Comment fonctionne la Blockchain ?

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Fonctionnement Blockchain

Fonctionnement et principes fondamentaux de la Blockchain : les clefs pour comprendre

Avec l’avènement des cryptomonnaies, et plus particulièrement du bitcoin, chacun a entendu parler de la Blockchain. Mais qu’est-ce exactement, et comment fonctionne-t-elle ? Beaucoup renoncent à essayer de le comprendre car le sujet leur semble trop complexe. En réalité, nul besoin d’être un informaticien averti pour comprendre, le fonctionnement du système. Vous voulez savoir comment fonctionne cette technologie révolutionnaire sans attraper de migraine ? Lisez ce qui va suivre !

Qu’est-ce que la Blockchain ?

On entend souvent parler de la Blockchain comme s’il s’agissait d’une entité à part entière. En réalité, il faut différencier la technologie Blockchain qui désigne le protocole qui permet au système de fonctionner, et les blockhchains qui sont créées grâce à elle, chacune conçue pour une utilisation propre (un système de paiement par exemple). Il peut y avoir des blockchains publiques, comme celle des cryptomonnaies. Mais également des blockchains privées, pour une communauté d’utilisateurs plus restreinte. Par exemple un groupement d’entreprises qui souhaiterait l’utiliser pour les transactions à l’intérieur de leur groupe. Quelle que soit la destination d’une blockchain, le fonctionnement reste identique.

Fonctionnement et organisation du réseau

Un réseau libre

La première caractéristique d’une blockchain, c’est qu’elle est implantée sur un réseau libre. Libre, car chaque usager qui le souhaite peut le rejoindre en y ajoutant son ordinateur quand il le souhaite. Il n’a besoin pour cela d’aucune autorisation d’un organe qui centraliserait les décisions, ou des autres membres du réseau. Il suffit de télécharger des logiciels libres aisément trouvables, et de les faire tourner.

Un réseau en pair à pair

Le réseau d’une blockchain, fonctionne en pair à pair. Cela signifie que les utilisateurs décident en toute liberté des fonctions qu’ils veulent y assumer. Là encore, pas besoin d’autorisation. Les informations circulent entre les nœuds, qui sont des sortes de portes d’entrée sur le réseau, grâce à des protocoles de communication établis par l’algorithme sans qu’aucun d’eux ne puisse revendiquer de privilège.

Voici les différentes opérations auxquelles il est possible de participer :

  • accéder aux différentes écritures sans pouvoir les modifier en tant que simple observateur ;
  • assurer la création de nouvelles transactions via la gestion de portes-monnaies virtuels appelés « wallets » (dans le cas de la blockchain d’un système de paiement) ;
  • participer à la construction des blocs qui composent la chaîne, cette opération s’appelle « miner » ;
  • vérifier une à une les écritures puis relayer celles qui sont valides à travers le réseau, mais sans modifier un exemplaire de la chaîne de blocs via des noeuds de réseau appelés « nœuds simples » ;
  • faire de même que précédemment en mettant en plus à jour un exemplaire local de la chaîne de blocs via des nœuds de réseau appelés « nœuds complets » ;

Qu’est-ce qu’un bloc ?

Blockchain signifiant littéralement « chaîne de blocs », il est primordial d’assimiler cette notion. Un bloc est un regroupement d’écritures dont le nombre varie en fonction de l’utilisation de la blockchain qu’il compose. A titre d’exemple, pour celles utilisées par les systèmes de transactions, un bloc peut en compter entre 1000 et 3000. Ces écritures y sont scellées de manière à devenir inaltérables et infalsifiables. On pourrait comparer un bloc à une page de registre.

Chaque bloc d’écritures possède un en-tête qui contient deux informations capitales. La première est ce que l’on nomme la somme de contrôle du bloc (aussi dite « empreinte » ou « hash »). Elle est calculée en fonction du contenu du bloc de sorte à ce que l’on ne puisse pas le reconstituer à partir de son empreinte. Toute modification du bloc entraîne de fait celle de sa somme de contrôle. La seconde est la somme de contrôle de celui qui le précède. Ce sont ces blocs reliés les uns aux autres qui forment la chaîne dont cette technologie tire son nom.

Comment se construit une blockchain ?

La construction d’une blockchain n’a rien d’aussi compliqué qu’on l’imagine souvent. Il s’agit simplement de la répétition à l’infini de trois étapes : la diffusion des écritures sur le réseau, la construction des blocs et l’ajout de ceux-ci au reste de la chaîne.

La diffusion des écritures

Une écriture entre dans le système par un nœud du réseau. Elle passe par un protocole de validation qui dépend de sa nature afin de vérifier la structure de l’écriture et sa légitimité. Par exemple, si monsieur X souhaite envoyer par le réseau 1 bitcoin à monsieur Y, le nœud vérifie que son porte-monnaie a bien été crédité d’au moins cette somme au préalable. Si une écriture a une structure invalide ou qu’elle est illégitime, elle est rejetée. Sinon elle est diffusée à tout le réseau et entre dans ce que l’on appelle la liste d’attente. Chaque nœud qui reçoit l’information réalise à son tour le processus de validation de l’écriture da façon indépendante. Ce contrôle sera encore exécuté par tous les nœuds à chaque étape parcourue par celle-ci. Une écriture valide est ainsi recopiée sur tous les ordinateurs du réseau, donc à des dizaines de milliers d’exemplaires. C’est ce contrôle permanent qui permet de garantir l’authenticité des informations.

La construction des blocs

Les utilisateurs qui ont choisis de s’impliquer dans la construction des blocs de données sont couramment appelés « mineurs ». Ils consultent leur liste locale d’écritures en attente. Ils y prennent librement celles qui vont servir à constituer le bloc qu’ils préparent et les organisent de façon à ce que l’arborescence facilite le plus possible l’accès aux données. Quand le bloc est construit, ils y ajoutent l’en-tête contenant sa somme de contrôle.

Pour garantir une sécurité optimale au système, celle-ci se doit de répondre à des exigences et à des normes très strictes. Le minage est donc une activité qui nécessite d’importantes ressources informatiques pour disposer de la puissance de calcul nécessaire. Une fois un bloc scellé, il est diffusé à tout le réseau qui contrôle sa validité en reprenant l’ensemble des écritures qu’il contient.

L’ajout des blocs à la chaîne

Ce sont les noeuds dit complets qui peuvent ajouter un bloc validé par le réseau à leur exemplaire de la chaîne. Lorsqu’un nœud complet reçoit un bloc, il effectue une ultime vérification de son contenu et de son empreinte. Après quoi, le bloc est soit directement ajouté, soit mis en attente. Pour prendre l’une ou l’autre de ces décisions, c’est à la somme de contrôle du bloc précédent, contenue dans l’en-tête du bloc, qu’il va s’intéresser.

Si elle correspond à celle du dernier bloc de la chaîne principale (le cas le plus fréquent), le bloc est directement ajouté à sa suite. Sinon, il se retrouve en attente et deviendra l’extrémité d’une branche secondaire de la chaîne.

Le mécanisme de consensus : le coeur du système

La notion de mécanisme de consensus est très importante à comprendre, car c’est sur elle que repose tout le fonctionnement de la technologie Blockchhain et qui fait tout son intérêt en matière de sécurité des données. Ce mécanisme permet à chaque exemplaire local de la chaîne de bloc d’être identique, bien que chacun ait été construit de façon totalement indépendante, et exempt d’informations fausses ajoutées volontairement ou non.

Il repose sur une idée simple : les utilisateurs d’une blockchain ayant en majorité intérêt à ce que les écritures qu’elle contient soient fiables, la proportion d’utilisateurs honnêtes excède forcément celle de ceux qui pourraient ne pas l’être. En l’absence de contrôle central, pour être valides, une écriture et un bloc ont besoin d’être reconnus comme tel par plus de la moitié du réseau, et donc, de faire consensus. D’où le nom du mécanisme. C’est pour cette raison que toute écriture est systématiquement vérifiée par l’ensemble du réseau à chaque étape de son parcours. Ce protocole est certes très gourmand en ressources, mais il garantit une sécurité quasi parfaite des données. Si ce processus est indispensable pour les blockchains publiques, les blockchains privées, elles, peuvent avoir recours à d’autres moyens moins coûteux.

Utilité et applications de la technologie Blockchain

La Blockchain est une innovation dont l’impact à l’avenir sera au moins aussi important que celui de la création d’internet. Son intérêt dans le domaine financier est le plus connu et le plus évident : très haut niveau de sécurité des transactions, absence d’intermédiaire, rapidité des échanges, frais quasi-inexistants et respect de l’anonymat des utilisateurs. Cependant, sa capacité à stocker des données infalsifiables permet bien d’autres usages : conservation de documents authentiques tels que les actes de propriété, enregistrement d’acte juridiques, tenue de registres d’informations sensibles, etc. Encore cantonnée au domaine des cryptomonnaies aujourd’hui, elle sera sans conteste présente dans bien des domaines de la vie courante de demain.

 

L’essentiel à retenir :

  • la Blockchain est une technologie qui fonctionne sur un réseau libre en pair à pair que chacun peut rejoindre librement pour exercer les fonctions de son choix ;
  • les données enregistrées sur une blockchain sont stockées dans des blocs qui remplissent le rôle de pages de registres scellés pour être infalsifiables grâce à une somme de contrôle propre à chaque bloc ;
  • la chaîne se construit de la manière suivante : des informations sont diffusées au réseau, elles sont organisées en blocs qui sont ensuite ajoutés au reste de la chaîne ;
  • l’ensemble des écritures est systématiquement contrôlé par l’ensemble des utilisateurs à chaque étape et doit être validé par au moins la moitié d’entre eux en vertu du principe de consensus qui garantit la sécurité de l’ensemble ;
  • le principal atout de cette technologie réside dans sa capacité à stocker des données de façon hautement sécurisée et à permettre des échanges rapides, anonymes et sans intermédiaires.