Vous connaissez très certainement Bitcoin, et peut-être même d’autres cryptomonnaies. Mais concrètement, comment ces monnaies virtuelles fonctionnent-elles ? Comment peuvent-elles être 100% numériques ?
C’est grâce à la magie des « blockchains », les coulisses des cryptomonnaies, sans lesquelles elles ne pourraient pas exister.
Si l’on entend de plus en plus parler de ces « chaînes de blocs », leur fonctionnement restent cependant obscur pour la plupart d’entre nous. Et pour cause ! Il peut sembler difficile de comprendre cette technologie, qui est loin d’envoyer du rêve au premier abord.
Pourtant, il n’est pas nécessaire d’être calé en développement informatique, ni même en mathématiques, pour comprendre la « blockchain ». Vous allez voir qu’elle n’aura très vite plus aucun secret pour vous !
Pourquoi avoir inventé la blockchain ?
La place d’Internet dans nos sociétés
Pour la majorité d’entre nous, utiliser Internet est devenu un acte quotidien et banal. L’accès à Internet a même été reconnu comme un droit universel en 2016 par l’ONU.
Il faut dire qu’avec la démocratisation d’Internet, de nombreux médias ont commencé à se dématérialiser. Du coup, il est aujourd’hui possible d’écouter des playlists en ligne, de streamer un film, ou encore de se renseigner sur l’actualité grâce à Internet.
De même, de plus en plus d’objets sont connectés au « réseau des réseaux », tels que des smartphones, des montres, mais aussi des cafetières ou encore des réfrigérateurs. Ce réseau d’objets connectés a été appelé « l’Internet des objets ». Il permet de faire circuler les informations de manière plus efficace entre les humains, mais aussi entre les humains et les machines.
Internet s’est donc immiscé dans beaucoup de nos activités, dans nos interactions, dans notre manière de consommer du contenu, etc. La devise à l’origine de « l’Internet des objets » résume assez bien cette situation :
Tout ce qui peut être connecté à Internet, sera connecté.
Il semble donc normal qu’une telle logique s’applique aussi à l’argent, qui n’a pas échappé à la montée en puissance d’Internet. D’ailleurs, il est aujourd’hui possible de consulter son compte bancaire depuis n’importe où, grâce à Internet.
L’invention de « l’Internet de la valeur »
Mais pourquoi ne pas aller encore plus loin ? Pourquoi ne pas créer des monnaies complètement virtuelles, que l’on pourrait s’échanger directement via Internet ? C’est dans cet objectif que la première cryptomonnaie, le bitcoin, a vu le jour en 2008.
Plus de dix ans après, Bitcoin est qualifié d’« or numérique » et sert de référence aux cryptomonnaies créées à sa suite, qui seraient plus de 3000 actuellement. Les cryptomonnaies ont toujours été médiatisées, et de plus en plus d’entreprises et de particuliers investissent dans ces devises d’un genre nouveau. Leur existence est donc largement connue.
Mais si l’idée d’une monnaie numérique peut nous sembler logique aujourd’hui, il est nécessaire d’insister sur la révolution que la création du Bitcoin a engendré. Cette révolution, c’est celle de « l’Internet de la valeur » et elle est entièrement liée à la technologie de la blockchain.
La blockchain, ce sont les coulisses des cryptomonnaies. C’est le système qui permet de les générer, de les stocker ou encore de les échanger, comme nous le verrons par la suite.
Bitcoin et la rareté numérique
Pour comprendre pourquoi cette technologie est si innovante, il faut s’intéresser à la nature des données numériques.
Toute information, tout fichier dématérialisé nous semble forcément falsifiable, duplicable : il est possible de copier un fichier Word en un seul clic par exemple. De même, la gestion des informations sur Internet passe par la copie de fichiers. Ainsi, un mail n’est pas « envoyé » à son destinataire, il est en fait copié sur sa boîte mail : l’expéditeur conserve donc le mail original. Alors que si l’on envoie une lettre par la Poste, elle ne nous appartiendra plus à partir du moment où elle est déposée dans la boîte jaune.
S’il est possible de dupliquer un mail pour le faire parvenir à son destinataire, on comprend rapidement pourquoi cela est impossible pour l’argent : on ne peut pas copier un billet de 10 euros pour le donner à quelqu’un, et garder le même billet de son côté.
C’est là que la technologie de la blockchain entre en jeu, en permettant de créer de la rareté numérique. Ce concept est à l’origine de « l’Internet de la valeur ». En bref, la blockchain derrière Bitcoin a permis d’accélérer et d’améliorer la gestion de la valeur, tout comme Internet l’avait fait pour la gestion de l’information.
En permettant de rendre une donnée numérique « unique » (donc rare) et infalsifiable, la technologie de la blockchain ouvre la voie à des activités et à des services qui étaient jusque-là réservés au monde réel. C’est évidemment le cas de la monnaie : les cryptomonnaies peuvent être échangées sans craindre de copies ou d’attaques malveillantes.
Mais l’argent n’est pas le seul actif basé sur la rareté. De très nombreux biens, documents et objets doivent conserver leur unicité pour conserver leur valeur. C’est le cas des cartes à collectionner par exemple. La blockchain a permis de créer des cartes Paninis 2.0 : les cartes Sorare sont entièrement virtuelles, et peuvent pourtant s’acheter ou s’échanger comme leur équivalent réel.
Mais on peut également penser aux titres immobiliers, aux contrats, à la propriété intellectuelle, aux oeuvres d’art etc. La blockchain peut être utilisée de nombreuses autres manières, comme nous le verrons par la suite.
Le concept de décentralisation
Maintenant que vous connaissez l’« Internet de la valeur », vous savez que Bitcoin a révolutionné Internet en permettant d’y distribuer des données sans qu’elles soient copiées. C’est pour cette raison que les cryptomonnaies peuvent aujourd’hui s’échanger en ligne, comme de l’argent liquide.
Mais les cryptomonnaies n’ont pas seulement permis de créer des systèmes de paiement numériques. Avec Bitcoin, le but de Satoshi Nakamoto était aussi et surtout de s’affranchir des banques et de tous les autres intermédiaires du monde de la finance. La blockchain est donc un système dématérialisé, mais aussi décentralisé.
C’est notamment pour cette raison que le premier bloc de la blockchain Bitcoin contient une phrase tirée du Times du 3 janvier 2009 :
Chancellor on brink of second bailout for banks
Ce titre fait référence à la crise financière mondiale de 2008, pendant laquelle le ministre des Finances (ou « chancellor ») britannique a dû injecter des milliards dans l’économie de son pays pour sauver les banques. Le titre de cet article permet de dater le début de la blockchain, mais il a également servi d’explication à la création des cryptomonnaies. Selon cette vision, les cryptomonnaies auraient été créées pour sauver les banques.
La vraie origine de la blockchain
Pourtant, loin de vouloir sauver le monde de la finance, la technologie de la blockchain a été conçue pour se passer de lui. Elle est en fait l’aboutissement d’un mouvement né dans les années 1990. Les « cypherpunks » cherchaient alors à sauvegarder la vie privée, mise à mal par le développement d’Internet. C’est dans cet objectif qu’ils ont souhaité inventer un système de paiement indépendant, étant donné qu’aucune alternative numérique à la carte bancaire n’a vu le jour depuis les débuts d’Internet. Si les systèmes de paiement de type Paypal sont plus libres en apparence, ils n’échappent pas à la censure : le compte du fondateur de Wikileaks a été fermé par l’entreprise en 2010 par exemple.
Au contraire, la blockchain se base sur la cryptographie pour proposer un système monétaire qui repose sur un réseau, et non sur une entité centrale. Elle génère des consensus, organise les transactions, stocke des données à partir d’un code informatique. Il n’est donc plus nécessaire de faire confiance à des intermédiaires pour gérer son argent par exemple : les mathématiques remplacent ces étapes de vérification et de contrôle. Nous verrons que la blockchain pourrait à terme remplacer de nombreuses procédures, documents, transactions qui nécessitent aujourd’hui des tiers de confiance et sont contrôlées par l’État.
Théoriquement, le fonctionnement de la blockchain permettrait donc d’instaurer plus de transparence dans de nombreux domaines. C’était également le projet d’Internet. Dans les faits, les transactions effectuées sur la blockchain Bitcoin sont aujourd’hui toujours contrôlées par l’État, bien que sa prochaine mise à jour devrait améliorer la confidentialité de ses utilisateurs.
Tout comme le web, le fonctionnement des blockchains s’est progressivement centralisé. Mais le concept de décentralisation est au cœur de son projet originel, et il n’en reste pas moins essentiel à la compréhension de sa technologie.
Comment fonctionne la blockchain ?
S’il on souhaitait définir la blockchain simplement, on pourrait la décrire comme un type de base de données. Tout comme un tableur Excel, elle permet le stockage et l’actualisation de données, qui peuvent être liées à un système monétaire dans le cas de Bitcoin par exemple.
Mais la blockchain ne permet pas seulement de stocker des données. Grâce à elle, il est également possible de transmettre des informations ou encore de l’argent. Pour cela, aucun tiers de confiance n’est nécessaire.
Qu’est-ce qu’un « tiers de confiance » ?
Qu’entend-on par « tiers de confiance » ? Voici un exemple. Aujourd’hui, pour effectuer un virement bancaire d’un compte vers un autre, la transaction doit forcément transiter par un intermédiaire : une banque par exemple. Les banques procèdent sous la forme de transferts : elles diminuent le solde d’un côté, mettent à jour le compte crédité, puis remettent à jour le premier solde.
Dans le système monétaire actuel, les données ne sont donc pas partagées, mais transférées. C’est un peu le même principe lorsque l’on doit rédiger un document avec plusieurs personnes : on envoie une première version à quelqu’un, ce qui nous empêche d’y avoir accès ou de le modifier tant que cette deuxième personne travaille dessus. Au contraire, la blockchain peut s’apparenter à un document partagé, sur lequel tous les participants peuvent écrire, tout en ayant accès à une version toujours synchronisée et mise à jour du texte.
Voici une autre manière de décrire la blockchain selon le mathématicien Jean-Paul Delahaye (lauréat du Prix d’Alembert) : selon lui, il faut s’imaginer :
un très grand cahier, que tout le monde peut lire librement et gratuitement, sur lequel tout le monde peut écrire, mais qui est impossible à effacer et indestructible.
Alors que le recours aux services d’un notaire, d’un avocat ou encore d’un banquier sont nécessaires pour établir des contrats ou transférer de l’argent, la blockchain met en place un service crypté et décentralisé dans lequel le « code est la loi » (« Code is law »). Le principe du « minage » permet de garantir la sécurité et l’intégrité des actes juridiques ou des transactions financières, comme nous allons le voir. Le fait de réduire le nombre des intermédiaires présente des avantages multiples : les transactions sont privées, non contrôlées, plus rapides et plus sécurisées, les coûts sont réduits, etc.
Où est stockée la blockchain ?
L’originalité des blockchains, c’est qu’elles ne sont pas stockées dans un seul et même lieu (sur un seul ordinateur ou un seul serveur par exemple).
Elles fonctionnent grâce à une communauté indépendante de milliers d’ordinateurs, appelés « nœuds ». Ces nœuds sont tous connectés à un réseau ouvert.
Il est ouvert, dans le sens où il est possible de se connecter à une blockchain de manière libre et sans autorisation : il suffit de posséder un dispositif électronique (ordinateur, téléphone, imprimante…) et d’un accès à Internet. Les logiciels nécessaires à leur fonctionnement peuvent se télécharger gratuitement. Bien sûr, certaines instances recommandent des logiciels spécifiques et la plateforme de développement GitHub est souvent privilégiée. Mais dans les faits, rien n’empêche un utilisateur de se servir du programme et de la plateforme de son choix.
Lorsqu’un nouvel utilisateur se connecte à une blockchain, il rejoint les nœuds du réseau. Il peut alors commencer à échanger des informations avec les autres nœuds et choisir le rôle qu’il souhaite occuper au sein de la blockchain. En effet, étant donné que le contrôle n’est pas centralisé, tout le monde peut prendre la place qu’il souhaite dans le réseau, quelle que soit son importance.
Quels sont les différents rôles des « nœuds » dans une blockchain ?
Pour décrire les différents types de nœuds existants, on peut prendre l’exemple de Bitcoin, qui repose sur la toute première blockchain.
On l’a vu, tout utilisateur peut se connecter à la blockchain. Il sera alors considéré comme un nouveau nœud du réseau. Il communiquera de différentes manières avec le reste de la communauté, selon son rôle :
- Les nœuds complets : ils sont indispensables au réseau et assurent l’existence et la sécurité de Bitcoin. Généralement, les nœuds complets sont la « mémoire » de la blockchain : ils sont capables de stocker une copie de tous les blocs de la chaîne et de toutes les transactions passées. Dans les faits, ils peuvent contenir une partie de la chaîne seulement. Ces nœuds sont essentiels à la transmission des nouvelles transactions et à leur ajout dans la blockchain, sous forme de blocs.
- Les nœuds d’écoute : si les « nœuds complets » hébergent souvent une copie de la blockchain et de ses transactions, ils ne sont pas obligés de partager ces informations au reste du réseau. C’est là que les nœuds d’écoute (ou « super nœuds ») interviennent. Ils diffusent leurs informations à n’importe quel autre utilisateur du réseau et servent également de pont de communication entre les membres de la communauté.
- Les nœuds de minage : comme nous le verrons plus loin, les blocs qui constituent la blockchain doivent être minés pour être ajoutés à la chaîne. Le « minage » demande une puissance de calcul très importante, si bien que tous les ordinateurs ne sont pas à même de créer les blocs. Deux solutions sont alors possibles :
- Si un mineur travaille seul, il devra posséder un « nœud complet » sur son ordinateur pour pouvoir créer des blocs.
- Aujourd’hui, les mineurs sont principalement regroupés en « pools » de mineurs : ils partagent leur puissance de calcul, si bien que la copie de la blockchain peut être hébergée par un seul des ordinateurs du groupe.
- Les clients légers : là où les « clients lourds » ont accès aux transactions de la blockchain grâce à une copie complète ou partielle, les logiciels de clients légers permettent d’avoir accès à des informations sans avoir à télécharger tous les blocs. Ils sont notamment utilisés par ceux qui souhaitent tout simplement regarder l’état de leur compte et passer de nouvelles transactions.
Qu’est-ce qu’un bloc ? Comment est-il créé ?
L’expression « blockchain » signifie chaîne de blocs. Ce terme fait référence à la structure même de cette technologie, qui permet de stocker des informations sous forme de blocs de données chaînés entre eux.
Pour expliquer comment cela fonctionne, nous allons reprendre l’exemple de Bitcoin.
1. La création des blocs
Quand une transaction en bitcoins est créée, elle va d’abord être ajoutée à un bloc de données. Ce bloc sera considéré comme prêt à être miné une fois qu’il atteindra les 1 Mo de données. L’un des derniers blocs minés, le bloc 684326, comportait 1 652 transactions.
2. Qu’est-ce que la signature des blocs ?
Le rôle des mineurs est de valider les transactions du bloc, en vérifiant leur intégrité. Si le bloc est validé, il s’ajoutera à la blockchain.
Pour comprendre comment les mineurs procèdent, il faut d’abord comprendre comment les blocs sont chaînés entre eux.
Pour cela, imaginez que chaque bloc de la chaîne possède sa propre signature. La signature d’un bloc est insérée dans le bloc qui suit : c’est ce qui permet de les lier entre eux, comme avec une chaîne. De cette manière, on peut vérifier rapidement que les blocs sont bien à leur place, dès lors qu’ils possèdent la bonne signature correspondant au bon bloc précédent.
La signature des blocs est appelée « hash ». Elle est générée grâce à un calcul mathématique. Ce calcul permet de créer une suite de chiffres à partir de n’importe quelle donnée : texte, chiffres, etc. C’est donc un procédé de cryptographie.
Ce calcul est appelé « fonction de hachage », et elle est appliquée à l’ensemble des données d’un bloc. La fonction utilisée par Bitcoin se nomme SHA-256.
Si vous souhaitez transformer un texte en suite cryptographique, certains sites permettent d’utiliser cette fonction gratuitement. Voici un exemple réalisé à partir du mot « Coinaute », écrit de différentes manières :
Ici, à partir de différentes données (c’est-à-dire plusieurs lignes de texte), la fonction SHA-256 a permis de créer la suite de chiffres :
b411400f259dc89385157cd56d951968ea231442c82e87d6c360ed33e0974288
Cette suite de chiffres sera toujours la même pour cette suite de données : la fonction de hachage est déterministe. C’est-à-dire que le moindre changement dans une lettre ou un chiffre donnera un « hash » complètement différent.
La fonction SHA-256 procède exactement de la même manière avec les transactions contenues dans chaque bloc. Elle transforme toutes les données du bloc en une suite de chiffres, qui devient le « hash » du bloc.
3. Le minage des blocs
Une fois qu’un bloc possède un « hash », il va pouvoir être miné.
L’objectif des mineurs est de trouver un deuxième « hash », qui sera l’empreinte finale du bloc.
Pour se faire, ils doivent modifier légèrement le premier « hash », en lui ajoutant un nombre, appelé « nonce » (pour « nombre utilisé une seule fois » en anglais). Ce nombre est très difficile à trouver, étant donné que le « hash » final doit correspondre à de nombreuses exigences. Entre autres, il doit commencer par un certain nombre de zéros et correspondre au niveau de difficulté attendu par Bitcoin.
Trouver le « nonce » revient à posséder une puissance de calcul démesurée, étant donné que l’ordinateur du mineur doit enchaîner les possibilités très rapidement pour découvrir la solution. Une fois qu’un mineur ou qu’un pool de mineurs a trouvé la solution, il empoche des bitcoins générés spécialement pour lui. De même, il récupère les frais de transaction payés par les utilisateurs pour pouvoir échanger ou encore acheter des jetons par exemple.
Sur Bitcoin, un bloc est ajouté en moyenne toutes les dix minutes (c’est le « block time »). La difficulté de la solution à trouver pour ajouter un bloc à la chaîne varie en fonction du nombre de nœuds de minage, et elle s’exprime en chiffres.
Pour illustrer toutes ces informations, voici la fiche du bloc n°684346, dont la solution a été trouvée par le pool de mineurs Poolin :
Le site blockchain.com nous permet d’avoir de nombreuses informations sur ce bloc. Par rapport à ce que l’on a vu précédemment, on peut maintenant déchiffrer certaines informations de cette fiche :
- Le « hash » trouvé par Poolin pour ce bloc
- Le nombre de transactions que contient le bloc (1948)
- Le niveau de difficulté du calcul à résoudre
- Le poids et la taille du bloc
- Le nonce trouvé par le pool de mineurs
- Les récompenses perçues par le pool : bitcoins générés (environ 6 BTC) et frais de transactions (environ 1 BTC).
Sécurité et transparence de la blockchain
Nous venons de voir le fonctionnement de la blockchain Bitcoin, qui repose sur un système de « preuve de travail » (proof of work). Concrètement, cela signifie qu’un mineur peut ajouter un bloc à condition de prouver qu’il a travaillé pour résoudre un calcul compliqué. Ce travail, ainsi que le résultat de ce travail, sont régis par des règles, sur lesquelles l’ensemble du réseau s’est mis d’accord. C’est pour cela que la « preuve de travail » est un algorithme de consensus. La blockchain Bitcoin existe dans un état d’accord permanent entre ses membres, vérifié toutes les dix minutes.
Il en résulte deux caractéristiques principales :
- La transparence : toutes les données sont distribuées sur le réseau. Elles sont donc publiques, et chacun peut les vérifier.
- La blockchain est incorruptible : le moindre changement dans les données d’un bloc modifie complètement son « hash ». Comme le « hash » du bloc précédent est toujours ajouté au nouveau bloc, il est aisé de s’apercevoir qu’un « hash » a été modifié. Le bloc au « hash » modifié est alors retiré de la blockchain.
La sécurité de la blockchain tient également au fait que ses données sont stockées sur un réseau décentralisé. Le fait qu’elles ne soient pas centralisées rend le piratage informatique bien plus compliqué, à la différence d’Internet.
Depuis 2008, le Bitcoin n’a pas connu de perturbations notables. Les problèmes rencontrés étaient tous le fait d’une erreur ou d’une mauvaise intention d’origine humaine, et n’avaient donc rien à voir avec son fonctionnement. La technologie de la blockchain semble donc avoir de beaux jours devant elle.
Les applications de la blockchain
Comme vous avez pu le constater, la technologie de la blockchain repose sur un réseau décentralisé, sécurisé et transparent. Son système permet d’accélérer et de faciliter les transactions, de réduire les coûts liés aux intermédiaires, et de diminuer les risques. Si elle est toujours associée aux cryptomonnaies, il ne s’agit pourtant que d’une de ses multiples utilisations.
Voici quelques exemples d’applications réelles ou futures de la blockchain :
- Avec la DeFi (Finance décentralisée), de nombreux acteurs souhaitent utiliser la blockchain pour la transmission de valeurs et la création d’une finance pour tous, sans intermédiaire. Par exemple, il ne serait plus nécessaire de communiquer son identité pour ouvrir un compte bancaire ou contracter un prêt.
- La blockchain, qui est un grand registre partagé, peut également servir à assurer une meilleure traçabilité des produits (médicaments, aliments, actifs, etc.).
- Il est également possible de rédiger des contrats directement sur la blockchain. Les « smart contracts » permettent d’exécuter automatiquement les clauses d’un contrat, et de vérifier qu’il a bien été respecté.
Ces applications concernent des domaines nombreux et variés, allant de la finance au milieu musical, en passant par l’immobilier, l’industrie pharmaceutique, etc.
La blockchain pourrait également être à l’origine d’un nouveau web 3.0 entièrement décentralisé, qui pourrait se passer des services centralisés des GAFAM.
Conclusion
Comme vous avez pu le découvrir, la technologie de la blockchain est loin d’être utilisée uniquement par les cryptomonnaies. Son système décentralisé, sécurisé et transparent pourrait bien révolutionner notre vie de tous les jours. Raison de plus pour s’intéresser à son fonctionnement, qui est peut-être un peu plus clair pour vous après la lecture de cet article. Si ce n’était pas le cas, pas de panique : rien ne vous empêche d’acheter des cryptomonnaies sans connaître la blockchain sur le bout des doigts ! Et si la blockchain vous passionne, n’hésitez pas à consulter nos autres guides pour devenir incollable en cryptomonnaies.
