système.

Quatre technologies clés de la blockchain

Les piliers technologiques des systèmes blockchain modernes comprennent :

Registre distribué

C’est la partie la plus attrayante de la blockchain, représentant son principe de décentralisation. Le registre distribué est en fait une base de données accessible, partageable et dispersée sur chaque nœud. Cette conception empêche la malveillance des comptables et évite la perte de toutes les données en cas de défaillance d’un seul nœud.

Mécanisme de consensus

Considéré comme l’âme de la blockchain, il sert à résoudre la question de comment plusieurs parties peuvent parvenir à un accord dans un réseau. Le mécanisme de consensus est un ensemble de règles précises qui déterminent la façon dont chaque participant traite les données et qui obtient finalement le droit de tenir la comptabilité. Les mécanismes les plus courants sont la preuve de travail (PoW) et la preuve d’enjeu (PoS), chacun ayant ses avantages et inconvénients. La recherche de mécanismes de consensus plus optimisés est en cours.

Cryptographie

La blockchain applique diverses techniques cryptographiques, notamment les algorithmes de hachage, les clés publiques/privées, les signatures numériques, pour assurer la sécurité des données du système. La cryptographie prouve la propriété des données, permettant de vérifier l’identité et la propriété des actifs sur le réseau.

Contrats intelligents

Les contrats intelligents codent les conditions d’un protocole, et sont exécutés automatiquement par un programme. Les données dans la blockchain peuvent être appelées via des contrats intelligents, permettant des transactions fiables sans tiers. Ces transactions sont traçables et irréversibles, jouant principalement un rôle dans l’exécution des données et des applications.

Outre ces quatre technologies, la blockchain implique également des disciplines telles que les mathématiques, l’économie, l’informatique, etc., qui construisent ensemble cet écosystème technologique.

Principales applications de la blockchain : Bitcoin, Ethereum, etc.

Aujourd’hui, la technologie blockchain est devenue la base de nombreuses cryptomonnaies. Bitcoin, en tant que première application réussie, ainsi que Ethereum, Litecoin, Dogecoin, etc., utilisent toutes la technologie blockchain. Différents projets peuvent utiliser différents mécanismes de consensus — certains emploient la preuve de travail (PoW), d’autres la preuve d’enjeu (PoS), illustrant la flexibilité de la technologie blockchain.

Trois principaux types de blockchain

Selon le degré d’ouverture des nœuds, le marché distingue principalement trois types de blockchain :

Chaîne publique

La chaîne publique est totalement ouverte. N’importe qui dans le monde peut lire, envoyer des transactions, et celles-ci peuvent être confirmées efficacement. Les utilisateurs peuvent rejoindre ou quitter le réseau à tout moment sans autorisation. Les données du réseau sont enregistrées par tous les participants, avec la décentralisation la plus forte. La technologie sous-jacente de Bitcoin, Ethereum et la majorité des actifs cryptographiques utilise une chaîne publique.

Chaîne privée

La chaîne privée est l’opposé de la chaîne publique, entièrement privée. Les droits d’écriture sont détenus par une seule organisation, et tous les nœuds participants sont strictement contrôlés, ouverts uniquement à des individus répondant à certains critères. Si la chaîne publique est un registre public, la chaîne privée est un registre réservé à une personne ou une entreprise. La chaîne privée a un nombre limité de nœuds, est facile à contrôler, et offre une efficacité maximale mais une décentralisation faible. Elle est adaptée à la gestion et à l’audit des données pour les institutions financières, gouvernements, grandes entreprises.

Chaîne d’alliance

La chaîne d’alliance se situe entre les deux, gérée conjointement par plusieurs organisations ou institutions. Chaque organisation contrôle un ou plusieurs nœuds, enregistrant ensemble les transactions. Seules ces organisations participantes peuvent lire, écrire ou échanger des données sur la chaîne. La décentralisation y est modérée, avec un mode multi-centre, plus efficace que la chaîne publique mais moins que la chaîne privée. Parmi les plateformes représentatives figurent Hyperledger, BSN, R3, EEA (Enterprise Ethereum Alliance), etc.

Conclusion

Les différents types de blockchain répondent à des besoins variés — certains scénarios nécessitent plus de sécurité, d’autres une meilleure efficacité. Grâce à cette flexibilité, la technologie blockchain montre le potentiel d’application du “blockchain+” dans divers secteurs, et de nouveaux types de blockchain pourraient encore voir le jour à l’avenir.