Blockchain – Guide complet

Comment fonctionne la BlockChain ?

L’existence ou non d’un Satoshi Nakamoto est un point discutable. Ce qui est clair, c’est qu’au lendemain de 2008, deux leçons ont été tirées par trop peu de gens :

1. Dépenser plus qu’on doit – la dette – implique une rupture avec le capitalisme pur en ce sens qu’il introduit une forme d’asservissement dans un système qui devrait se concentrer sur la communication de la valeur plutôt que sur les relations sociales
2. La confiance, l’émotion fondamentale sur laquelle repose la capacité à attribuer une valeur aux petits disques de métal et au papier peint (c’est-à-dire l’argent), est trop centrale dans le système capitaliste pour être attribuée à de simples humains (c’est-à-dire les banquiers)

Nakamoto était l’un de ceux qui étaient ainsi doués, et ces deux points ont été la base sur laquelle Bitcoin a été fondé (a : valeur de communication et, b : confiance dans le moyen de communication).

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L’approche de Bitcoin est pure et claire, bien que ses résultats soient peut-être quelque peu imparfaits. Elle peut donc servir d’excellente base pour comprendre le fonctionnement d’autres systèmes – même ceux qui ne reposent pas sur une chaîne de blocs d’une certaine forme ou structure.

C’est important, non seulement pour les amateurs de cryptocurrences, mais aussi pour nous tous. C’est la vague du futur, et – parce qu’elle est plus sûre que toute base de données centralisée et donc attaquable – c’est la technologie qui devrait soutenir les futurs registres fonciers, les élections, la gestion de l’identité, les dossiers médicaux … presque tous les aspects de la vie qui sont soumis à l’enregistrement des données.

Une société du nom de Bitnation, par exemple, fournit aux résidents de l’Estonie et de Liberland tous les outils administratifs d’une nation virtuelle.

Dans l’article suivant, nous expliquerons pourquoi la Blockchain a été créée, comment elle prend en charge la monnaie virtuelle/électronique/crypto/appel à volonté de Bitcoin, plus ou moins comment elle fonctionne, et quelles sont certaines de ses limites.

Et nous montrerons comment le système remplace la confiance malavisée que nous accordons aux banques, aux fonds et aux autres membres du monde de la finance traditionnelle, par une confiance dans le fonctionnement binaire, sans bêtises et sans égocentrisme, d’un ordinateur.

Le Ledger – La valeur communiquante

Quiconque regarde la liste des personnages dramatiques ci-dessus remarquera l’absence d’un personnage particulier – le Bitcoin. C’est parce que – tout simplement – le bitcoin en tant qu’entité n’existe pas vraiment.

Ce disque d’or avec le “B” croisé en forme de dollar n’est rien d’autre qu’une image de marque. Les participants à l’économie du bitcoin n’ont pas de portefeuilles physiques remplis de petites pièces d’or.

Ils ont plutôt accès à une série de blocs de livres en ligne, qui sont – comme les livres papier ordinaires – des enregistrements de transactions. Chaque bloc du grand livre contient toutes les transactions effectuées au cours d’une période donnée[i] et, ensemble, ils forment une chaîne continue de ces blocs. Tout au long de ces blocs du grand livre, toutes les transactions précédentes d’un utilisateur sont enregistrées. Même le solde d’un compte n’est pas réellement enregistré.

Au lieu de cela, avant de pouvoir dépenser de l’argent, ou – dans le cas de Bitcoin – de transférer une valeur à un autre en échange d’un service ou d’un actif, le système examine tous les blocs de grand livre précédents pour s’assurer que le participant a plus de valeur (valeur reçue moins valeur dépensée) que ce qu’il est sur le point de dépenser.

De cette manière, l’un des éléments les plus problématiques de la société occidentale – la dette – est révoqué. On ne peut pas dépenser plus que ce que l’on a. S’assurer que le payeur dispose d’un crédit suffisant est une condition de base pour l’approbation d’une transaction.

Ces blocs de registres sont répartis sur l’ensemble du réseau Bitcoin pour assurer la redondance et la sécurité. Ils ne sont pas simplement décentralisés en un réseau de hubs et de rayons, mais sont en fait interconnectés, de sorte qu’ils sont tous identiques à tout moment.

Les livres comptables ne peuvent pas être modifiés par une banque centrale ou une autorité. Au lieu de cela, les détenteurs des blocs de registres reçoivent une diffusion chaque fois qu’un nouveau bloc est ajouté.

Ils vérifient ensuite leur propre chaîne de blocs pour en assurer la cohérence et diffusent leur approbation dans tout le réseau. Ce n’est qu’après que l’ensemble du réseau a confirmé la cohérence de la chaîne que le nouveau bloc est approuvé.

Il ne suffit donc pas de modifier le contenu d’un seul bloc, car cette modification doit être approuvée par l’ensemble du réseau pour être correctement enregistrée dans tout le système. Il doit être conforme à l’historique de tous les livres en ligne identiques du réseau !

Le bloc – Générer la confiance … et les chaînes

Maintenant, nous nous demandons comment le réseau confirme précisément qu’un changement enregistré est effectivement légitime. Comment pouvons-nous automatiser un système de manière à ce qu’il ne nécessite pas le calcul réel de chaque transaction dans le système pour en vérifier l’authenticité ? Pour répondre à cette question, nous devons examiner le bloc de plus près.

Un bloc fait partie d’une chaîne de tels blocs qui constituent le grand livre en ligne, qui enregistre toutes les transactions effectuées dans un délai précis. Chaque bloc est identifié par un hachage – une chaîne de 256 bits (un nombre binaire utilisant 256 chiffres de 0 et 1, dont la valeur régulière est trop grande pour être nommée – plus grand que 10 à la puissance 78, c’est-à-dire 10 suivi de 77 autres chiffres) – qui est unique à chaque bloc.

En plus des transactions, chaque bloc contient (en entrée, au même titre que les paramètres des transactions listées du bloc) un horodatage, et le hachage du bloc précédent dans le livre.

Ainsi, une chaîne de blocs est progressivement formée, dans laquelle un bloc ne peut pas être modifié sans changer les identifiants de hachage de tous ses blocs suivants.
Hachage du bloc

Chaque bloc contient également un opérateur 32 bits (nonce) qui est utilisé pour dériver le hachage unique du bloc, basé sur les transactions enregistrées du bloc et les entrées de hachage du bloc précédent.

Cette structure vise à empêcher la création de transactions contrefaites. Cela modifierait une entrée précédente dans un bloc précédent, altérant ainsi le hachage de ce bloc précédent et nécessitant une mise à jour de tous les hachages de bloc suivants (qui, comme mentionné, est basé – entre autres – sur le hachage du bloc précédent) jusqu’à présent.

La course pour trouver le Nonce

Bien que ce qui précède ressemble à un jeu joué par les fans d’Harry Potter, la course pour trouver le nonce est au centre de tout le système Bitcoin.

Comme mentionné, le nonce est une chaîne de 32 bits, ce qui signifie qu’il peut y en avoir plus de 2 milliards ; et il est utilisé comme opérateur pour dériver un hash (identifiant de bloc) basé sur les transactions du bloc plus le hash du bloc précédent.

Passons maintenant à la partie difficile : Le système Bitcoin spécifie une valeur maximale ou une plage de valeurs spécifiques pour le hachage, et parce qu’il est appliqué de manière aléatoire sur plusieurs entrées (les paramètres de la transaction et le hachage précédent), il n’y a aucun moyen de faire de l’ingénierie inverse à partir du hachage résultant, car cela impliquerait de connaître – non seulement le nonce – mais aussi la manière dont il s’est appliqué à chaque entrée du bloc.

La seule façon de parvenir à un hachage qui réponde aux exigences du système est d’essayer un nonce après l’autre jusqu’à ce que la valeur de hachage souhaitée soit obtenue. Les nonces sont testées l’une après l’autre à un rythme mesuré en quintillions par seconde.

Pour ce faire, des ordinateurs de plus en plus puissants sont nécessaires pour tester le nombre toujours décroissant de nonces disponibles (même 2 milliards de permutations finiront par s’épuiser). Et c’est là qu’intervient l’élément de course.

Dès qu’un bloc est fermé pour de nouvelles transactions, un nouveau bloc est initié. Immédiatement, la course est lancée pour trouver le nonce correct pour le bloc nouvellement fermé.

Dès que ce nonce est trouvé, le bloc avec son nonce et le hachage qui en résulte est soumis à l’approbation de l’ensemble du réseau de mineurs et des autres parties hébergeant le registre. Simultanément, le bloc nouvellement ouvert est fermé et soumis à une nouvelle course, et un troisième bloc est ouvert pour de nouvelles transactions. Mineurs ! À vos marques !

Les mineurs accomplissent la tâche la plus importante dans toute société monétaire. Sans eux, il n’y aurait ni or, ni cuivre, ni argent ; mais là, la similitude s’arrête.

Dans le monde de la cryptoconnaissance, les mineurs sont les personnes (enfin, leurs CPU et GPU, en fait) chargées de s’asseoir près de leurs ordinateurs et de tester les nonces.

Il est clair que tester un nonce après l’autre est très gourmand en énergie (il consomme beaucoup d’électricité) et doit être fait très rapidement, car la plupart des gens ne voudront pas rester assis dans un restaurant pendant des heures, à attendre que le réseau Bitcoin approuve le paiement.

D’autre part, le mineur ne voudra pas investir du temps et de l’argent dans un processus qui nécessite l’approbation de toute une communauté, à moins qu’il ne reçoive une rémunération pour son travail.

Au début, les mineurs étaient pour la plupart des passionnés d’informatique, avec des ordinateurs supérieurs à la moyenne utilisant des processeurs graphiques, simplement parce que ceux-ci sont plus rapides que les unités centrales de traitement que l’on trouve sur chaque ordinateur.

Aujourd’hui, cependant – alors que la concurrence pour trouver des nonces à partir d’un bassin toujours plus restreint augmente et que la récompense diminue – leur tâche est presque dépassée par les grandes entreprises qui disposent d’ordinateurs encore plus puissants.

Comme mentionné ci-dessus, les mineurs sont incités par le paiement[v] de la manière suivante.

À chaque bloc est ajoutée une transaction dans laquelle une valeur précédemment inexistante est créée (une “bitcoin nouvellement frappée”) et créditée au mineur qui trouve le nonce correct en premier.

Le mineur reçoit son paiement après avoir soumis le bloc avec le nonce correct et le hachage nouvellement inscrit au réseau et il est accepté par tous les ordinateurs participants.

Le nonce accepté représente ce que l’on appelle une “preuve de travail” (car il implique beaucoup de travail), et il est également la preuve de l’engagement du mineur dans le système : il a investi du travail, du temps, de l’électricité et d’autres ressources dans la recherche du nonce et espère recevoir une rémunération pour son travail, une fois celui-ci approuvé.

Ainsi, l’intérêt personnel du mineur est celui qui est à la base de la confiance que le système lui accorde. Il ne peut y avoir de conflit d’intérêts, comme c’est le cas dans le monde bancaire, où la perversion du système peut souvent entraîner des gains en raison des défauts inhérents au système.

Et donc, à la planche à dessin

Le processus de création de la Blockchain est donc

1. A partir du moment où un bloc précédent (appelé “1”) a été fermé à l’acceptation de nouvelles transactions, un nouveau bloc (“2”) est initié.
2. A ce moment, les mineurs commencent la course pour trouver le nonce du bloc fermé (“1”).
3. Un nonce est trouvé pour le bloc “1” et il est soumis au réseau.
4. Une fois approuvé, il rejoint la chaîne et son hash est ajouté au bloc nouvellement initié (“2”).
5. Simultanément, le nouveau bloc (“2”) est fermé et soumis à la prochaine course pour trouver son nonce. Un nouveau bloc (“3”) est initié.

Enchaînement des blocs

Le seul moment où ce processus est perturbé est lorsque deux personnes trouvent en même temps des nonces qui génèrent des hachis remplissant les paramètres de valeur fixés par le système.

Nous avons maintenant deux échéances – deux chaînes émanant de la même source : une bifurcation. Dans ce cas, le paiement du travail est suspendu pendant que la course à la recherche du nonce des deux blocs suivants (un pour chaque ligne de temps) est en cours.

Ces deux blocs contiennent les mêmes transactions, et la course n’est pas seulement entre mineurs, mais entre deux lignes de temps. Le premier bloc soumis et accepté par le réseau détermine lequel des deux calendriers sera le “légitime”.

Le paiement va à l’auteur de la ligne temporelle gagnante, et la chaîne de blocs continue à partir de là, l’autre ligne temporelle cessant d'”exister”.

Il s’agit clairement d’une limite du système, ce qui signifie que le travail est souvent effectué sans rémunération ; toutefois, ce risque peut être pris en compte dans la tarification.

D’autres problèmes liés à la chaîne de blocs de Bitcoin sont l’allongement croissant des délais de traitement et le nombre de transactions possibles par bloc. En outre, plus la chaîne de blocage s’agrandit, plus les serveurs nécessaires pour l’héberger sont importants.

En conséquence, le pouvoir est à nouveau concentré entre les mains de grandes entreprises (lire : les banques), ce qui va à l’encontre de l’ensemble des principes de base des instigateurs du système.

Une autre limitation est que plus on frappe de bitcoins, plus on trouve de hashs et de nonces, plus le système devient lent et plus on a besoin de ressources (électricité et puissance CPU/GPU).

Par conséquent, l’industrie minière est de plus en plus centralisée entre les mains de ceux qui peuvent se permettre d’entreprendre cette tâche dans l’espoir de s’accaparer le marché. Déjà, des centaines de milliers de mineurs ont abandonné la partie, car ils n’ont pas les moyens de payer les factures et/ou de livrer les marchandises à temps.

Le corollaire de cette situation est qu’une fois qu’environ 50% du registre est entre les mains d’une seule entité, il devient sujet à manipulation. La chaîne de blocage de Bitcoin présente de nombreuses autres limites, dont certaines sont traitées par le fonctionnement du grand livre d’autres cryptocurrences.

Du point de vue de l’utilisateur, outre les temps de transaction plus longs mentionnés ci-dessus, le plus grand danger posé par le système est l’incapacité à récupérer une clé perdue. Comme les clés ne peuvent pas être récupérées, cela entraîne la perte totale de ses actifs.

Introduction : La chaîne de blocage

Nous avons donc la chaîne de blocs – une chaîne de blocs en constante évolution qui enregistre toutes les transactions qu’une personne a effectuées, la protégeant ainsi des dépenses excessives et des caprices des banques et autres institutions financières.

Il s’agit d’un mécanisme totalement complet et indépendant, dans lequel la confiance dans votre banquier est remplacée par la confiance dans la technologie. Cette technologie, sur laquelle repose la Blockchain, est assez simple et offre à beaucoup l’espoir de mettre fin à la corruption et (souvent) à la simple incompétence administrative.

Alors que nous regardons le capitalisme s’enfoncer lentement, encore et encore, dans son auto-illusion et sa cupidité débridée, les cryptocurrences offrent une liberté par rapport aux institutions financières et – espérons-le – une immunité contre les stupidités et la mauvaise volonté de ceux à qui nous confions nos économies.

Notes

Cela dit, il faut souligner que les valeurs enregistrées utilisent une unité appelée Bitcoin, dont un maximum de 21 millions existera toujours dans le système. La valeur fiat de chacun de ces bitcoins est en pleine mutation : elle a commencé à être égale à la moitié d’une pizza et a atteint une valeur maximale de 20 000 dollars en décembre 2017, pour ensuite s’effondrer de façon spectaculaire et se stabiliser dans la région des 3 000 à 4 500 dollars au moment où nous écrivons ces lignes (vers 2018).

ii] Le nombre maximum de transactions qu’un bloc peut contenir est d’environ 2400, en fonction de leur niveau de complexité. En moyenne, il y a environ 500 transactions dans un seul bloc. En plus du paiement fixe pour la résolution d’un bloc, les mineurs peuvent également recevoir une incitation supplémentaire de la part des fournisseurs de transactions ; et plus la redevance payée est élevée, plus la transaction est prioritaire pour l’inclusion dans le bloc actuel.

iii] Le nonce est ajouté à la fin des autres paramètres de la transaction et au numéro de hachage du bloc précédent. Les numéros sont ensuite hachés (en dérivant un numéro d’une chaîne de texte) en utilisant le cryptage SHA256 – un protocole de cryptage développé par l’administration américaine de la sécurité nationale.

[iv] En fait, cette exigence change toutes les 10 minutes.

[v] Le paiement pour la résolution du premier bloc créé par Nakamoto (le bloc “Genesis”) était de 50 Bitcoins. Comme le nombre de Bitcoins à extraire doit atteindre 21 millions, cette récompense diminue progressivement – elle est réduite de moitié tous les 210 000 blocs, et devrait se maintenir à son niveau actuel de 6,25 Bitcoins jusqu’en 2020 environ.

Blockchain FAQ

• Quels sont les trois principaux éléments d’une chaîne de blocs ?

  Lorsque vous parlez de chaîne de blocs, la plupart des gens pensent immédiatement à une crypto monnaies, mais en réalité, une crypto monnaie n’est pas un élément nécessaire d’une chaîne de blocs. Une chaîne de blocs comporte trois composants principaux et nécessaires. Le premier est une cryptographie à clé privée pour sécuriser le réseau. Le deuxième est un réseau distribué qui comprend une structure de base de données de grand livre partagée. Et le troisième est un moyen de comptabiliser les transactions et les enregistrements qui sont liés à la fonction du réseau. Tous les composants supplémentaires ne sont que des fonctionnalités supplémentaires qui ont été ajoutées à la chaîne de blocage.

   
• Pourquoi les réseaux de chaînes de blocage doivent-ils être validés ?

  Dans une chaîne de blocage qui utilise des crypto monnaies, l’étape de validation est essentielle pour s’assurer qu’une monnaie n’est pas dépensée dans plusieurs transactions simultanément. Ce concept est connu sous le nom de double dépense et les chaînes de blocage s’en prémunissent grâce à des processus de validation qui garantissent que les crypto monnaies sont détenues de manière unique et qu’elles contiennent une valeur. Une méthode largement acceptée pour ce faire consiste à faire fonctionner les nœuds du réseau comme une partie du système de grand livre, en conservant un historique complet des transactions dans le réseau et en confirmant chaque nouvelle transaction au fur et à mesure qu’elle se produit pour éviter le problème de double dépense.

   
• Qu’est-ce qu’un grand livre public en crypto monnaies ?

  Le nom de grand livre public, même s’il est maintenant appliqué à la toute nouvelle technologie de chaîne de blocs, vient de la pratique séculaire consistant à noter les transactions au fur et à mesure qu’elles se produisent dans un livre, ou grand livre. Ce système a été utilisé pour les prix des matières premières, les nouvelles et tout ce que les gens voulaient suivre, comme les mariages et les naissances. Le grand livre était accessible au public et permettait de vérifier les informations qui y étaient inscrites. Au fur et à mesure de l’apparition des systèmes de chaînes de magasins, il leur fallait également un moyen de suivre les transactions et de les rendre à la fois accessibles au public et vérifiables. Le grand livre public était un système parfait pour cela, et il a donc été ajouté comme élément de la chaîne de blocage.