La signification de la blockchain : ce qu’elle est et comment elle fonctionne

Qu’est-ce que la blockchain, quelle est la signification du terme et comment fonctionne-t-elle ? Telles sont les questions les plus fréquemment posées lorsqu’on parle de cette nouvelle technologie désormais fondamentale. Elle ouvre la voie à tant d’applications et de solutions qui stimulent le progrès technologique, et ses champs d’utilisation sont aujourd’hui multiples. Découvrez dans cet article complet ce qu’est la blockchain, la véritable signification du terme et le fonctionnement de cette technologie

Qu’est-ce que la blockchain ?

Essayons de définir en termes simples ce qu’est la blockchain et comment elle fonctionne.

En partant de la traduction littérale, nous pouvons la définir comme une “chaîne de blocs” sur laquelle les données et les transactions sont enregistrées de manière décentralisée et distribuée, mais aussi sécurisée. Au fond, ce n’est rien d’autre qu’une structure de données décentralisée.

Toutefois, il pourrait être encore plus simple de clarifier la signification de la blockchain en fonction de son objectif premier, c’est-à-dire en tant que système de paiement.

Nous pouvons donc le définir comme un type de DLT (Decentralised Ledger Technology). 

En simplifiant encore, on peut la qualifier comme le registre des transactions d’un magasin : tous les échanges d’argent et de biens avec les clients et les fournisseurs y sont comptabilisés.

La différence entre la blockchain et un grand livre normal est que la première est décentralisée. Cela signifie qu’au lieu d’avoir un seul commerçant qui suit toutes les transactions et qui est contrôlé par le propriétaire, il y a plusieurs “commerçants” dispersés dans le monde entier qui enregistrent les transactions de chaque magasin et qui se vérifient mutuellement pour s’assurer qu’elles sont légitimes. La définition de la blockchain et sa signification réelle commencent à devenir plus claires.

Comment est née la blockchain ?

Penchons-nous maintenant sur l’histoire de cette technologie et remontons dans le passé pour comprendre pourquoi elle est née, et mieux définir ce qu’est la blockchain ainsi que son fonctionnement.

Ce sont Stuart Haber et W. Scott Stornetta qui ont imaginé dans les années 1990 la technologie qui a aujourd’hui la signification de blockchain. Les deux scientifiques travaillaient à l’époque dans la société de recherche et développement Bellcore Labs, Haber se spécialisant dans la cryptographie et la sécurité informatique et Stornetta dans la physique. Ils ont choisi d’axer leur projet de recherche sur le problème de la modifiabilité et de la reproductibilité des fichiers numériques de toute nature : une question qui se posait déjà avant la popularisation d’internet. Leur objectif était donc de trouver un moyen de rendre les documents immuables et authentifiables. Les résultats de leurs études ont ensuite été cités dans le white papaer du Bitcoin : 3 des 8 sources utilisées par Nakamoto sont signées par les deux scientifiques. 

La première solution à laquelle ils sont parvenus en 1991 consistait à attribuer un horodatage immuable et unique à un document à l’aide de la cryptographie. Cependant, le problème de la résolution des désaccords sur l’horodatage sans recourir à un intermédiaire persistait.

Un jour, Stornetta a eu une révélation : il n’y avait pas besoin d’un intermédiaire pour résoudre les litiges, mais d’un réseau mondial dans lequel tout le monde était témoin des documents et dans lequel tous les documents étaient reliés entre eux. Cela créerait une “confiance distribuée” au lieu d’être centralisée sur un intermédiaire. 

En 1992, ils ont ajouté à la solution les arbres de Merkle, inventés par le cryptographe Ralph Merkle en 1979 et toujours utilisés dans les principales blockchains aujourd’hui. On peut considérer qu’il s’agit de la première solution d’évolutivité de la blockchain, car ces structures arborescentes permettent d’inclure plusieurs documents dans un bloc et de les enchaîner de manière cryptographique.

En 1995, ils ont donc créé le premier prototype de blockchain : une blockchain connectée à un petit réseau. Chaque semaine, ce réseau parvenait à un consensus sur les demandes d’enregistrement entrantes en publiant un code alphanumérique (empreinte digitale) qui résumait et validait ces demandes. Avec ce prototype, on peut pour la première fois définir ce qu’est la blockchain et ce qu’elle signifie.

C’est ainsi qu’en 2009 est paru le livre blanc du Bitcoin, concrétisant l’idée de Haber et Stornetta, avec quelques innovations fondamentales. Tout d’abord, Nakamoto a choisi de limiter l’application de la blockchain à un système de paiement. Deuxièmement, il a conçu un modèle de consensus alimenté par des incitations : le minage. Il a ainsi trouvé un moyen concret de réaliser la “confiance distribuée” dont parlaient Haber et Stornetta : les mineurs seraient motivés pour participer au réseau et valider leurs horodatages grâce à des récompenses en bitcoins.

À partir de la première blockchain développée et utilisée, à savoir Bitcoin, de nombreuses autres ont vu le jour, lançant une course à l’innovation qui se poursuit encore aujourd’hui. Commençons par le modèle Bitcoin pour comprendre une fois pour toutes ce qu’est la blockchain, ce qu’elle signifie et comment elle fonctionne.

À quoi ressemble la blockchain ?

Les principales blockchains utilisées aujourd’hui offrent des solutions très différentes, mais pour savoir comment elles fonctionnent et comprendre les différences, nous pouvons commencer par les principaux composants de cette technologie. Pour approfondir ce qu’est la blockchain, mais surtout comment elle fonctionne et ce qu’elle signifie, nous prendrons comme référence principale Bitcoin, qui se prête à une simplicité éclatante.

Au niveau structurel, la technologie se compose de deux éléments :

Commençons par les blocs : les éléments constitutifs de la blockchain.

Les blocs ne sont rien d’autres que des paquets de transactions synthétisées et enregistrées de manière cryptographique. Chaque bloc est lié au précédent par une fonction de hachage unique et irréversible. On peut les imaginer comme un puzzle : une pièce s’emboîte dans la suivante grâce à une forme unique et non reproductible. Les blocs sont ainsi immuables et identifiables par un simple code qui ne change jamais.

Maintenant, le réseau sert à connecter tous les participants à la blockchain et à assurer ce que l’on appelle la distribution et la décentralisation du système. 

Chaque réseau est constitué de nœuds, c’est-à-dire de dispositifs connectés au réseau et connectés entre eux. Tous les nœuds conservent une copie du journal des transactions en tant que “témoins”. Si tout le monde possède la même copie, personne ne peut la modifier arbitrairement ou la manipuler à son avantage. Si une copie est différente des autres, il s’agit d’un nœud corrompu ou inactif, qui est donc exclu.

La particularité d’un réseau blockchain est qu’il n’est pas basé sur la structure client-serveur habituelle, mais qu’il est de type pair-à-pair. Cela signifie que chaque participant au réseau est un pair doté du même pouvoir que son voisin : il est à la fois un client qui demande des données et un serveur qui fournit des données.

Blockchain : comment ça marche ?

Après avoir clarifié à nouveau ce qu’il est et ce qu’il signifie, il convient d’entrer dans le vif du sujet et d’expliquer comment fonctionne la blockchain. Cette technologie peut être programmée pour des applications spécifiques, mais à un niveau fondamental, elle fonctionne principalement grâce à la cryptographie, qui permet :

Pour la première, nous avons déjà mentionné les arbres de merkle, tandis que pour la seconde, elle exploite la cryptographie asymétrique, ou à clé publique, de sorte que seuls les propriétaires ou les destinataires légitimes peuvent utiliser les cryptomonnaies. Pour rendre l’information immuable en revanche, une fonction de hachage irréversible suffit.

Cela signifie que lorsqu’une transaction monétaire est transmise d’un utilisateur à un autre, les cryptomonnaies ne peuvent être reçues que par le destinataire indiqué, et la transaction qui a eu lieu sera enregistrée dans le grand registre distribué. 

Mais qui enregistre cette transaction et comment s’assurer qu’un utilisateur n’essaie pas d’envoyer plus d’argent qu’il n’en a ? Lorsque l’on se demande ce qu’est la blockchain et comment elle fonctionne, c’est là que le mécanisme ou l’algorithme de consensus entre en jeu. 

Prenons le cas du bitcoin comme exemple concret de mécanisme de consensus : Satoshi Nakamoto a choisi le Proof-of-Work, alimenté par le minage.

C’est ainsi que le réseau bitcoin parvient à un consensus selon le PoW :

Les mineurs utilisent donc de puissants appareils informatiques pour résoudre un code cryptographique très complexe. Le premier mineur qui réussit à résoudre le code s’arroge le droit d’enregistrer les transactions collectées auprès des nœuds dans un nouveau bloc. 

Le hash obtenu constitue la “preuve de travail” du mineur. 

L’incitation introduite par Nakamoto réside dans le fait qu’en récompense de ce travail bien fait, le mineur reçoit des frais de transaction et de nouveaux bitcoins. C’est pourquoi l’activité est appelée minage : c’est comme si les mineurs extrayaient laborieusement de nouveaux bitcoins.

Le fait que les nœuds soient obligés de se mettre d’accord sur les informations enregistrées à chaque étape, et que les mineurs aient un intérêt direct au bon fonctionnement du processus, met le réseau à l’abri de toute intention malveillante. C’est ainsi que fonctionne la blockchain.

Quelle est la solution apportée par la blockchain ?

La technologie est fascinante, et il est désormais clair ce qu’est la blockchain, ce qu’elle signifie et comment elle fonctionne. Entrons donc dans le vif du sujet : qu’est-ce qu’elle résout réellement ?

La principale solution se trouve dans la raison même de sa naissance. La blockchain a été créée pour mettre en place un système de paiement ou de stockage de données qui ne nécessite pas d’intermédiaires ou de tiers, mais qui peut également fonctionner de manière sécurisée en peer-to-peer.

Cette fonction n’est pas une fin en soi, mais peut être exploitée dans de nombreux domaines : un système de paiement indépendant des banques ou d’autres intermédiaires peut à son tour être mis en œuvre dans d’innombrables services financiers. 

La capacité de stocker des informations cryptées de manière impartiale et incorruptible peut être utile dans des domaines tels que les soins de santé, la chaîne d’approvisionnement, les systèmes d’identité numérique, les droits d’auteur (NFT), les systèmes de vote, la diffusion d’informations correctes et bien d’autres encore.

En fonction de la solution spécifique qu’une blockchain veut offrir, elle se développera selon un certain protocole d’application, c’est-à-dire selon certaines règles de fonctionnement optimales pour cette application. 

L’une des propriétés les plus intéressantes de la blockchain est sa programmabilité. Ses codes sont souvent open-source, ce qui permet à quiconque de prendre un protocole et de l’utiliser pour développer d’autres solutions.

Quelles sont les principales blockchains ?

Les principales blockchains actuelles sont Bitcoin et Ethereum, qui représentent des exemples très différents. 

Bitcoin a débuté principalement comme système de paiement, tandis qu’Ethereum est né six ans plus tard pour développer des applications décentralisées. Par conséquent, Bitcoin offre beaucoup moins de flexibilité et de programmabilité, même s’il se rapproche le plus possible des nouvelles normes.

Ces deux-là constituent la couche 1, la couche des infrastructures sur lesquels d’autres blockchains peuvent être développées de manière plus souple et plus rapide, d’où leur appellation de couche 2.

Depuis le lancement du Bitcoin et de l’Ethereum (2009 et 2015), ceux-ci et la technologie blockchain en général ont connu une évolution majeure, en termes d’évolutivité, de programmabilité, de cas d’utilisation et d’interopérabilité.

La technologie est encore dans une phase expérimentale et de croissance intense, de sorte qu’on ne cesse d’en apprendre davantage sur le sujet, mais il s’agit d’un excellent point de départ pour découvrir ce qu’est la blockchain, ce qu’elle signifie et comment elle fonctionne réellement.