Les blockchains sont sécurisées grâce à divers mécanismes qui incluent des techniques cryptographiques avancées et des modèles mathématiques de comportement et de prise de décision. La technologie Blockchain est la structure sous-jacente de la plupart des systèmes de crypto-monnaie et c’est ce qui empêche la duplication ou la destruction de ce type de monnaie numérique.

L’utilisation de la technologie blockchain est également explorée dans d’autres contextes où l’immuabilité et la sécurité des données sont très précieuses. Quelques exemples incluent l’acte d’enregistrer et de suivre les dons caritatifs, les bases de données médicales et la gestion de la chaîne d’approvisionnement.

Cependant, la sécurité de la blockchain est loin d’être un sujet simple. Il est donc important de comprendre les concepts et mécanismes de base qui garantissent une protection solide à ces systèmes innovants.


Les concepts d’immuabilité et de consensus

Bien que de nombreuses fonctionnalités jouent un rôle dans la sécurité associée à la blockchain, deux des plus importantes sont les concepts de consensus et d’immuabilité. Le consensus fait référence à la capacité des nœuds d'un réseau blockchain distribué à s'entendre sur le véritable état du réseau et sur la validité des transactions. En règle générale, le processus permettant d’atteindre un consensus dépend des algorithmes dits de consensus.

L’immuabilité, quant à elle, fait référence à la capacité des blockchains à empêcher la modification des transactions déjà confirmées. Bien que ces transactions soient souvent liées au transfert de cryptomonnaies, elles peuvent également faire référence à l’enregistrement d’autres formes non monétaires de données numériques.

Combinés, le consensus et l’immuabilité fournissent le cadre de la sécurité des données dans les réseaux blockchain. Alors que les algorithmes de consensus garantissent que les règles du système sont respectées et que toutes les parties impliquées s'accordent sur l'état actuel du réseau, l'immuabilité garantit l'intégrité des données et des enregistrements de transactions une fois que la validité de chaque nouveau bloc de données est confirmée.


Le rôle de la cryptographie dans la sécurité de la blockchain

Les blockchains s'appuient fortement sur la cryptographie pour assurer la sécurité de leurs données. Dans ce contexte, les fonctions dites de hachage cryptographique revêtent une importance fondamentale. Le hachage est un processus par lequel un algorithme (fonction de hachage) reçoit une entrée de données de n'importe quelle taille et renvoie une sortie (hachage) qui contient une taille (ou longueur) prévisible et fixe.

Quelle que soit la taille de l'entrée, la sortie présentera toujours la même longueur. Mais si l’entrée change, la sortie sera complètement différente. Cependant, si l'entrée ne change pas, le hachage résultant sera toujours le même, quel que soit le nombre de fois que vous exécutez la fonction de hachage.

Au sein des blockchains, ces valeurs de sortie, appelées hachages, sont utilisées comme identifiants uniques pour les blocs de données. Le hachage de chaque bloc est généré par rapport au hachage du bloc précédent, et c'est ce qui crée une chaîne de blocs liés. Le hachage du bloc dépend des données contenues dans ce bloc, ce qui signifie que toute modification apportée aux données nécessiterait une modification du hachage du bloc.

Par conséquent, le hachage de chaque bloc est généré sur la base à la fois des données contenues dans ce bloc et du hachage du bloc précédent. Ces identifiants de hachage jouent un rôle majeur pour garantir la sécurité et l’immuabilité de la blockchain.

Le hachage est également exploité dans les algorithmes de consensus utilisés pour valider les transactions. Sur la blockchain Bitcoin, par exemple, l'algorithme Proof of Work (PoW) utilise une fonction de hachage appelée SHA-256. Comme son nom l'indique, SHA-256 prend la saisie de données et renvoie un hachage de 256 bits ou 64 caractères.

En plus de protéger les enregistrements de transactions sur les registres, la cryptographie joue également un rôle en garantissant la sécurité des portefeuilles utilisés pour stocker les unités de cryptomonnaie. Les clés publiques et privées appariées qui permettent respectivement aux utilisateurs de recevoir et d'envoyer des paiements sont créées grâce à l'utilisation d'une cryptographie asymétrique ou à clé publique. Les clés privées sont utilisées pour générer des signatures numériques pour les transactions, permettant d'authentifier la propriété des pièces envoyées.

Bien que les détails dépassent le cadre de cet article, la nature de la cryptographie asymétrique empêche toute personne autre que le détenteur de la clé privée d'accéder aux fonds stockés dans un portefeuille de crypto-monnaie, gardant ainsi ces fonds en sécurité jusqu'à ce que le propriétaire décide de les dépenser (tant que le privé la clé n’est pas partagée ou compromise).


Cryptoéconomie

Outre la cryptographie, un concept relativement nouveau appelé cryptoéconomie joue également un rôle dans le maintien de la sécurité des réseaux blockchain. Elle est liée à un domaine d'étude connu sous le nom de théorie des jeux, qui modélise mathématiquement la prise de décision par des acteurs rationnels dans des situations avec des règles et des récompenses prédéfinies. Alors que la théorie des jeux traditionnelle peut être largement appliquée à une gamme de cas, la cryptoéconomie modélise et décrit spécifiquement le comportement des nœuds sur les systèmes de blockchain distribués.

En bref, la cryptoéconomie est l’étude de l’économie au sein des protocoles blockchain et des résultats possibles que leur conception peut présenter en fonction du comportement de ses participants. La sécurité grâce à la cryptoéconomie repose sur l’idée selon laquelle les systèmes blockchain incitent davantage les nœuds à agir honnêtement plutôt qu’à adopter des comportements malveillants ou erronés. Une fois de plus, l’algorithme de consensus Proof of Work utilisé dans le minage de Bitcoin offre un bon exemple de cette structure d’incitation.

Lorsque Satoshi Nakamoto a créé le cadre du minage de Bitcoin, celui-ci a été intentionnellement conçu pour être un processus coûteux et gourmand en ressources. En raison de sa complexité et de ses exigences informatiques, le minage PoW implique un investissement considérable en temps et en argent, quels que soient l'endroit et l'identité du nœud de minage. Par conséquent, une telle structure dissuade fortement les activités malveillantes et incite fortement à une activité minière honnête. Les nœuds malhonnêtes ou inefficaces seront rapidement expulsés du réseau blockchain, tandis que les mineurs honnêtes et efficaces ont le potentiel d'obtenir des récompenses de bloc substantielles.

De même, cet équilibre entre risques et récompenses offre également une protection contre des attaques potentielles qui pourraient saper le consensus en plaçant le taux de hachage majoritaire d’un réseau blockchain entre les mains d’un seul groupe ou entité. De telles attaques, connues sous le nom d’attaques à 51 %, pourraient être extrêmement dommageables si elles étaient exécutées avec succès. En raison de la compétitivité du Proof of Work mining et de l’ampleur du réseau Bitcoin, la probabilité qu’un acteur malveillant prenne le contrôle d’une majorité de nœuds est extrêmement minime.

En outre, le coût en puissance de calcul nécessaire pour atteindre 51 % de contrôle sur un immense réseau de chaînes de blocs serait astronomique, ce qui dissuaderait immédiatement de réaliser un investissement aussi important pour une récompense potentielle relativement faible. Ce fait contribue à une caractéristique des blockchains connue sous le nom de tolérance aux pannes byzantine (BFT), qui est essentiellement la capacité d'un système distribué à continuer à fonctionner normalement même si certains nœuds sont compromis ou agissent de manière malveillante.

Tant que le coût de création d’une majorité de nœuds malveillants reste prohibitif et que de meilleures incitations existent pour une activité honnête, le système pourra prospérer sans perturbation significative. Il convient toutefois de noter que les petits réseaux blockchain sont certainement sensibles aux attaques majoritaires, car le taux de hachage total consacré à ces systèmes est considérablement inférieur à celui du Bitcoin.


Pensées finales

Grâce à l’utilisation combinée de la théorie des jeux et de la cryptographie, les blockchains sont capables d’atteindre des niveaux élevés de sécurité en tant que systèmes distribués. Toutefois, comme pour presque tous les systèmes, il est essentiel que ces deux domaines de connaissances soient correctement appliqués. Un équilibre judicieux entre décentralisation et sécurité est essentiel pour construire un réseau de crypto-monnaie fiable et efficace.

À mesure que les usages de la blockchain continuent d’évoluer, leurs systèmes de sécurité évolueront également afin de répondre aux besoins des différentes applications. Les blockchains privées actuellement développées pour les entreprises, par exemple, reposent beaucoup plus sur la sécurité via le contrôle d’accès que sur les mécanismes de la théorie des jeux (ou cryptoéconomie) indispensables à la sécurité de la plupart des blockchains publiques.