Chaîne de blocs

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Représentation d’une chaîne de blocs

La chaîne de blocs (en anglais blockchain) est une base de données distribuée transparente[1], sécurisée, et fonctionnant sans organe central de contrôle[2].

Par extension, une chaîne de blocs est une base de données distribuée qui gère une liste d'enregistrements protégés contre la falsification ou la modification par les nœuds de stockage. Une blockchain est donc une chronologie décentralisée et sécurisée de toutes les transactions effectuées depuis le démarrage du système réparti.

Des parallèles existent avec l'Internet (TCP-IP) car il s'agit dans les deux cas de protocoles informatiques permettant la création d'une infrastructure décentralisée. Internet transfère des paquets de données d'un point A à un point B, alors que la blockchain permet à la « confiance » de s'établir entre des parties distinctes du système[3].

La blockchain — et ses protocoles décentralisés de vérification des échanges — pourraient avoir un impact très important pour les États, qui se trouvent questionnés dans le monopole de la monnaie et des transactions financières, mais aussi pour les banques et l’économie tout entière[4],[5],[6].

De nombreuses voix en France et à l'étranger ont souligné l'aspect révolutionnaire de cette technologie, et les changements structurels qu'elle peut apporter à la société tout entière[7],[8].

Fonctionnement de la chaîne de blocs[modifier | modifier le code]

La preuve du travail, méthode historique de consensus[modifier | modifier le code]

La chaîne de blocs est une forme de mise en œuvre de la solution du « problème des généraux byzantins ». Ce problème mathématique consiste à s'assurer qu’un ensemble de composants informatiques fonctionnant de concert, sait gérer des défaillances (ou malveillances) et arrive à produire un consensus. Le système doit pouvoir maintenir sa fiabilité dans le cas où une part minoritaire des composants enverrait des informations erronées ou malveillantes pour contourner la vérification de la double dépense.

La méthode historique pour aboutir à ce type de consensus est « la preuve du travail » (proof of work). Cette méthode utilise l’énergie comme moyen de vérification que le « mineur » a bien réalisé un travail[9]. Le protocole utilise un système cryptographique fondé sur un système décentralisé de preuves : la résolution de la preuve nécessite une puissance de calcul informatique élevée, fournie par les mineurs. Dans le cas de bitcoin, il faut répéter plusieurs centaines de milliards de fois l’opération pour espérer résoudre ce problème[9]. Les mineurs sont des entités dont le rôle est d’alimenter le réseau en puissance de calcul, pour permettre la mise à jour de la base de données décentralisée. Pour cette mise à jour, les mineurs doivent confirmer les nouveaux blocs en décryptant les données.

Une concurrence existe entre les mineurs pour le décryptage des transactions, permettant à la puissance disponible sur le réseau de croître. N’importe qui peut prêter sa puissance de calcul pour miner, mais plus les mineurs sont nombreux plus la résolution des preuves est difficile à s’attribuer. Ainsi, le protocole peut devenir quasi-inviolable dès lors que la concurrence est forte à chaque nœud du réseau, c'est-à-dire qu’aucun groupement de mineurs ne devient majoritaire[3].

Dans le cas de bitcoin, chaque mineur est rémunéré pour le travail fourni à soutenir le réseau.

Parmi les écueils associés à cette méthode figurent : le temps de latence nécessaire pour valider une transaction et le gain décroissant des mineurs. La consommation importante d'énergie liée à cette méthode est aussi pointée[9]. Face à ces constats, la communauté blockchain débat de l’utilisation de méthodes de consensus qui ne seraient plus la preuve de travail mais par exemple la preuve de participation. Et les problèmes de latence pourraient dans la communauté Bitcoin être améliorés via une modification du code.

Autres méthodes de consensus[modifier | modifier le code]

Plusieurs entités utilisent d'autres méthodes de consensus. Ainsi, la crypto-monnaie Peercoin utilise un mélange entre la « preuve de travail » et la « preuve de participation » (proof of stake), c'est-à-dire qu’elle adapte la difficulté du travail en fonction de la « part » de chacun des nœuds. La « participation » étant définie comme le produit du nombre de peercoins détenus et de l’âge de chacun de ces nœuds. Plus la « participation » est élevée, plus la difficulté de la fonction de hachage est réduite[10] (le hachage permet de réduire un ensemble de données par un procédé cryptographique. Il régit le système Proof-of-work. Les hashs sont simples à vérifier mais très difficiles à résoudre) ; ceci réduit mécaniquement la consommation d'énergie des algorithmes de minage (SCRYPT, SHA-256…) nécessaires à la création de monnaie.

Ethereum, qui utilisait la méthode de « la preuve du travail » en 2015, a annoncé sa décision de migrer progressivement vers la preuve de participation.

Les transactions [modifier | modifier le code]

Les transactions représentent les échanges entre les utilisateurs, qui sont stockés au sein des blocs de la chaîne de blocs. 

Les blocs[modifier | modifier le code]

Les différentes transactions enregistrées sont regroupées dans des blocs. Après avoir enregistré les transactions récentes, un nouveau bloc est généré et toutes les transactions vont être validées par les « mineurs » , qui vont analyser l'historique complet de la chaîne de blocs. Si le bloc est valide, il est horodaté et ajouté à la chaîne de blocs. Les transactions qu'il contient sont alors visibles dans l'ensemble du réseau. Une fois ajouté à la chaîne, un bloc ne peut plus être ni modifié ni supprimé, ce qui garantit l'authenticité et la sécurité du réseau.

Chaque bloc de la chaîne est constitué des éléments suivants :

  • Plusieurs transactions
  • Une somme de contrôle (« hash »), utilisée comme identifiant
  • La somme de contrôle du bloc précédent (à l’exception du premier bloc de la chaîne, appelé bloc de genèse)
  • Une mesure de la quantité de travail qui a été nécessaire pour produire le bloc. Celle-ci est définie par la méthode de consensus utilisée au sein de la chaîne, telle que la « preuve de travail », ou « preuve de participation »[11].

Principales applications[modifier | modifier le code]

L'application phare de cette technologie est celle des crypto-monnaies comme l'est par exemple le bitcoin, qui est toutefois loin d'être la seule monnaie virtuelle[12] : il en existe de multiples autres comme l'ether de la blockchain Ethereum.

Au-delà de son aspect monétaire, cette technologie de stockage décentralisé d'informations pourrait avoir de multiples applications, dont :

  • les applications dites « Bitcoin 2.0 »[13].
  • des applications basées sur les contrats intelligents, permettant d'échanger toutes sortes de biens ou de services[14].
  • des moyens de réduire les coûts de paiement et les coûts de transaction[6]. Les banques internationales ont fait des annonces en 2015 sur ces sujets. Vingt-cinq d'entre elles ont par exemple signé un partenariat avec une société américaine R3 pour l’utilisation de blockchains dans les marchés financiers[15]. Citibank a également annoncé son souhait d'émettre sa propre cryptomonnaie, le Citicoin[16]. De même, en avril 2015, la banque UBS a ouvert à Londres son propre laboratoire de recherche dédié à l'étude de la technologie blockchain et à ses applications dans le domaine financier[17]. À travers ces recherches et ces consortiums, les banques espèrent mettre en place une technologie basée sur la blockchain qui deviendra une référence au sein du domaine bancaire. En effet, le consortium ou la banque qui parviendra le premier à sortir une technologie éprouvée sera à même de facturer son propre service auprès des autres acteurs du domaine financier[18].
  • des moyens d'améliorer leurs systèmes prédictifs dits « d'oracles », pour les assurances notamment[19].
  • le développement d'assurances peer-to-peers[20].

Des expérimentations ont été annoncées dans le domaine de l'industrie musicale, du contrôle des données ou encore de la supply chain, respectivement avec la gestion des droits d'auteurs[21], la construction d'un cloud décentralisé[22] ou encore la traçabilité des matériaux[23]. Il est toutefois encore difficile de distinguer les développements de projets concrets des annonces à visée plus communicative.

La technologie est développée au Ghana par l'ONG Bitland pour créer un cadastre virtuel[24]. Un projet similaire avait été envisagé un temps au Honduras[25] mais n'avait finalement pas abouti[26]. La Géorgie a également annoncé une expérimentation de cadastre sur la blockchain en partenariat avec la start-up bitcoin BitFury[27], de même que la Suède avec la start-up ChromaWay[28].

Initiatives publiques et privées en France et en Europe[modifier | modifier le code]

En décembre 2015, la Caisse des Dépôts a lancé une initiative avec de grands acteurs financiers, institutionnels et startups du secteur (dont Allianz, BNP Paribas, BPCE, Crédit Agricole, AXA, CNP Assurances, Croissance Plus, Blockchain Solutions, Paymium et Ledger)[29] pour tester des cas d'usage.

Le gouvernement a lancé des consultations sur un cadre dérogatoire permettant d'expérimenter la blockchain sur les bons de caisse puis le Ministre de l'Économie, de l'Industrie et du Numérique a annoncé le 29 mars 2016 une adaptation de la réglementation de la blockchain au marché des bons de caisse[30]. Malgré « l’engouement planétaire » tel que le décrit le magazine L'Expansion, en 2016, la France semble timide face au principe de la chaîne de blocs[31].

En juin 2016 plusieurs députés français ont proposé deux amendements qui font référence à la blockchain auprès du Parlement français, dans le cadre de la loi Sapin sur la transparence financière et la lutte contre la corruption[32], mais ceux-ci ont été rejetés. Le gouvernement lui-même a déposé un amendement relatif aux titres non-cotés qui a été, lui, accepté[33].

Le parlement européen a validé en mai 2016 la création d'un groupe de travail chargé de surveiller la blockchain et les crypto-monnaies. Ce groupe sera piloté par la Commission européenne, il a pour objectif de surveiller ces technologies et recommander des mesures législatives[34].

Impacts sur l'environnement[modifier | modifier le code]

Une étude[35] réalisée par deux chercheurs irlandais, en 2014, montre que les systèmes basés sur le concept de blockchain peuvent être qualifiés de gouffres énergétiques. En effet, la consommation énergétique sur réseau Bitcoin serait égale à celle de l'Irlande de 2014 qui est d’environ 3GW.

Cet inconvénient a été pris en compte dans le protocole Ethereum qui est une alternative moins énergivore que Bitcoin, avec le remplacement du procédé de minage de type Proof-of-Work (preuve de travail) par un minage de type Proof-of-Stake (preuve d'enjeu)[36].

Réalisations[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. « Transparent » signifie que l'utilisateur réel, un humain, ou virtuel, un processus, n'a pas conscience de sa mise en œuvre.
  2. « Qu’est-ce que la blockchain ? », sur blockchainfrance.net (consulté le 23 juillet 2016)
  3. a et b « La blockchain, une technologie avec un potentiel immense (Partie 1) », sur Journal quotidien finance, blockchain, fintech daily news (consulté le 20 novembre 2015)
  4. Edouard Lederer, « Blockchain », Les échos,‎ (consulté le 26 octobre 2015).
  5. Jade Grandin de l'Eprevier, « Le « blockchain », nouvel eldorado numérique des banques », lemonde.fr,‎ (consulté le 26 octobre 2015).
  6. a et b Pierre-Alexis de Vauplane, Fintech 2020 : reprendre l'initiative, Croissance Plus et PME Finance, (lire en ligne)
  7. (fr) Gilles Babinet, Clément Jeanneau, « La Blockchain, une révolution qui va changer le monde », sur La Tribune (consulté le 8 mars 2016)
  8. UK Government Office for Science, « Distributed Ledger Technology: beyond block chain » (consulté le 17 novembre 2016)
  9. a, b et c Pierre-Alexis de Vauplane, « Enjeux de gouvernance de la blockchain », sur Croissance Plus,‎
  10. Vitalik Buterin, « What Proof of Stake Is And Why It Matters », sur Bitcoin Magazine (consulté le 14 avril 2016)
  11. (fr) « Comment la « blockchain » se constitue-t-elle ? », sur Bitcoin.fr,‎ (consulté le 7 juin 2016)
  12. (en) James Temperton, « Bitcoin might fail but the blockchain is here to stay »,‎ (consulté le 26 octobre 2015).
  13. (en) Dominic Frisby, « The Incredible Technology Behind Bitcoin Is About To Change The World », Business Insider,‎ (consulté le 26 octobre 2015)
  14. « Smart Contracts: The Next Big Blockchain Application », sur Cornell Tech (consulté le 6 juin 2016)
  15. « Nine of world's biggest banks join to form blockchain partnership », Reuters,‎ (lire en ligne)
  16. John Biggs, « Citibank Is Working On Its Own Digital Currency, Citicoin » (consulté le 20 novembre 2015)
  17. « UBS travaille à une monnaie universelle basée sur la technologie blockchain - ICTjournal », sur www.ictjournal.ch (consulté le 6 juin 2016)
  18. « La bataille secrète des banques pour mettre la main sur la blockchain », sur www.journaldunet.com (consulté le 9 juin 2016)
  19. Etherum and Oracles.
  20. « Assurance distribuée et smart contracts », sur Blockchain France (consulté le 8 mars 2016).
  21. Ujo Music.
  22. storj.io.
  23. Provenance.
  24. (en) « Land Records Improvement in Ghana » (consulté le 13 février 2016)
  25. (en) « Honduras to build land title registry using bitcoin technology », sur Reuters India (consulté le 6 juin 2016)
  26. (en) « Coindesk : "Blockchain Land Title Project 'Stalls' in Honduras" », sur coindesk.com,‎
  27. (en) « "Republic Of Georgia To Pilot Land Titling On Blockchain" », sur forbes.com,‎
  28. (en) « Sweden Tests Blockchain Smart Contracts for Land Registry », sur coindesk.com,‎
  29. « La Caisse des Dépôts lance officiellement l’initiative de place Blockchain », sur CryptoFR, la communauté francophone du Bitcoin et des crypto-monnaies (consulté le 14 avril 2016)
  30. lefigaro.fr, « Macron aménage la loi pour tester la «blockchain» sur la finance », sur Le Figaro (consulté le 14 avril 2016)
  31. CG, « La blockchain, la promesse de « disruption » absolue », L'Expansion, no 814,‎ , p. 96 à 101
  32. « La «blockchain», une révolution qui s'invite au Parlement », sur Libération.fr (consulté le 9 juin 2016)
  33. « Sapin 2 s’intéresse aussi à la Blockchain », sur argusdelassurance.com,‎
  34. (fr) « Le Parlement européen va se pencher sur la blockchain », sur usine-digitale.fr (consulté le 9 juin 2016)
  35. (en) « bitcoin_KJOD_2014.pdf », sur karlodwyer.github.io (consulté le 1er mars 2017)
  36. https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Proof-of-Stake-FAQ

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :

Liens externes[modifier | modifier le code]

  • Courte vidéo expliquant le principe des chaînes de blocs
  • Article proposant une définition de la Blockchain avec quelques exemples et les principales limites (actuelles) du modèle.
  • MOOC d'entreprise dédié à la Blockchain par LearnAssembly & Blockchain France : MOOC Blockchain

Bibliographie[modifier | modifier le code]