Qu’est-ce que la technologie Blockchain ? Guide définitif

Chapitres

1. Blockchain 101

2. Comment fonctionne la blockchain ?

3. A quoi sert la blockchain ?

Chapitre 1 - Blockchain 101

Contenu

• Qu’est-ce que la blockchain ?

• Comment les blocs sont-ils connectés ?

• Blockchains et décentralisation

• Le problème des généraux byzantins

• Pourquoi les blockchains doivent-elles être décentralisées ?

• Qu’est-ce que le réseau peer-to-peer ?

• Que sont les nœuds sur une blockchain ?

• Blockchains publiques ou publiques privé

• Comment fonctionnent les transactions ?

• Comment effectuer des transactions Bitcoin

  • Comment retirer des bitcoins de Binance

  • Comment envoyer des bitcoins de Trust Wallet vers Electrum

• Qui a inventé la technologie blockchain ?

• Avantages et inconvénients de la technologie blockchain

  • Avantages

  • Contre

Qu’est-ce que la blockchain ?

Une blockchain est un type particulier de base de données. Vous connaissez peut-être le terme technologie de grand livre distribué (DLT) – qui fait dans la plupart des cas référence à la même chose.

Une blockchain possède certaines propriétés uniques. Il existe des règles sur la manière dont les données peuvent être ajoutées, et une fois stockées, il est pratiquement impossible de les modifier ou de les supprimer.

Les données sont ajoutées au fil du temps dans des structures appelées blocs. Chaque bloc s'appuie sur le précédent et comprend des informations liées au précédent. En regardant le bloc le plus mis à jour, nous pouvons vérifier s'il a réellement été créé après le dernier. Par conséquent, si nous continuons à « remonter dans la chaîne », nous atteindrons le premier bloc – connu sous le nom de bloc Genesis.

Faisons une analogie. Supposons que vous ayez une feuille de calcul à deux colonnes. Dans la première cellule de la première ligne, vous placez les données que vous souhaitez stocker.

Les données de la première cellule sont converties en un identifiant à deux lettres, qui sera utilisé dans le cadre de l'entrée suivante. Dans cet exemple, l'identifiant à deux lettres, KP, doit être utilisé pour remplir la cellule suivante de la deuxième ligne (defKP). Autrement dit, si vous modifiez la première entrée/données d'entrée (abcAA), vous recevrez une combinaison différente de lettres dans toutes les autres cellules.

Base de données où chaque entrée est liée à la précédente.

En regardant la ligne 4, notre identifiant le plus récent est TH. Comme nous l'avons mentionné, vous ne pouvez pas revenir en arrière et supprimer ou supprimer des entrées. En effet, il serait facile pour tout utilisateur de remarquer que cela a été fait et d'ignorer simplement votre tentative de modification.

Supposons que vous modifiiez les données dans la première cellule - vous obtiendriez un identifiant différent, c'est-à-dire que votre deuxième bloc aurait des données différentes, ce qui entraînerait un identifiant différent dans la ligne 2 et ainsi de suite. Essentiellement, le TH est le produit de toutes les informations qui le précèdent.

Comment les blocs sont-ils connectés ?

Ce dont nous avons discuté ci-dessus – avec nos identifiants à deux lettres – est une analogie simplifiée de la façon dont une blockchain utilise les fonctions de hachage. Le hachage est la « colle » qui maintient les blocs ensemble. Les fonctions de hachage rassemblent des données de n'importe quelle taille et les soumettent à une fonction mathématique pour produire une sortie (un hachage) qui a toujours la même longueur.

Les hachages utilisés dans les blockchains sont intéressants car les chances que vous trouviez deux éléments de données donnant exactement le même résultat sont astronomiquement faibles. Tout comme nos identifiants, toute légère modification des données d’entrée donnera un résultat totalement différent.

Prenons un exemple en utilisant la fonction SHA256, largement utilisée pour Bitcoin. Comme vous pouvez le constater, même changer de casse suffit à brouiller complètement la sortie.

Le fait qu’il n’existe aucune collision SHA256 connue (c’est-à-dire deux entrées différentes nous donnant le même résultat) est extrêmement précieux dans le contexte des blockchains. Cela signifie qu'en incluant son hachage, chaque bloc peut pointer vers le précédent et toute tentative de modification d'anciens blocs devient immédiatement visible sur le réseau.

Chaque bloc contient une empreinte digitale du précédent.

Blockchains et décentralisation

Nous expliquons la structure de base d'une blockchain. Mais lorsque vous entendez des gens parler de la technologie blockchain, ils ne parlent probablement pas seulement de la base de données, mais aussi des écosystèmes construits autour des blockchains.

En tant que structures de données indépendantes, les blockchains ne seront véritablement utiles que dans des applications spécifiques. Les choses deviennent plus intéressantes lorsque nous utilisons les blockchains comme outils permettant à des inconnus de se coordonner les uns avec les autres. Combinée à d’autres technologies et à la théorie des jeux, une blockchain peut agir comme un grand livre/enregistrement distribué, qui n’est contrôlé par personne.

Cela signifie que personne n’a le pouvoir de modifier les entrées en ignorant les règles du système (nous en saurons bientôt plus sur les règles). On peut donc dire que le grand livre appartient à tout le monde simultanément : les participants parviennent à un accord à ce sujet à tout moment.

Le problème des généraux byzantins

Le soi-disant problème des généraux byzantins constitue un véritable défi pour un système comme celui décrit ci-dessus. Conçu dans les années 1980, il décrit un dilemme dans lequel des participants isolés doivent communiquer pour coordonner leurs actions. Le dilemme spécifique implique un groupe de généraux d’une armée assiégeant une ville, décidant de mener ou non l’attaque. Les généraux ne peuvent communiquer que via un messager.

Chacun des généraux doit prendre la décision d'attaquer ou de battre en retraite. Peu importe qu'ils attaquent ou battent en retraite tant que tous les généraux sont d'accord sur une décision commune. S’ils décident d’attaquer, ils ne réussiront que s’ils le font en même temps. Alors, comment pouvons-nous garantir cela ?

Bien entendu, ils peuvent communiquer via Messenger. Mais que se passe-t-il si le messager est intercepté par un message disant « nous attaquerons à l’aube » et que ce message est remplacé par « nous attaquerons ce soir » ? Que se passe-t-il si l'un des généraux est malveillant et trompe intentionnellement les autres pour assurer leur défaite ?

Tous les généraux réussissent en attaquant en même temps (à gauche). Si un général bat en retraite, ceux qui ont attaqué seront vaincus (à droite).

Nous avons besoin d’une stratégie permettant de parvenir à un consensus, même en cas de participants malveillants ou de messages interceptés. Pour une base de données, ne pas parvenir à un consensus n’est pas une situation de vie ou de mort, comme dans le cas de généraux attaquant une ville sans l’aide de renforts, mais le même principe reste vrai. S’il n’y a personne pour superviser la blockchain et fournir aux utilisateurs les informations « correctes », ils doivent pouvoir communiquer entre eux.

Pour surmonter le point de défaillance potentiel d’un (ou de plusieurs) utilisateur(s), les mécanismes de blockchain doivent être soigneusement conçus pour résister à ces revers. Un système présentant cette résistance est appelé byzantin tolérant aux pannes. Comme nous le verrons bientôt, des algorithmes de consensus sont utilisés pour faire respecter des règles strictes.

Pourquoi les blockchains doivent-elles être décentralisées ?

Bien sûr, vous pouvez exploiter vous-même une blockchain. Mais vous vous retrouveriez avec une base de données désorganisée si nous la comparons à d’autres alternatives plus adaptées. Le véritable potentiel d’une blockchain peut être exploré dans un environnement décentralisé, c’est-à-dire où tous les utilisateurs sont égaux. De cette façon, la blockchain ne peut pas être supprimée ou dominée de manière malveillante. Il s’agit d’une source unique de vérité accessible à tous.

Qu’est-ce que le réseau peer-to-peer ?

Le réseau peer-to-peer (P2P) est notre couche utilisateur (ou la couche générale, comme dans l'exemple précédent). Il n'y a pas d'administrateur ; ainsi, au lieu de contacter un serveur central chaque fois qu'il souhaite échanger des informations avec un autre utilisateur, celui-ci l'envoie directement à ses collègues (pairs).

Considérez le graphique ci-dessous. À gauche, l’utilisateur A doit acheminer son message via le serveur pour qu’il parvienne à l’utilisateur F. À droite, en revanche, ils sont directement connectés. Il n'y a pas d'intermédiaire.

Un réseau centralisé (à gauche) ou centralisé un réseau décentralisé (à droite).

En règle générale, le serveur stocke toutes les informations dont les utilisateurs ont besoin. En accédant à Binance Academy, vous demandez aux serveurs de vous fournir tous les articles. Si le site est hors ligne, vous ne pourrez pas les voir. Cependant, si vous avez téléchargé tout le contenu, vous pouvez y accéder sur votre ordinateur sans avoir à consulter Binance Academy.

Essentiellement, c’est ce que font tous les pairs avec la blockchain : l’intégralité de la base de données est stockée sur leurs ordinateurs. Si quelqu'un quitte le réseau, les utilisateurs restants peuvent toujours accéder à la blockchain et partager des informations entre eux. Lorsqu'un nouveau bloc est ajouté à la chaîne, les données sont propagées sur le réseau afin que chacun puisse mettre à jour sa propre copie du grand livre.

Consultez notre Guide des réseaux peer-to-peer pour une discussion plus approfondie de ce type de réseau.

Que sont les nœuds sur une blockchain ?

En termes simples, les nœuds sont des machines connectées au réseau : ils stockent des copies de la blockchain et partagent des informations avec d'autres machines. Les utilisateurs n'ont pas besoin de gérer ces processus manuellement. Généralement, tout ce qu’ils ont à faire est de télécharger et d’exécuter le logiciel blockchain et le reste sera effectué automatiquement par le système.

Ce que nous avons écrit ci-dessus est la description d'un nœud au sens le plus pur du terme, mais la définition peut également couvrir d'autres utilisateurs qui interagissent avec le réseau d'autres manières. Avec les cryptomonnaies, par exemple, une simple application de portefeuille sur votre téléphone portable est considérée comme un nœud léger.

Blockchains publiques ou publiques privé

Comme vous le savez peut-être, Bitcoin a jeté les bases du développement de l’industrie de la blockchain pour devenir ce que nous avons aujourd’hui. Depuis que Bitcoin a commencé à faire ses preuves en tant qu’actif financier légitime, de nombreux chercheurs innovants ont réfléchi au potentiel de la technologie sous-jacente pour une utilisation dans d’autres domaines. Cela a permis d’explorer la technologie blockchain pour de nombreux cas d’utilisation, en plus de la finance.

Le système Bitcoin est ce que nous appelons une blockchain publique. En d’autres termes, n’importe qui peut consulter vos transactions. Tout ce dont vous avez besoin est une connexion Internet et le logiciel nécessaire. Comme il n’y a aucune autre condition de participation, nous pouvons qualifier ce système d’environnement sans autorisation.

D’autre part, il existe d’autres types de blockchains, appelées blockchains privées. Ces systèmes établissent des règles sur qui peut voir et interagir avec la blockchain. Par conséquent, nous les appelons environnements autorisés (lorsqu’une autorisation est requise). Même si les blockchains privées peuvent sembler redondantes au premier abord, elles ont des applications importantes, en particulier dans les scénarios d’entreprise.

Pour en savoir plus sur ce sujet, consultez l'article Blockchains privées, publiques et de consortium – Quelle est la différence ?

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Comment fonctionnent les transactions ?

Si Alice souhaite effectuer un paiement à Bob par virement bancaire, elle en informera sa banque. Supposons que, pour des raisons pratiques, les deux parties utilisent la même banque. Avant de mettre à jour sa base de données (ex : -50$ pour Alice, +50$ pour Bob), la banque vérifie qu'Alice dispose des fonds nécessaires pour réaliser la transaction.

Ce n’est pas très différent de ce qui se passe avec une blockchain. Après tout, c'est aussi une base de données. La principale différence est qu’il n’y a pas une seule partie qui effectue les contrôles et met à jour les soldes. Tous les nœuds du réseau doivent le faire.

Si Alice souhaite envoyer cinq bitcoins à Bob, elle transmet un message au réseau contenant cette information. La transaction ne sera pas ajoutée immédiatement à la blockchain – les nœuds pourront la voir, mais d'autres actions doivent être effectuées pour que la transaction soit confirmée. Découvrez Comment les blocs sont-ils ajoutés à la blockchain ?

Une fois cette transaction ajoutée à la blockchain, tous les nœuds peuvent voir qu'elle a été effectuée. Ils mettront à jour leur copie de la blockchain en tenant compte des changements. Désormais, Alice ne peut pas envoyer ces mêmes cinq unités à Carol (double dépense), car le réseau sait qu'elle a déjà dépensé les cinq bitcoins lors d'une transaction précédente.

Il n’y a pas de concept de nom d’utilisateur et de mot de passe – la cryptographie à clé publique est utilisée pour prouver la propriété des fonds. Pour recevoir des fonds, Bob doit d'abord générer une clé privée. Il s’agit simplement d’un très long nombre aléatoire qu’il est pratiquement impossible de deviner, même en essayant pendant des siècles. Cependant, si Bob divulgue sa clé privée, toute personne disposant de ces informations peut l'utiliser pour prouver qu'elle possède les fonds (et ensuite les dépenser). Il est donc très important qu’il garde la clé privée secrète.

Ce que Bob peut faire, cependant, c'est dériver une clé publique à partir de sa clé privée. Il peut fournir la clé publique à n'importe qui, car l'ingénierie inverse pour obtenir la clé privée, en utilisant la clé publique, est pratiquement irréalisable. De plus, dans la plupart des cas, l'utilisateur effectue une autre opération (telle qu'un hachage) sur la clé publique pour obtenir une adresse publique.

Bob fournira à Alice son adresse publique afin qu'elle sache où envoyer les fonds. Cela crée une transaction qui dit de payer ces fonds à cette adresse publique. Ainsi, pour prouver au réseau qu’il n’essaie pas de dépenser des fonds dont il ne dispose pas, il génère une signature numérique en utilisant sa propre clé privée. N'importe qui peut prendre le message signé d'Alice et le comparer à sa clé publique et ainsi dire avec certitude qu'elle a le droit d'envoyer ces fonds à Bob.

Comment effectuer des transactions Bitcoin

Pour illustrer comment effectuer des transactions avec Bitcoin, imaginons deux scénarios différents. La première consiste à retirer des bitcoins de Binance et la seconde implique l'envoi de fonds de votre TrustWallet vers le portefeuille Electrum.

Comment retirer des bitcoins de Binance

1. Connectez-vous à votre compte Binance. Si vous n'avez pas encore de bitcoins, consultez notre guide sur la façon d'acheter du Bitcoin.

2. Positionnez le curseur sur Wallet et sélectionnez Spot Wallet.

3. Cliquez sur Cash Out dans la barre latérale à gauche.

4. Sélectionnez la devise que vous souhaitez retirer – dans ce cas, BTC.

5. Copiez l'adresse à laquelle vous souhaitez retirer des bitcoins et collez-la dans le champ Adresse BTC du destinataire.

6. Saisissez le montant que vous souhaitez retirer.

7. Cliquez sur Soumettre.

8. Vous recevrez bientôt un e-mail de confirmation. Vérifiez soigneusement que l'adresse est correcte. Si tel est le cas, confirmez la transaction en utilisant le lien contenu dans l'e-mail.

9. Attendez la fin de votre transaction blockchain. Vous pouvez surveiller votre statut dans l'onglet Historique des dépôts et retraits ou à l'aide d'un explorateur de blocs.

Comment envoyer des bitcoins de Trust Wallet vers Electrum

Dans cet exemple, nous enverrons des bitcoins de Trust Wallet à Electrum.

1. Ouvrez l'application Trust Wallet.

2. Sélectionnez votre compte Bitcoin.

3. Sélectionnez Soumettre.

4. Ouvrez votre portefeuille Electrum.

5. Dans Electrum, cliquez sur l'onglet Recevoir et copiez l'adresse.

Une autre alternative consiste, via l'application Trust Wallet, à cliquer sur l'icône [–] pour scanner le code QR correspondant à votre adresse Electrum.

6. Collez votre adresse Bitcoin dans le champ Adresse du destinataire de Trust Wallet.

7. Entrez le montant.

8. Vérifiez que les données sont correctes et confirmez la transaction.

9. C'est fait ! Attendez que votre transaction soit confirmée sur la blockchain. Vous pouvez surveiller votre statut en copiant votre adresse dans un explorateur de blocs.

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Qui a inventé la technologie blockchain ?

La technologie blockchain a été formalisée en 2009 avec le lancement de Bitcoin – la première et la plus populaire blockchain. Cependant, son créateur (pseudonyme) Satoshi Nakamoto s'est inspiré des technologies et propositions précédentes.

Les blockchains font largement appel aux fonctions de hachage et à la cryptographie, qui existaient depuis des décennies avant le lancement du Bitcoin. Il est intéressant de noter que la structure de la blockchain remonte au début des années 1990, même si elle n’était utilisée que pour horodater les documents afin qu’ils ne puissent pas être modifiés ultérieurement.

Pour en savoir plus sur le sujet, consultez L'histoire de la blockchain.

Avantages et inconvénients de la technologie blockchain

Des blockchains correctement développées résolvent un problème qui afflige les acteurs de divers secteurs, allant de la finance à l’agriculture. Un réseau distribué présente de nombreux avantages par rapport au modèle client-serveur traditionnel, mais présente également certains inconvénients.

Avantages

L’un des avantages immédiats soulignés dans le livre blanc Bitcoin est que les paiements peuvent être transmis sans intermédiaire. Les blockchains ultérieures sont allées encore plus loin, permettant aux utilisateurs de soumettre tous types d'informations. L'élimination des contreparties signifie moins de risques pour les utilisateurs impliqués, ce qui entraîne des frais moins élevés car aucun intermédiaire n'est nécessaire.

De plus, comme nous l’avons mentionné, un réseau public de blockchain est sans autorisation – il n’y a aucune barrière à l’entrée, car personne n’est responsable. Si un utilisateur peut se connecter à Internet, il peut interagir avec d'autres participants au réseau (pairs).

Beaucoup affirment que la qualité la plus importante des blockchains est leur haut degré de résistance à la censure. Pour nuire à un système centralisé, il suffit à un acteur malveillant de cibler le serveur. Cependant, dans un réseau peer-to-peer, chaque nœud agit comme son propre serveur.

Un système comme la blockchain Bitcoin compte plus de 10 000 nœuds visibles répartis dans le monde. En d’autres termes, il est pratiquement impossible pour un attaquant de disposer de suffisamment de ressources pour compromettre le réseau de quelque manière que ce soit. Il est important de noter qu’il existe également de nombreux nœuds cachés, qui ne sont pas visibles par l’ensemble du réseau.

Ce sont quelques-uns des avantages généraux. Il existe de nombreux cas d’utilisation spécifiques des blockchains, comme vous pouvez le voir dans le chapitre A quoi sert la blockchain ?

Contre

Les blockchains ne sont pas une solution miracle à tous les problèmes. Lorsqu’ils sont optimisés pour les avantages de la section précédente, ils finissent par laisser à désirer dans d’autres domaines. L’obstacle le plus évident à l’adoption massive des blockchains est qu’elles ne sont pas bien évolutives.

Cela vaut pour tout réseau distribué. Puisque tous les participants doivent rester synchronisés, de nouvelles informations ne peuvent pas être ajoutées aussi rapidement car les nœuds ne seraient pas en mesure de suivre le rythme. Par conséquent, les développeurs ont tendance à limiter intentionnellement la vitesse à laquelle une blockchain est mise à jour, garantissant ainsi que le système reste décentralisé.

Dans un réseau, si de nombreux utilisateurs effectuent des transactions simultanées, ils peuvent connaître de longues périodes d'attente. Les blocs peuvent stocker une quantité limitée de données et ne sont pas ajoutés instantanément à la chaîne. S'il y a plus de transactions qu'un bloc ne peut stocker, les transactions supplémentaires devront attendre le bloc suivant.

Un autre inconvénient possible des systèmes blockchain décentralisés est qu’ils ne peuvent pas être facilement mis à jour. Si vous créez votre propre logiciel, vous pouvez ajouter de nouvelles fonctionnalités à votre guise. Vous n'avez pas besoin de travailler avec d'autres ni de demander la permission pour apporter des modifications.

Dans un environnement comptant potentiellement des millions d’utilisateurs, apporter des changements est beaucoup plus difficile. Vous pourriez modifier certains paramètres logiciels du nœud, mais vous finiriez par vous séparer du réseau. Si votre logiciel modifié est incompatible avec d'autres nœuds, ils le reconnaîtront et refuseront d'interagir avec votre nœud.

Supposons que vous souhaitiez modifier une règle concernant la taille des blocs (de 1 Mo à 2 Mo). Vous pouvez essayer d'envoyer ce bloc aux nœuds auxquels vous êtes connecté, mais ils ont une règle qui dit « n'acceptez pas les blocs de plus de 1 Mo ». S’ils reçoivent un bloc plus grand que celui autorisé, ils ne l’incluront pas dans leur copie de la blockchain.

La seule façon d’apporter des changements est de faire en sorte que la majorité de l’écosystème les accepte. Compte tenu des principales blockchains, des mois – voire des années – de discussions intenses dans les forums peuvent être nécessaires avant que les changements ou les changements proposés puissent être mis en œuvre. Voir Hard Forks et Soft Forks pour plus d’informations.

Chapitre 2 – Comment fonctionne la blockchain ?

Contenu

• Comment les blocs sont-ils ajoutés à la blockchain ?

• Exploitation minière (preuve de travail)

  • Vantagens fait une preuve de travail

  • Desvantagens fait une preuve de travail

• Jalonnement (preuve de mise)

  • Vantagens fait une preuve de participation

  • Desvantagens fait une preuve de participation

• Autres algorithmes de consensus

• Est-il possible d’annuler les transactions blockchain ?

• Qu’est-ce que l’évolutivité de la blockchain ?

• Pourquoi la blockchain doit-elle évoluer ?

• Qu’est-ce qu’un fork blockchain ?

  • Fourchettes souples

  • Fourches dures

Comment les blocs sont-ils ajoutés à la blockchain ?

Nous avons couvert de nombreuses informations importantes jusqu’à présent. On sait que les nœuds sont interconnectés et qu’ils stockent des copies de la blockchain. Ils se transmettent des informations sur les transactions et les nouveaux blocs. Nous avons déjà discuté de ce que sont les nœuds, mais vous vous demandez peut-être : comment les nouveaux blocs sont-ils ajoutés à la blockchain ?

Il n’existe pas de source unique pour dire aux utilisateurs quoi faire. Étant donné que tous les nœuds ont le même pouvoir, il doit exister un mécanisme qui décide avec précision qui peut ajouter de nouveaux blocs à la blockchain. Nous avons besoin d’un système qui rend la triche coûteuse et récompense les utilisateurs qui agissent honnêtement. Tout utilisateur rationnel préférera agir d’une manière qui lui est économiquement bénéfique.

Comme le réseau est sans autorisation (aucune autorisation n’est nécessaire), la création de blocs doit être accessible à tous. Les protocoles garantissent généralement cela en exigeant que l’utilisateur mette une partie de sa « peau dans le jeu » – il doit mettre son propre argent en danger. Cela permet aux utilisateurs de participer à la création de blocs et si un bloc valide est généré, les récompenses seront distribuées en conséquence.

Cependant, si une tentative de triche est tentée, tout le monde sur le réseau le saura. Toute valeur de mise de l'utilisateur qui tente de tricher sera perdue. Nous appelons ces mécanismes des algorithmes de consensus car ils permettent aux participants du réseau de parvenir à un consensus sur ce que devrait être le prochain bloc ajouté.

Exploitation minière (preuve de travail)

Le minage est de loin l’algorithme de consensus le plus utilisé. Dans le secteur minier, un algorithme de preuve de travail (PoW) est utilisé. Cela implique que les utilisateurs offrent une puissance de calcul pour tenter de résoudre une énigme établie par le protocole.

Ce casse-tête oblige les utilisateurs à traiter le hachage et d'autres informations contenues dans le bloc. Mais pour que le hachage soit considéré comme valide, il doit être inférieur à un certain nombre. Comme il n’existe aucun moyen de prédire quel sera le résultat, les mineurs doivent continuer à utiliser des données légèrement modifiées jusqu’à ce qu’ils trouvent une solution valable.

De toute évidence, le processus de hachage répété des données est coûteux en termes de calcul. Sur les blockchains Proof of Work, la valeur de « mise » proposée par les utilisateurs est l’argent qui a été investi dans les ordinateurs pour le minage et l’électricité utilisée pour les alimenter. Ils le font dans l’espoir d’obtenir une récompense globale.

Vous vous souvenez de ce que nous avons dit plus tôt : il est pratiquement impossible d'inverser un hachage, mais il est facile de le vérifier ? Lorsqu'un mineur envoie un nouveau bloc au reste du réseau, tous les autres nœuds l'utilisent comme entrée dans une fonction de hachage. Ils n’ont besoin de l’exécuter qu’une seule fois pour vérifier que le bloc est valide compte tenu des règles de la blockchain. Dans le cas contraire, le mineur ne recevra pas la récompense et aura dépensé des ressources et de l’électricité pour rien.

La première blockchain de preuve de travail était Bitcoin. Depuis sa création, de nombreuses autres blockchains ont adopté le mécanisme PoW.

Vantagens fait une preuve de travail

• Éprouvé et vrai – À ce jour, la preuve de travail est l’algorithme de consensus le plus mature et a sécurisé des milliards de dollars en valeur.

• Sans autorisation – n'importe qui peut participer au concours minier ou simplement exécuter un nœud de validation.

• Décentralisation – les mineurs se font concurrence pour produire des blocs, ce qui signifie que la puissance de hachage n'est jamais contrôlée par un seul participant au réseau.

Desvantagens fait une preuve de travail

• Déchets – l’exploitation minière consomme une énorme quantité d’énergie électrique.

• Des barrières croissantes à l’entrée – À mesure que de plus en plus de mineurs rejoignent le réseau, les protocoles augmentent la difficulté du puzzle minier. Pour rester compétitifs, les utilisateurs doivent investir dans de meilleurs équipements. Les coûts pourraient s’avérer trop élevés pour les mineurs.

• 51 % d'attaques – Bien que le minage favorise la décentralisation, il existe la possibilité qu'un seul mineur acquière la majorité de la puissance de hachage. Si cela se produit, il serait théoriquement possible d’annuler des transactions et de compromettre la sécurité de la blockchain.

Jalonnement (preuve de mise)

Dans les systèmes Proof of Work, ce qui encourage les utilisateurs à agir honnêtement est le montant élevé investi dans le minage. Le mineur ne recevra aucun retour sur investissement s’il n’exploite pas de blocs valides.

Avec Proof of Stake (PoS), il n’y a aucun coût externe. A la place des mineurs, il y a des validateurs qui proposent (ou « forgent ») des blocs. Ils peuvent utiliser un ordinateur ordinaire pour générer de nouveaux blocs, mais ils doivent miser une partie importante de leurs fonds pour avoir ce privilège. La valeur de staking est un montant prédéfini de cryptomonnaie native de la blockchain, selon les règles de chaque protocole.

Différentes implémentations ont différentes variantes, mais une fois qu'un validateur jalonne ses unités, elles peuvent être sélectionnées au hasard par le protocole pour annoncer le bloc suivant. Si l'utilisateur le fait correctement, il recevra une récompense. Il peut y avoir plusieurs validateurs qui se mettent d'accord sur le bloc suivant et une récompense est distribuée proportionnellement, en fonction de la valeur de la mise de chacun.

Les blockchains PoS « pures » sont moins courantes que les DPoS (Delegated Proof of Stake), qui obligent les utilisateurs à voter, en choisissant des nœuds (témoins) pour valider les blocs pour l'ensemble du réseau.

Ethereum, la principale blockchain de contrats intelligents, passera bientôt à Proof of Stake lors de sa migration vers ETH 2.0.

Vantagens fait une preuve de participation

• Durable – l’impact environnemental du PoS est bien inférieur à celui de l’exploitation minière PoW. Le jalonnement supprime le besoin d’opérations de hachage gourmandes en ressources.

• Transactions plus rapides – comme il n’est pas nécessaire de dépenser de la puissance de calcul pour résoudre des énigmes aléatoires définies par le protocole, certains partisans du PoS soutiennent que le taux de transaction peut être plus élevé.

• Récompenses de jalonnement et d'intérêts – au lieu de profiter aux mineurs, les récompenses pour la sécurisation du réseau sont versées directement aux détenteurs de jetons. Dans certains cas, le PoS permet aux utilisateurs de gagner un revenu passif sous forme de parachutages ou d'intérêts simplement en mettant leurs fonds en jeu.

Desvantagens fait une preuve de participation

• Sous-testé – Les protocoles PoS n’ont pas encore été testés à grande échelle. Il peut y avoir des vulnérabilités pas encore connues dans sa mise en œuvre ou dans la cryptoéconomie.

• Plutocratie – on craint que le PoS puisse encourager un écosystème dans lequel « les riches deviennent plus riches », car les validateurs ayant un enjeu important (valeur de l'enjeu) ont tendance à recevoir plus de récompenses.

• Problème « aucun enjeu » : dans le système PoW, les utilisateurs ne peuvent choisir qu'une seule chaîne ; ils exploitent la chaîne qui, selon eux, a le plus de potentiel de succès. Lors d’un hard fork, ils ne peuvent pas mettre en jeu plusieurs chaînes avec la même puissance de hachage. Cependant, les validateurs PoS peuvent fonctionner sur plusieurs chaînes avec très peu de coûts supplémentaires, ce qui peut entraîner des problèmes économiques.

Autres algorithmes de consensus

La Proof of Work et la Proof of Stake sont les algorithmes de consensus les plus courants, mais il en existe bien d’autres. Certains sont des modèles hybrides combinant des éléments des deux systèmes, tandis que d’autres utilisent des méthodes différentes.

Nous n’entrerons pas ici dans le détail des autres méthodes. Si vous êtes intéressé, consultez les articles suivants :

• Qu'est-ce qu'une preuve de travail différée

• Algoritmo de consensus loué preuve d'enjeu

• Qu'est-ce qu'une preuve d'autorité ?

• Qu’est-ce qu’une preuve de brûlure ?

Est-il possible d’annuler les transactions blockchain ?

Les blockchains sont des bases de données très robustes. Ses propriétés inhérentes font de la suppression ou de la modification des données de la blockchain un processus très difficile après l'enregistrement. Lorsqu'il s'agit de Bitcoin et d'autres réseaux plus importants, cela est presque impossible. Ainsi, lorsque vous effectuez une transaction sur une blockchain, il est préférable de la considérer comme une transaction éternelle, irréversible.

Compte tenu de cela, il existe plusieurs implémentations de blockchain et la principale différence entre elles réside dans l’obtention d’un consensus au sein du réseau. Cela signifie que dans certaines implémentations, un groupe relativement restreint de participants peut obtenir suffisamment de puissance sur le réseau pour annuler efficacement les transactions. Ceci est particulièrement préoccupant pour les altcoins fonctionnant sur de petits réseaux (avec de faibles taux de hachage en raison de la faible concurrence minière).

Qu’est-ce que l’évolutivité de la blockchain ?

Le terme évolutivité de la blockchain est généralement utilisé comme terme générique pour désigner la capacité d’un système blockchain à répondre à une demande croissante. Les blockchains ont des propriétés souhaitables (telles que la décentralisation, la résistance à la censure, l’immuabilité), mais ces propriétés ont un coût.

Contrairement aux systèmes décentralisés, une base de données centralisée peut fonctionner avec des vitesses et des taux de transfert plus élevés. Cela est logique, car il n’est pas nécessaire que des milliers de nœuds répartis à travers le monde se synchronisent avec le réseau à chaque fois que leur contenu est modifié. Mais ce n’est pas le cas des blockchains. Par conséquent, l’évolutivité a toujours été un sujet très débattu parmi les développeurs de blockchain.

Plusieurs solutions ont déjà été proposées ou mises en œuvre pour atténuer certains des inconvénients de performances des blockchains. Toutefois, à ce jour, aucune approche n’est clairement efficace. Il est encore nécessaire de tester de nombreuses solutions différentes jusqu'à ce qu'il y ait des réponses plus directes au problème d'évolutivité.

À un niveau plus large, nous nous posons une question fondamentale sur la scalabilité : devons-nous améliorer les performances de la blockchain elle-même (évolutivité en chaîne) ou devons-nous permettre l'exécution de transactions sans surcharger la blockchain principale (évolutivité hors chaîne) ?

Les deux présentent des avantages évidents. Les solutions de mise à l'échelle en chaîne peuvent réduire la taille des transactions ou simplement optimiser la façon dont les données sont stockées en blocs. En revanche, les solutions hors chaîne impliquent des transactions par lots, en dehors de la blockchain principale, qui sont ajoutées ultérieurement. Certaines des solutions hors chaîne les plus remarquables sont appelées sidechains et canaux de paiement.

Pour en savoir plus sur ce sujet, consultez l'article Évolutivité de la Blockchain – Sidechains et canaux de paiement.

Pourquoi la blockchain doit-elle évoluer ?

Si les systèmes blockchain veulent rivaliser avec les systèmes centralisés, ils doivent avoir au moins les mêmes performances qu’eux. En réalité, cependant, ils devront probablement être encore plus performants pour encourager les développeurs et les utilisateurs à migrer vers des plates-formes et des applications basées sur la technologie blockchain.

En d’autres termes, par rapport aux systèmes centralisés, l’utilisation des blockchains doit être plus rapide, moins coûteuse et plus simple pour les développeurs et les utilisateurs. Ce n’est pas une tâche facile, étant donné que les propriétés les plus importantes des blockchains mentionnées ci-dessus doivent être conservées.

Qu’est-ce qu’un fork blockchain ?

Comme tout logiciel, les blockchains ont besoin de mises à jour pour résoudre les problèmes, ajouter de nouvelles règles ou supprimer les anciennes. Le logiciel blockchain étant open source, en théorie, n’importe qui peut proposer de nouvelles mises à jour à ajouter au logiciel qui gère le réseau.

N'oubliez pas que les blockchains sont des réseaux distribués. Une fois le logiciel mis à jour, des milliers de nœuds dans le monde doivent communiquer et mettre en œuvre la nouvelle version. Mais que se passe-t-il si les participants ne parviennent pas à se mettre d’accord sur la mise à jour à mettre en œuvre ? En général, aucune organisation ni hiérarchie établie ne prend cette décision. Cela nous amène aux hard forks et aux soft forks.

Fourchettes souples

S'il existe un consensus sur une mise à jour, le processus est relativement simple. Le logiciel est mis à jour avec des modifications rétrocompatibles, ce qui signifie que les nœuds mis à niveau peuvent toujours interagir avec ceux qui ne l'ont pas été. En réalité, on s’attend à ce que presque tous les nœuds soient mis à jour après un certain temps. C’est ce qu’on appelle un soft fork.

Fourches dures

Un hard fork est plus compliqué. Une fois mises en œuvre, les nouvelles règles seront incompatibles avec les anciennes règles. Par conséquent, si un nœud exécutant les nouvelles règles tente d’interagir avec un nœud exécutant les anciennes règles, ils ne pourront pas communiquer. Cela entraîne la division de la blockchain en deux : dans l’un, l’ancien logiciel est en cours d’exécution et dans l’autre, les nouvelles règles ont déjà été mises en œuvre.

Après le hard fork, il existe essentiellement deux réseaux exécutant deux protocoles différents, en parallèle. Il est à noter qu'au moment du fork (split), les soldes de l'unité blockchain native sont clonés à partir de l'ancien réseau. Donc, si au moment du fork, vous avez un solde sur l'ancienne chaîne, vous aurez également un solde sur la nouvelle.

Pour en savoir plus sur ce sujet, consultez Hard Forks et Soft Forks.

Chapitre 3 - A quoi sert la blockchain ?

Contenu

• Blockchain pour la chaîne d'approvisionnement

• Blockchain et industrie du jeu

• Blockchain pour les systèmes de santé

• Blockchain et envois de fonds

• Blockchain et identité numérique

• Blockchain et Internet des objets (IoT)

• Blockchain pour les systèmes de gouvernance

• Blockchain pour les associations caritatives

• Blockchain pour le marché spéculatif

• Financement participatif et blockchain

• Blockchain et systèmes de fichiers distribués

La technologie Blockchain peut être utilisée pour une variété de cas d’utilisation. Discutons de certains d'entre eux.

Blockchain pour la chaîne d'approvisionnement

Des chaînes d’approvisionnement efficaces constituent le fondement de nombreuses entreprises prospères, se concentrant sur la gestion des marchandises du fournisseur au consommateur. Cependant, la coordination de plusieurs parties prenantes dans un secteur donné s’avère traditionnellement difficile. Cependant, la technologie blockchain peut permettre de nouveaux niveaux de transparence dans de nombreux secteurs. Un écosystème de chaîne d’approvisionnement interopérable qui s’articule autour d’une base de données immuable est exactement ce dont de nombreuses industries ont besoin pour devenir plus robustes et plus fiables.

Si vous souhaitez en savoir plus sur ce sujet, consultez l'article Cas d'utilisation de la Blockchain : Supply Chain.

Blockchain et industrie du jeu

L’industrie du jeu est devenue l’une des plus grandes industries du divertissement au monde et peut grandement bénéficier de la technologie blockchain. En règle générale, les joueurs ont tendance à dépendre entièrement des développeurs de jeux. Dans la plupart des jeux en ligne, les joueurs doivent accepter les conditions du serveur et suivre les règles des développeurs, qui changent constamment. Dans ce contexte, la blockchain peut contribuer à décentraliser l’administration, la gestion et la maintenance des jeux en ligne.

Un problème potentiel, cependant, est que les éléments du jeu ne peuvent pas exister à l’extérieur, éliminant ainsi les chances de propriété réelle et les marchés secondaires. En adoptant une approche basée sur la blockchain, les jeux peuvent devenir plus durables à long terme et les objets du jeu émis sous forme d'objets de collection cryptographiques pourraient avoir une valeur réelle.

Si vous souhaitez en savoir plus sur le sujet, consultez l'article Blockchain Use Cases: Games.

Blockchain pour les systèmes de santé

Le stockage fiable des dossiers médicaux est vital pour tout système de santé. Le recours à des serveurs centralisés laisse les informations sensibles dans une position vulnérable. La transparence et la sécurité de la technologie blockchain en font une plateforme idéale pour stocker les dossiers médicaux.

En sécurisant cryptographiquement leurs dossiers sur une blockchain, les patients peuvent préserver leur vie privée tout en pouvant partager leurs informations médicales avec n'importe quel établissement de santé s'ils le souhaitent. Si tous les membres du système de santé fragmenté actuel pouvaient accéder à une base de données mondiale sécurisée, le flux d’informations serait beaucoup plus rapide entre toutes les institutions et tous les membres du système.

Si vous souhaitez en savoir plus sur le sujet, consultez l'article Blockchain Use Cases: Health Systems.

Blockchain et envois de fonds

Envoyer de l’argent à l’international via les banques traditionnelles est un processus relativement compliqué. Principalement en raison du réseau bureaucratique d'intermédiaires, des frais et des délais de règlement, le recours aux banques traditionnelles est une option coûteuse et peu fiable pour les transactions plus urgentes.

Les cryptomonnaies et les blockchains éliminent cet écosystème d’intermédiaires et permettent des transferts rapides et bon marché partout dans le monde. Même si les blockchains sacrifient sans aucun doute les performances au profit de certaines de leurs propriétés souhaitables, plusieurs projets exploitent cette technologie pour permettre des transactions moins chères et quasi instantanées.

Si vous souhaitez en savoir plus sur le sujet, consultez l'article Blockchain Use Cases: Remittances.

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Blockchain et identité numérique

La gestion sécurisée des identités sur Internet nécessite de toute urgence une solution rapide. Une quantité extraordinaire de nos données personnelles est stockée sur des serveurs centralisés et analysée par des algorithmes d'apprentissage automatique à notre insu et sans notre consentement.

La technologie Blockchain permet aux utilisateurs de s’approprier leurs données et de révéler sélectivement des informations à des tiers, uniquement lorsque cela est nécessaire. Ce type de magie cryptographique peut améliorer l’expérience en ligne, sans sacrifier la confidentialité des utilisateurs.

Si vous souhaitez en savoir plus sur le sujet, consultez l'article Blockchain Use Cases: Digital Identity.

Blockchain et Internet des objets (IoT)

Actuellement, un nombre extraordinaire d’appareils se connectent à Internet et ce nombre ne fait qu’augmenter chaque jour. Certains pensent que la communication et l’interactivité entre ces appareils pourraient s’améliorer considérablement grâce à la technologie blockchain. Les paiements automatisés de machine à machine (M2M) peuvent créer une nouvelle économie basée sur une solution de base de données sécurisée à haut débit.

Si vous souhaitez en savoir plus sur le sujet, consultez l'article Blockchain Use Cases: Internet of Things (IoT).

Blockchain pour les systèmes de gouvernance

Les réseaux distribués peuvent définir et appliquer leurs propres formes de régulation sous la forme de codes informatiques. Il n’est pas surprenant que la technologie blockchain puisse permettre d’éliminer les intermédiaires de divers systèmes de gouvernance aux niveaux local, national ou même international.

En outre, cela pourrait résoudre l’un des plus gros problèmes auxquels sont confrontés aujourd’hui les environnements de développement open source : l’absence d’un mécanisme fiable pour distribuer les fonds. La gouvernance de la blockchain garantit que tous les participants peuvent être impliqués dans la prise de décision et offre une vision transparente des politiques mises en œuvre.

Si vous souhaitez en savoir plus sur le sujet, consultez l'article Blockchain Use Cases: Governance Systems.

Blockchain pour les associations caritatives

Les organismes de bienfaisance souffrent souvent de limitations quant à la manière dont ils peuvent accepter des fonds et des dons. De plus, il peut être difficile de suivre avec précision la destination finale des fonds donnés, ce qui décourage sans doute de nombreuses personnes de soutenir ces organisations.

La « crypto-philanthropie » consiste à utiliser la technologie blockchain pour contourner ces limitations. S'appuyant sur les propriétés inhérentes de la technologie pour assurer une plus grande transparence, une participation mondiale et des dépenses réduites, ce domaine émergent cherche à optimiser l'impact des organisations caritatives. L'une de ces organisations est la Blockchain Charity Foundation.

Si vous souhaitez en savoir plus sur le sujet, consultez l'article Blockchain Use Cases: Charities.

Blockchain pour le marché spéculatif

La spéculation financière est sans aucun doute l’une des utilisations les plus populaires de la technologie blockchain. Des transferts fluides entre courtiers, des solutions de trading sans dépôt et un écosystème de produits dérivés en pleine croissance font de la blockchain un environnement idéal pour tous les types de spéculation.

De par ses propriétés, la technologie blockchain constitue un excellent instrument pour les utilisateurs désireux de prendre le risque de participer à cette classe d’actifs émergente. Certains pensent même qu’une fois la technologie mature et réglementée, les marchés spéculatifs mondiaux pourraient tous être symbolisés pour être utilisés dans la technologie blockchain.

Si vous souhaitez en savoir plus sur le sujet, consultez l'article Blockchain Use Cases: Predictive Markets.

Financement participatif et blockchain

Les plateformes de financement participatif en ligne jettent les bases de l’économie peer-to-peer depuis près d’une décennie. Le succès de ces sites montre qu’il existe un réel intérêt pour développer des produits grâce au financement participatif. Cependant, ces plateformes agissent en tant que dépositaires des fonds, ce qui signifie qu’elles peuvent finir par facturer une partie considérable des fonds sous forme de frais. De plus, chacun aurait son propre ensemble de règles, ce qui faciliterait l'accord entre les différents participants.

La technologie blockchain, et plus particulièrement les contrats intelligents, pourrait permettre un financement participatif plus sécurisé et automatisé, dans lequel les termes des contrats sont définis par un code informatique.

D'autres applications de financement participatif utilisant la technologie blockchain sont les offres initiales de pièces (ICO) et les offres d'échange initiales (IEO). Dans le cadre de ventes symboliques comme celles-ci, les investisseurs lèvent des fonds dans l'espoir que le réseau réussira à l'avenir et générera des retours sur investissements.

Blockchain et systèmes de fichiers distribués

La distribution du stockage de fichiers sur Internet présente de nombreux avantages par rapport aux alternatives centralisées conventionnelles. Une grande partie des données stockées dans le cloud dépendent de serveurs et de fournisseurs de services centralisés, qui ont tendance à être plus vulnérables aux attaques et peuvent entraîner des pertes de données. Dans certains cas, les utilisateurs peuvent également être confrontés à des problèmes d'accessibilité en raison de la censure des serveurs centralisés.

Du point de vue de l'utilisateur, les solutions de stockage de fichiers qui utilisent la technologie blockchain fonctionnent de la même manière que les solutions de stockage cloud : vous pouvez télécharger, stocker et accéder à des fichiers. Cependant, le système qui fournit ces services est très différent.

Lorsque vous téléchargez un fichier sur le stockage blockchain, il est distribué et répliqué sur plusieurs nœuds. Dans certains cas, chaque nœud stockera une partie différente de votre fichier. Les données fragmentées ne sont pas très utiles, mais vous pouvez demander aux nœuds de fournir chaque partie, de les combiner et de récupérer le fichier complet.

L'espace de stockage provient des participants qui fournissent du stockage et de la bande passante au réseau. Généralement, ces participants reçoivent des incitations économiques pour fournir ces ressources. S’ils ne fournissent pas de ressources conformément aux règles, ils peuvent être punis.

Vous pouvez imaginer ce type de réseau comme similaire au réseau Bitcoin. Dans ce cas, cependant, l’objectif principal du réseau n’est pas de prendre en charge les transferts de valeur monétaire, mais de permettre un stockage décentralisé et non censuré des fichiers.

D'autres protocoles open source, comme l'InterPlanetary File System (IPFS), ouvrent déjà la voie à ce nouveau Web plus distribué. Bien qu’IPFS soit un protocole et un réseau peer-to-peer, il ne s’agit pas précisément d’une blockchain. Cependant, il applique certains principes de la technologie blockchain pour accroître la sécurité et l’efficacité.