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Qu’est-ce que la blockchain ?

29/11/17 par Claudio Brecht 1

L’écho de la blockchain résonne depuis longtemps au-delà des murs du domaine des logiciels. Chaque jour, la rumeur évoque l’élaboration d’un indice de prix du Bitcoin, tandis que les start-ups se démènent pour imaginer le prochain modèle de gestion novateur inspiré de cette technologie.

Mais que savons-nous véritablement sur ce sujet ?

Au plus fort de la crise financière de 2008, une personne ou un groupe de personnes agissant sous le pseudonyme Satoshi Nakamoto a adressé à une liste de diffusion un document intitulé « Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System » (Bitcoin : un système de paiement électronique de pair à pair). Cette publication proposait une solution pratique à un problème sur lequel butaient les défenseurs de la théorie de la monnaie virtuelle : le problème des généraux byzantins.

 

Créer un consensus parmi des acteurs décentralisés

Le problème des généraux byzantins trouve son origine dans une légende contemporaine à la chute de Constantinople aux mains de l’Empire ottoman en 1453. Un déploiement soigneusement planifié de troupes attaquant de différentes directions était alors le seul moyen de s’emparer de la cité fortifiée. Pour appliquer cette tactique, les généraux ottomans ont dû se résoudre à communiquer par l’entremise de messagers. Mais les généraux peinaient à s’accorder sur le moment précis de l’attaque, et pour cause : certains d’entre eux, voulant discréditer leurs homologues aux yeux du sultan, s’employaient à divulguer sciemment de fausses informations afin de déclencher une attaque prématurée. Dès lors, aucun des généraux ne pouvait avoir la garantie de l’authenticité des messages reçus.

Ce défaut de consensus, dû à l’absence de confiance entre les différents décideurs, constituait le coeur du problème.

L’argent et le rôle de l’intermédiaire

On observe la même situation dans le domaine des transactions numériques de valeur. Car comment avoir la garantie qu’un dollar virtuel ne sera pas versé deux fois ? Jusqu’ici, la réponse était on ne peut plus claire : en recourant à un intermédiaire chargé de superviser l’ensemble des transactions, autrement dit en faisant appel à un établissement bancaire.

Mais cela n’est pas aussi simple que cela en a l’air. Le traitement des paiements internationaux émis sous forme de virements SWIFT prend souvent plusieurs jours du fait des différents acteurs impliqués dans le processus, ce qui ne fait qu’augmenter les coûts des transactions et exclure les petits paiements ponctuels faute de commodité. La possibilité d’annuler une transaction présente également des inconvénients ; pour pouvoir réduire les risques de fraude, les fournisseurs de services irréversibles doivent recueillir davantage d’informations sur leurs clients que nécessaire en d’autres circonstances.

Dans le cas des transactions de valeur physiques, le problème a cependant été largement résolu. Prenons un exemple : imaginez qu’Alice veuille donner à Stéphane une certaine somme d’argent. Il lui suffit simplement de lui remettre une pièce infalsifiable qui représente la valeur du paiement. Alice n’a aucun moyen d’utiliser la même pièce pour effectuer simultanément deux paiements.

D’aucuns ont tenté d’appliquer le principe de la monnaie physique au monde numérique, bien qu’avec plus ou moins de succès. Le Bitcoin est la première monnaie à répondre très largement à ces exigences.

Signatures cryptographiques et valeur numérique

Pour faire en sorte que seuls les propriétaires légitimes puissent dépenser leurs pièces de monnaie numériques, le système Bitcoin utilise une cryptographie basée sur des clés publiques. Cela passe par l’attribution d’une clé privée composée de nombres générés de façon aléatoire qui, à son tour, permet d’obtenir une clé publique. À l’inverse, aucune clé publique ne peut être utilisée pour générer la clé privée correspondante. Une signature numérique est générée à partir de cette clé privée et d’un ensemble de données. La clé publique permet aux utilisateurs de savoir que la signature est dérivée de la clé privée correspondante, sans avoir à la connaître.

Le Bitcoin utilise également la fonction de hachage cryptographique, qui convertit de grandes chaînes de données en valeurs de données de longueur fixe. Une bonne fonction de hachage se caractérise par un excellent niveau de sécurité et permet d’assigner diverses quantités d’entrée en utilisant le moins possible les mêmes hachages.

Ce processus est irréversible, contrairement au chiffrement. Lorsqu’elle est appliquée à la même quantité d’entrée, la fonction de hachage produit toujours le même hachage, mais ne peut pas l’attribuer à la quantité d’entrée initiale. Chaque changement apporté à la quantité d’entrée génère un hachage totalement différent. C’est pourquoi ces fonctions sont aussi assimilées à des “empreintes digitales” numériques.

Dans le système Bitcoin, une pièce n’est autre qu’une combinaison de signatures numériques. La pièce est remise au moment où son propriétaire (en l’occurrence, Alice) signe numériquement un hachage dérivé de la précédente transaction et de la clé publique du bénéficiaire (Stéphane). Pour que Stéphane ait la certitude qu’Alice n’a pas déjà utilisé sa pièce dans une autre transaction, toutes les transactions sont disponibles publiquement.

La course mathématique à la recherche d’un consensus

Le système Bitcoin utilise à cette fin un réseau de pair à pair. Un nœud du réseau compile plusieurs transactions dans un même bloc, en dérive un hachage et l’émet avec un horodatage. Chaque bloc contient le hachage du bloc précédent, ce qui forme une chaîne que l’on appelle la blockchain.

Ce qui nous ramène au « problème des généraux byzantins » : tous les nœuds doivent s’accorder sur la première transaction effectuée et doivent déterminer si un autre bloc doit ou non être ajouté à la chaîne. Le Bitcoin utilise pour cela la méthode dite de la preuve de travail. Pour ajouter un bloc supplémentaire à la chaîne, les nœuds de calcul concernés doivent résoudre une énigme mathématique complexe. Le premier nœud qui trouve la solution la partage avec tous les autres nœuds. Une fois que ces derniers ont vérifié la solution, chacun d’eux ajoute le bloc à sa propre copie de la chaîne. Et le cycle recommence.

Pour s’adapter aux variations de la puissance de calcul totale du réseau, la difficulté de l’énigme est constamment ajustée, de sorte que de nouveaux blocs sont ajoutés à la chaîne environ toutes les 10 minutes. Si deux blocs sont détectés simultanément, le prochain bloc trouvé détermine la sous-chaîne qui sera conservée. La chaîne la plus longue prévaut.

Puisque l’énigme doit être résolue à chaque changement apporté au bloc, ce qui vaut également pour tous les blocs suivants, la longueur de la chaîne influence sa sécurité. Pour la modifier, un pirate devra résoudre l’énigme mathématique pour l’ensemble des blocs avant de pouvoir ajouter un nouveau bloc à la chaîne. L’élément de confiance, qui est aujourd’hui incarné par la banque, est donc concentré dans la logique mathématique de la blockchain.

L’Internet des valeurs

La blockchain fonctionne à la manière d’un journal public distribué dans lequel sont recensées des transactions irréversibles. Les utilisateurs ont la possibilité de vérifier et contrôler leurs transactions rapidement, à moindres frais et sans intermédiaires.

« Les cas d’utilisation de la blockchain publique peuvent transformer radicalement les marchés existants »

Les domaines d’application de la technologie blockchain ne se limitent en aucun cas au système Bitcoin. La blockchain tient davantage à un message sur la transmission de valeur : « l’Internet des valeurs. » La base de données sert de référence ultime pour la détermination des droits de propriété. Tous les types d’actifs pouvant être convertis en doubles numériques peuvent figurer dans la blockchain. Diamants, bâtiments, livraison de marchandises : les possibilités sont infinies.

Les effets ressentis par l’introduction de cette innovation varieront selon les secteurs d’activité. L’obtention d’un consensus intra-entreprise ou inter-entreprises suppose un changement évolutif, mais il existe une certitude : les cas d’utilisation des blockchains publiques peuvent transformer radicalement les marchés existants.

Concluons par un exemple d’utilisation de la blockchain chez Everledger, une start-up qui produit des doubles numériques de diamants. Ces doubles numériques sont calculés à partir de 40 points de données et sont stockés dans une blockchain de manière à retracer la propriété de la pierre entre le moment où elle a été extraite du minerai et le moment où elle a été transformée en pièce de joaillerie. Plus d’un million de bijoux ont déjà été sécurisés par des moyens numériques : voilà un beau témoignage de réussite.

Article publié pour la première fois en anglais le 12/10/2017 sur news.sap.com

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