La blockchain est sécurisée par une variété de mécanismes qui incluent des techniques de cryptage avancées, des théories de changement de comportement mathématique et des mécanismes de prise de décision. La technologie blockchain est l'infrastructure de la plupart des systèmes de monnaies numériques et empêche ce type de monnaie numérique d'être dupliqué ou détruit.

Des méthodes pour utiliser la technologie blockchain dans d'autres contextes où la permanence des données et la sécurité sont très précieuses sont également actuellement explorées. Quelques exemples incluent l'enregistrement et le suivi des dons caritatifs, des bases de données médicales et la gestion de la chaîne d'approvisionnement.

Cependant, la sécurité de la blockchain n'est pas un sujet simple. Il est donc important de comprendre les concepts fondamentaux et les mécanismes qui offrent une protection solide à ces systèmes innovants.


Concepts de permanence (immutabilité) et de consensus

Bien que de nombreuses caractéristiques soient liées à la sécurité de la blockchain, les plus importantes sont le consensus (accord) et la permanence (immutabilité). Le consensus fait référence à la capacité des nœuds au sein d'un réseau blockchain distribué à s'accorder sur l'état réel du réseau et sur la validité des transactions. En général, le processus d'atteinte du consensus repose sur ce que l'on appelle des algorithmes de consensus.

D'autre part, le terme permanence fait référence à la capacité de la blockchain à empêcher la modification des transactions déjà confirmées. Bien que ces transactions concernent principalement le transfert de monnaies numériques, elles peuvent également faire référence à des enregistrements d'autres formes de données numériques non monétaires.

Le consensus et la permanence fournissent ensemble un cadre pour la sécurité des données dans les réseaux blockchain. Alors que les algorithmes de consensus (accord) garantissent que les règles du système sont respectées et que toutes les parties concernées s'accordent sur l'état actuel du réseau, la permanence assure l'intégrité des données et des enregistrements des transactions après avoir vérifié la validité de chaque nouvel ensemble de données.


Le rôle du cryptage dans la sécurité de la blockchain

Les réseaux blockchain s'appuient fortement sur le cryptage pour assurer la sécurité de leurs données. L'une des fonctions importantes du cryptage dans ce contexte est la fonction de hachage. Le hachage est un processus par lequel un algorithme connu sous le nom de fonction de hachage reçoit des entrées de données (de n'importe quelle taille) et renvoie des sorties spécifiques contenant une valeur de longueur fixe.

Indépendamment de la taille des entrées, les sorties apparaîtront toujours de la même longueur. Si les entrées changent, les sorties changent complètement, mais si les entrées ne changent pas, le hachage résultant restera toujours constant, peu importe combien de fois vous exécutez la fonction de hachage.

Dans la blockchain, ces valeurs de sortie connues sous le nom de hachage sont utilisées comme identifiants uniques pour les blocs de données. Un hachage de chaque bloc est lié au hachage du bloc précédent. C'est ce qui relie les blocs ensemble et forme une chaîne de blocs (la blockchain). De plus, le hachage d'un bloc dépend des données contenues dans ce bloc, ce qui signifie que toute modification apportée aux données nécessite un changement dans le hachage du bloc.

Ainsi, un hachage de chaque bloc est créé en fonction des données présentes dans ce bloc et du hachage du bloc précédent. Ces identifiants de hachage jouent un rôle clé dans l'assurance de la sécurité et de la permanence de la blockchain.

Le hachage est également utilisé dans les algorithmes de consensus utilisés pour vérifier l'authenticité des transactions. Par exemple, dans la blockchain de Bitcoin, l'algorithme de preuve de travail (PoW) utilisé pour atteindre le consensus et miner de nouvelles monnaies utilise une fonction de hachage appelée SHA-256. SHA-256 prend des entrées de données et renvoie un hachage de 256 bits ou 64 caractères, comme l'indique son nom. En plus de fournir une protection pour les enregistrements des transactions dans les livres de comptes, le cryptage joue également un rôle dans la sécurité des portefeuilles utilisés pour stocker des unités de monnaies numériques. Des clés publiques et privées sont générées, permettant aux utilisateurs de recevoir et d'envoyer des paiements respectivement, grâce à l'utilisation du cryptage asymétrique ou du cryptage à clé publique. Les clés privées sont utilisées pour créer des signatures numériques pour les transactions, permettant ainsi l'authentification de la propriété des monnaies envoyées.

Bien que les détails soient hors du champ de cet article, la nature du cryptage asymétrique empêche quiconque, sauf le propriétaire de la clé privée, d'accéder aux fonds stockés dans un portefeuille de monnaie numérique, maintenant ainsi ces fonds en sécurité jusqu'à ce que le propriétaire décide de les dépenser (tant que la clé privée n'est pas partagée ou compromise).


L'économie numérique (Cryptoeconomics)

En plus de la cryptographie, un concept relativement nouveau connu sous le nom d'économie numérique (cryptoeconomics) joue un rôle dans le maintien de la sécurité des réseaux blockchain. Il est lié à un domaine d'étude connu sous le nom de théorie des jeux, qui modélise mathématiquement la prise de décision par des agents rationnels dans des situations avec des règles et des récompenses prédéfinies. Alors que la théorie des jeux traditionnelle peut être appliquée à un large éventail de cas, la cryptoeconomics définit et décrit le comportement des nœuds sur des systèmes blockchain distribués.

En résumé, la cryptoeconomics est l'étude des économies au sein des protocoles de réseau blockchain et des résultats potentiels que leur conception peut offrir en fonction du comportement des participants. La sécurité par la cryptoeconomics repose sur l'idée que les systèmes blockchain fournissent des incitations plus importantes aux nœuds pour agir honnêtement plutôt que d'essayer d'adopter des comportements malveillants ou frauduleux.

Encore une fois, l'algorithme de consensus de preuve de travail (Proof of Work / PoW) utilisé dans le minage de Bitcoin fournit un bon exemple de cette structure incitative.

Lorsque Satoshi Nakamoto a créé le cadre pour le minage de Bitcoin, il a été intentionnellement conçu pour être un processus coûteux et intensif en ressources. En raison de sa complexité et de ses exigences computationnelles, le minage utilisé dans l'algorithme de preuve de travail implique un investissement important en argent et en temps, peu importe où et qui mine les nœuds. Par conséquent, une telle structure crée une barrière solide contre l'activité malveillante et de grandes incitations pour une activité de minage honnête. Les nœuds insuffisants ou inefficaces sont rapidement expulsés du réseau blockchain, tandis qu'un mineur actif et efficace a la possibilité de recevoir de grandes récompenses de bloc.

De même, cet équilibre entre risques et récompenses offre également une protection contre les attaques potentielles que le consensus peut subir lorsque le taux de hachage majoritaire d'un réseau blockchain est entre les mains d'un seul groupe ou entité. De telles attaques, connues sous le nom d'attaques de 51 %, peuvent être extrêmement destructrices si elles sont menées avec succès. Étant donné la compétitivité dans un système de minage basé sur l'algorithme de preuve de travail et la taille du réseau Bitcoin, la probabilité qu'un acteur malveillant contrôle la majorité des nœuds est extrêmement faible.

De plus, le coût dans le domaine de l'informatique nécessaire pour mener à bien une attaque réussie de 51 % sur un réseau de la taille du réseau Bitcoin serait astronomique. Cela rend l'incitation à mener une telle attaque très faible par rapport à l'énorme investissement qu'elle nécessite.

Ce fait, connu sous le nom de problème byzantin (BFT), contribue aux caractéristiques de la blockchain. Il s'agit essentiellement de la capacité d'un système distribué à continuer à fonctionner normalement même si certaines de ses nœuds sont menacés ou agissent de manière malveillante.

Tant que le coût de création d'une majorité de nœuds malveillants reste élevé et qu'il existe de meilleures incitations pour des activités honnêtes, le système pourra prospérer sans subir de défaillance majeure. Cependant, il convient de noter que les réseaux blockchain plus petits sont certainement vulnérables à une attaque majoritaire (attaque de 51 %) car le taux de hachage total alloué à ces systèmes est bien inférieur à celui de Bitcoin.


Pensées finales

Les systèmes de blockchain peuvent atteindre des niveaux élevés de sécurité en tant que systèmes distribués grâce à l'utilisation conjointe de la théorie des jeux et du cryptage. Comme c'est le cas avec presque tous les systèmes, il est important d'appliquer correctement ces deux domaines de connaissance. L'équilibre délicat entre décentralisation et sécurité est vital pour construire un réseau de monnaies numériques fiable et efficace.

À mesure que l'utilisation de la blockchain continue d'évoluer, leurs systèmes de sécurité changeront également pour répondre aux besoins de diverses applications. Par exemple, les systèmes de blockchain privés actuellement développés pour les entreprises reposent davantage sur la sécurité par le contrôle d'accès que sur les mécanismes de théorie des jeux (ou cryptoeconomics) qui sont essentiels à l'intégrité de la plupart des blockchains publiques.