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Qu’est-ce que la blockchain et comment fonctionne-t-elle ?
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Qu’est-ce que la blockchain et comment fonctionne-t-elle ?

Qu’est-ce que la blockchain et comment fonctionne-t-elle ?

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Publié le May 15, 2023Mis à jour le Nov 28, 2024
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Points clés à retenir

  • La blockchain est un registre numérique qui enregistre en toute sécurité les données de transaction sur un réseau distribué d’ordinateurs.

  • La blockchain garantit l’intégrité des données grâce à sa nature immuable résultant de la cryptographie et des mécanismes de consensus. Ainsi une fois l’information enregistrée, elle ne peut pas être modifiée rétroactivement.

  • La blockchain constitue le socle des réseaux de cryptomonnaies comme le bitcoin et l’ether et est essentielle pour favoriser la transparence, la sécurité et la confiance dans divers secteurs au-delà de la finance.

Introduction

La technologie blockchain a transformé les industries, en particulier la finance, en introduisant un moyen décentralisé, transparent et sécurisé de gérer les données et les transactions. Bien que cette technologie ait d’abord servi de base aux cryptomonnaies à l’instar du bitcoin, ses applications se sont développées pour inclure la gestion de la chaîne logistique, les soins de santé, les systèmes de vote, et bien d’autres domaines encore.

Qu’est-ce que la blockchain ?

Une blockchain est un type particulier de base de données. Il s’agit d’un registre numérique décentralisé géré par un réseau distribué d’ordinateurs. Les données d’une blockchain sont organisées en blocs, qui sont classés chronologiquement et sécurisés par la cryptographie.

Cette structure garantit que les données sont transparentes, sécurisées et immuables. Il est pratiquement impossible de modifier les données stockées dans un bloc une fois celui-ci confirmé et ajouté à la blockchain. La structure décentralisée éviter également d’avoir recours à une autorité centrale. Les transactions blockchain peuvent se produire entre utilisateurs sans avoir besoin d’intermédiaires.

Il existe différents types de blockchains avec différents degrés de décentralisation. Pourtant, le terme blockchain fait généralement référence à un registre numérique décentralisé utilisé pour enregistrer les transactions en cryptomonnaies.

Bref historique de la blockchain

Le premier modèle de blockchain a été créé au début des années 1990 lorsque l’informaticien Stuart Haber et le physicien W. Scott Stornetta ont utilisé des techniques cryptographiques dans une chaîne de blocs, afin de sécuriser les documents numériques contre la falsification des données.

Haber et Stornetta ont inspiré le travail de nombreux autres informaticiens et passionnés de cryptographie, conduisant finalement à la création de la première cryptomonnaie utilisant la technologie de la blockchain, le bitcoin. Depuis lors, l’adoption de la blockchain a considérablement augmenté et les cryptomonnaies sont désormais un phénomène mondial.

Si la technologie blockchain est souvent utilisée pour enregistrer les transactions en cryptomonnaies, elle convient aussi à l’enregistrement de nombreux autres types de données numériques et peut être appliquée à un large éventail de cas d’utilisation.

Principales caractéristiques et avantages de la blockchain

  • Décentralisation : les informations sont stockées sur un réseau d’ordinateurs (appelés « nœuds ») plutôt que sur un seul serveur central. Les réseaux décentralisés importants comme Bitcoin sont très résistants aux attaques.

  • Transparence : la plupart des blockchains sont publiques, ce qui signifie que tous les participants ont accès à la même base de données. Les transactions sont visibles par l’ensemble des participants.

  • Immuabilité : une fois que les données sont ajoutées à la blockchain, elles ne peuvent pas être modifiées sans consensus du réseau.

  • Sécurité des données : la cryptographie et les mécanismes de consensus assurent une protection robuste contre la falsification des données.

  • Efficacité : la blockchain peut permettre des transactions plus rapides et moins chères en supprimant le besoin d’intermédiaires. Les transactions sont traitées quasiment en temps réel.

Qu’est-ce que la décentralisation dans la blockchain ?

La décentralisation dans le monde de la blockchain renvoie à l’idée que le contrôle et le pouvoir de décision d’un réseau sont répartis parmi ses utilisateurs plutôt que contrôlés par une seule entité (par ex. : un gouvernement , une banque ou une entreprise).

Dans un réseau blockchain décentralisé, il n’y a pas d’autorité centrale ou d’intermédiaire qui contrôle le flux de données ou de transactions. Au lieu de cela, les transactions sont vérifiées et enregistrées par un réseau distribué d’ordinateurs qui travaillent ensemble pour maintenir l’intégrité du réseau.

Comment fonctionne une blockchain ?

Fondamentalement, une blockchain est un registre numérique qui enregistre de manière sécurisée les transactions entre deux parties de manière inviolable. Ces données de transaction sont enregistrées par un réseau mondial d’ordinateurs (les nœuds).

Lorsqu’Alice envoie du bitcoin à Bob, la transaction est diffusée sur le réseau. Chaque nœud authentifie la transaction en vérifiant les signatures numériques et les autres données de la transaction. Une fois la transaction vérifiée, elle est ajoutée à un bloc avec d’autres transactions. Nous pouvons considérer chaque bloc comme une page du registre numérique.

Les blocs sont liés entre eux via des méthodes cryptographiques, formant ainsi la blockchain (autrement dit une chaîne de blocs). Le processus de vérification des transactions et leur ajout à la blockchain est réalisé via un mécanisme de consensus, un ensemble de règles qui régissent comment les nœuds du réseau parviennent à un accord sur l’état de la blockchain et la validité des transactions.

Fonctionnement d’une blockchain

1. Enregistrement des transactions

Lorsqu’une transaction est initiée (par exemple, le transfert de cryptomonnaie), elle est diffusée sur un réseau de nœuds. Chaque nœud valide la transaction à l’aide de règles prédéfinies.

2. Formation d’un bloc

Les transactions validées sont regroupées dans un bloc. Chaque bloc contient un/des :

  • Données (par exemple : les détails de la transaction) ;

  • Horodatage ;

  • Hachage cryptographique : un identifiant unique créé en exécutant les données du bloc via un algorithme de hachage ;

  • Hachage du bloc précédent : c’est ce qui relie les blocs entre eux, formant la chaîne (ou blockchain).

3. Mécanisme de consensus

Pour ajouter un bloc à la blockchain, les participants au réseau doivent se mettre d’accord sur sa validité. Ce processus de validation est réalisé à l’aide d’un algorithme de consensus, tel que la preuve de travail (PoW) et la preuve d’enjeu (PoS). Nous discuterons de ces deux preuves plus en détail plus tard, mais en voici un bref résumé :

  • Preuve de travail (PoW) : utilisée par Bitcoin, la PoW nécessite que les validateurs de blocs utilisent leur puissance de calcul pour résoudre des problèmes complexes.

  • Preuve d’enjeu (PoS) : utilisée par les nouvelles blockchains comme Ethereum, où les validateurs de bloc sont choisis en fonction de leur stake dans le réseau.

4. Maillage de la blockchain

Une fois validé, le bloc est ajouté à la blockchain. Chaque bloc suivant fait référence au précédent, garantissant ainsi une structure inviolable. En résumé, pour qu’un nouveau bloc soit validé, il doit utiliser l’identifiant du bloc précédent.

5. Transparence

Une autre caractéristique de la blockchain est sa transparence. Tout le monde peut généralement vérifier les données d’une blockchain, y compris toutes les données de transaction et les données d’un bloc, sur des sites Web publics connus sous le nom d’explorateurs de blockchain.  

Vous pouvez par exemple consulter toutes les transactions enregistrées sur le réseau Bitcoin, y compris l’adresse de portefeuille de l’expéditeur et du destinataire, le montant du transfert, et bien d’autres informations également. Vous pouvez également retracer tous les blocs Bitcoin jusqu’au premier bloc, connu sous le nom de bloc genèse.

La cryptographie dans la blockchain

La cryptographie est essentielle pour que la blockchain maintienne un enregistrement sécurisé, transparent et inviolable des transactions. Le hachage est par exemple l’une des méthodes cryptographiques cruciales utilisées dans les blockchains. C’est un processus cryptographique qui convertit une entrée de n’importe quelle taille en une chaîne de caractères de taille fixe.

Les fonctions de hachage utilisées dans les blockchains sont généralement résistantes aux collisions. Cela signifie que les chances de trouver deux éléments de données produisant le même résultat sont extrêmement faibles. Une autre caractéristique des blockchains est l’effet d’avalanche, qui fait référence au phénomène selon lequel tout léger changement dans les données d’entrée produirait un résultat radicalement différent. 

Illustrons cet effet avec la fonction SHA256, une fonction utilisée par Bitcoin. Comme vous pouvez le constater, la modification de la casse (majuscule/minuscule) des lettres a provoqué une différence radicale dans le résultat. Les fonctions de hachage sont également des fonctions unidirectionnelles. Il est en effet informatiquement irréalisable de retrouver les données d’entrée en partant du hachage de sortie.

Données d’entrée

Sortie SHA256

Binance Academy

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Chaque bloc d’une blockchain contient de manière sécurisée le hachage du bloc précédent, établissant une chaîne robuste de blocs. Toute personne souhaitant modifier un bloc devrait modifier tous les blocs suivants. Une mission non seulement techniquement difficile, mais également extrêmement coûteuse.

Une autre méthode cryptographique largement utilisée dans le cadre de la blockchain est la cryptographie à clé publique, également appelée cryptographie asymétrique, qui aide à établir des transactions sécurisées et vérifiables entre les utilisateurs.

Voici comment celle-ci fonctionne : chaque participant dispose d’une paire de clés unique, à savoir une clé privée, qui est gardée secrète, et une clé publique, qui est partagée ouvertement. Lorsqu’un utilisateur initie une transaction, il la signe à l’aide de sa clé privée, créant une signature numérique.

Les autres utilisateurs du réseau peuvent alors vérifier l’authenticité de la transaction en appliquant la clé publique de l’émetteur à la signature numérique. Cette approche garantit des transactions sécurisées, car seul le propriétaire légitime de la clé privée peut autoriser une transaction. Néanmoins, tout le monde peut vérifier les signatures à l’aide de la clé publique.

Qu’est-ce qu’un mécanisme de consensus ?

Un algorithme de consensus est un mécanisme qui permet aux utilisateurs ou aux machines de se coordonner dans un environnement distribué. Il doit garantir que tous les agents du système peuvent s’accorder sur une seule source de vérité, même si certains agents échouent. 

Les mécanismes de consensus garantissent que tous les nœuds du réseau possèdent la même copie du registre, qui contient un enregistrement de toutes les transactions.

Lorsque des dizaines de milliers de nœuds conservent une copie des données de la blockchain, certains défis peuvent rapidement se poser, comme la cohérence des données et les nœuds malveillants. Pour garantir l’intégrité de la blockchain, il existe différents mécanismes de consensus qui régissent la manière dont les nœuds du réseau parviennent à un accord. Examinons de plus près les principaux mécanismes de consensus.

Types de mécanismes de consensus

Qu’est-ce que la preuve de travail (PoW) ?

La Preuve de travail (PoW) est un mécanisme de consensus utilisé dans de nombreux réseaux blockchain pour vérifier les transactions et maintenir l’intégrité de celle-ci. C’est le mécanisme de consensus original utilisé par Bitcoin.

Dans le cadre de la PoW, les mineurs rivalisent pour résoudre un problème mathématique complexe, afin d’avoir le droit d’ajouter le prochain bloc à la blockchain. Dans le processus connu sous le nom de minage, le premier mineur à résoudre le problème est récompensé par de la cryptomonnaie.

Les mineurs doivent utiliser des ordinateurs puissants pour résoudre des problèmes mathématiques, miner de nouvelles cryptomonnaies et sécuriser le réseau. C’est pourquoi le processus de minage nécessite des quantités importantes de ressources (puissance de calcul et énergie). 

Qu’est-ce que la Preuve d’enjeu (PoS) ?

La Preuve d’enjeu (PoS) est un mécanisme de consensus conçu pour résoudre certains des inconvénients de la Preuve de travail (PoW). Dans un système PoS, au lieu que les mineurs rivalisent pour résoudre des problèmes mathématiques complexes pour valider les transactions et ajouter de nouveaux blocs à la blockchain, les validateurs sont choisis en fonction de la quantité de cryptomonnaie qu’ils « stakent » (mettent en gage) dans le réseau.

Le stake représente la quantité de cryptos détenue par les validateurs en garantie. Les validateurs de la PoS sont généralement sélectionnés au hasard pour créer de nouveaux blocs et valider les transactions en fonction de la taille de leur stake. Ils sont récompensés par des frais de transaction pour la création de nouveaux blocs, ce qui les incite à agir dans l’intérêt du réseau. S’ils agissent de manière malveillante, ils risquent de perdre leur crypto stakée.

Autres mécanismes de consensus populaires

La Preuve de travail (PoW) et la Preuve d’enjeu (PoS) sont les algorithmes de consensus les plus courants, mais il en existe bien d’autres types. Certains sont des systèmes hybrides qui combinent des éléments des deux preuves, alors que d’autres sont des méthodes complètement différentes.

Par exemple, la preuve d’enjeu déléguée (DPoS) est similaire à la PoS. Toutefois, au lieu que tous les validateurs soient admissibles pour créer de nouveaux blocs, les propriétaires de tokens élisent un ensemble plus restreint de délégués pour le faire en leur nom.

En revanche, dans le cadre de la preuve d’autorité (PoA), les validateurs sont identifiés par leur réputation ou leur identité, plutôt que par la quantité de cryptomonnaies qu’ils détiennent. Les validateurs sont sélectionnés en fonction de leur fiabilité et peuvent être supprimés du réseau s’ils agissent de manière malveillante.

Quels sont les différents types de réseaux blockchain ?

Blockchain publique

Une blockchain publique est un réseau décentralisé ouvert à tous ceux qui souhaitent y participer. Ces réseaux sont généralement open source (en libre accès), transparents et sans autorisation, ce qui signifie que tout le monde peut y accéder et les utiliser. Bitcoin et Ethereum sont des exemples de blockchains publiques.

Blockchain privée

Une blockchain privée, comme son nom l’indique, est un réseau de blockchain qui n’est pas ouvert au public. Les blockchains privées sont généralement gérées par une seule entité, telle qu’une entreprise, et sont utilisées à des fins internes et pour des d’utilisations bien précises.

Les blockchains privées sont des environnements autorisés avec des règles établies qui dictent qui peut voir et écrire sur la chaîne. Il ne s’agit pas de systèmes décentralisés, car il existe une hiérarchie de contrôle claire. Cependant, ceux-ci peuvent être distribués dans la mesure où de nombreux nœuds conservent une copie de la chaîne.

Blockchain de consortium

Un blockchain de consortium est un hybride de blockchain publique et privée. Dans une blockchain de consortium, plusieurs organisations se réunissent pour créer un réseau de blockchain partagé qui est géré et gouverné conjointement. Ces réseaux peuvent être ouverts ou fermés, en fonction des besoins des membres du consortium.

Au lieu d’un système ouvert où tout le monde peut valider des blocs ou d’un système fermé où une seule entité désigne les producteurs de blocs, une blockchain de consortium voit une poignée de parties aussi puissantes les unes que les autres agir comme validateurs. 

Les règles du système sont souples : la visibilité de la chaîne peut être limitée aux validateurs, aux personnes autorisées ou à tous. Si les validateurs parviennent à un consensus, les changements peuvent être facilement mis en œuvre. En ce qui concerne le fonctionnement de la blockchain, si un certain seuil de ces parties se comporte honnêtement, le système ne rencontrera pas de problèmes.

À quoi sert la Blockchain ?

Bien que la technologie blockchain n’en soit qu’à ses balbutiements, elle revête déjà des applications dans de nombreux secteurs. Parmi les applications actuelles les plus courantes de celle-ci, citons :

1. Les cryptomonnaies

La technologie blockchain a été développée pour soutenir la création de cryptomonnaies, qui l’utilisent comme registre sécurisé et décentralisé pour l’enregistrement des transactions.

Alors que les transactions transfrontalières traditionnelles impliquent des intermédiaires et des frais élevés, la blockchain permet des transferts internationaux plus rapides, moins chers et plus transparents. Outre sa propriété de réserve de valeur, de nombreuses personnes utilisent le bitcoin et d’autres cryptomonnaies pour les envois de fonds dans le monde entier.

2. Les smart contracts

Les smart contracts sont des contrats auto-exécutoires qui peuvent être programmés pour s’exécuter automatiquement lorsque certaines conditions sont remplies. La technologie blockchain permet de créer et d’exécuter des smart contracts de manière sécurisée et décentralisée.

L’une des applications les plus populaires des smart contracts est destinée aux applications décentralisées (DApps) et aux organisations (DAO), qui constituent une grande partie des plateformes de finance décentralisée (DeFi). Les plateformes DeFi tirent parti de la blockchain pour fournir des services financiers tels que le prêt, l’emprunt et le trading sans avoir recours aux institutions traditionnelles. Cela démocratise l’accès aux outils financiers.

3. La tokenisation

Les actifs physiques (RWA) tels que l’immobilier, les actions ou l’art peuvent être tokenisés (convertis en tokens numériques sur une blockchain). Cela peut améliorer la liquidité et élargir l’accès aux possibilités d’investissement.

4. L’identité numérique

La blockchain peut être utilisée pour créer des identités numériques sécurisées et infalsifiables qui peuvent être utilisées pour vérifier des informations personnelles et d’autres données sensibles. Ce cas d’usage pourrait devenir de plus en plus important au fur et à mesure que nos informations personnelles et nos biens sont dématérialisés.

5. Le vote

En fournissant un registre décentralisé et infalsifiable de tous les votes exprimés, la technologie blockchain peut être utilisée pour créer un système de vote sécurisé et transparent qui élimine la possibilité de fraude électorale et garantit l’intégrité du vote.

6. La gestion de la chaîne logistique

La technologie blockchain peut être utilisée pour créer un registre de toutes les transactions au sein d’une chaîne logistique. Chaque transaction (ou groupe de transactions) peut être enregistrée sous la forme d’un bloc dans la blockchain, créant ainsi un enregistrement immuable et transparent de l’ensemble du processus de la chaîne logistique.

Conclusion

La technologie blockchain offre un moyen sûr et transparent d’enregistrer les transactions et de stocker les données. C’est une technologie qui révolutionne les industries en apportant un nouveau niveau de confiance et de sécurité au monde numérique.

Qu’il s’agisse de permettre des transactions de pair-à-pair, de créer de nouvelles formes d’actifs numériques, ou de faciliter les applications décentralisées, la technologie blockchain ouvre un monde de possibilités. La technologie continuant d’évoluer et d’être plus largement adoptée, nous pouvons nous attendre à ce que des cas d’utilisation plus innovants apparaissent dans les années à venir.

Pour plus d’informations

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