La gestion sécurisée et transparente des transactions reste un défi majeur dans de nombreux secteurs.
Des brèches de sécurité et des erreurs de gestion des données peuvent entraîner des pertes financières et une perte de confiance des utilisateurs.
La blockchain, avec son architecture décentralisée et immuable, offre une solution innovante pour sécuriser et valider les transactions de manière fiable.
Initiez-vous à la Blockchain et explorez ses principes fondamentaux.
Architecture Client-Serveur vs Blockchain
L’architecture client-serveur représente un modèle conceptuel en informatique où les responsabilités et les fonctions sont distribuées entre deux entités distinctes : le client (le navigateur dans une application web) et le serveur (la logique de l’application web). Toutes les données sont stockées dans une base de donnée , cette architecture est centralisée (ça veut dire que les décisions et la gestion des ressources sont concentrées à un emplacement central et qu’il contient toujours une entité centrale pour stockée les données).
Dans ce cas l’entité centrale c’est la base de données. Le client obtient une version mise à jour des enterrés chaque fois qu’il accède à la base de données à travers la partie Clients.
Exemple :
Gmail : Le service de messagerie Gmail de Google utilise l’architecture client-serveur. Votre navigateur (client) envoie des requêtes au serveur Gmail pour récupérer et envoyer des e-mails et bien sur toute ces informations sont stockées dans une base de données
Facebook : Le réseau social Facebook repose sur une architecture client-serveur. Votre navigateur agit en tant que client pour interagir avec les fonctionnalités de Facebook, tandis que les serveurs de Facebook stockent les données utilisateur dans une base de don
La définition de la Blockchain
La blockchain est une technologie de stockage et de transmission d’informations de manière Transparente, sécurisée et décentralisée. Elle repose sur un réseau de nœuds (ordinateurs) qui collaborent pour valider et enregistrer des transactions de manière distribuée (pour s’assurer que tous les nœuds arrivent à la même conclusion), formant ainsi une chaîne de blocs interconnectés.
L’objectif principale de la blockchain c’est de redonner la confiance dans la transmission des données et les échanges commerciaux.
La blockchain est comme une chaîne de coffres-forts. Chaque coffre-fort (bloc) contient des informations importantes, comme des transactions, et une sorte de cachet (hachage) qui le relie au coffre-fort précédent. Ces cachets font en sorte que si quelque chose change dans un coffre-fort, cela se voit tout de suite, car cela affecterait tous les coffres-forts suivants. C’est comme une chaîne verrouillée où chaque maillon est connecté au maillon précédent, assurant que tout reste en sécurité et immuable.
Pour modifier donc un block particulier il faut modifier tous les blocks précédant par exemple si on veut modifier le boc numéro 100 on doit modifier tous les blocs de 1 à 99 ce qui est pratiquement très difficile.
La blockchain est donc immuable . Une fois qu’une information est enregistrée dans un bloc et que le bloc est ajouté à la chaîne, il devient extrêmement difficile, voire pratiquement impossible, de modifier cette information.
Fonctionnement de la Blockchain Sécurisée
La blockchain utilise une chaîne de blocs pour enregistrer de manière sécurisée et transparente des informations sur des transactions entre différentes parties. Chaque bloc contient un ensemble de transactions et est lié au bloc précédent par un hachage, formant ainsi une chaîne. L’utilisation de techniques cryptographiques rend les données non modifiables une fois qu’elles sont enregistrées sur la blockchain , renforçant ainsi la transparence et la sécurité des échanges .
Exemple :
L’entité A veut effectuer une transaction vers B . Plusieurs transactions sont regroupées dans un bloc ( une transaction peut être un échange d’appel de fonction ou échange d’argent ) puis les nœuds du réseaux valide le bloc (en utilisant des technique cryptographiques)
Le bloc est ajouté à la chaine de bloc ( blockchain) a laquelle tous les utilisateurs ont accès et par la suite B reçoit la transaction de A .
Objectifs de la Blockchain Décentralisée
L’objectif de la Blockchain
Les clés de la Blockchain
Une blockchaine doit nécessairement avoir ces 5 éléments :
- La distribution
Un système informatique est dit distribué si on a une collection de poste ou de calculateur qui sont autonome et connecté entre eux à travers un réseau de communication.
La distribution signifie que le traitement est partagé entre plusieurs nœuds du réseau mais les désistions peuvent toujours être centralisé et ils peuvent utiliser des connaissances complètes du système donc les participants à la blockchain sont physiquement séparé mais ils sont connecter sur un réseau chaque participant exploite un nœud complet qui conserve une copie complète du légère ( registre ) qui va se mettre à jour avec la nouvelle transaction au fur et à mesure qu’elle se produise.
- La décentralisation (Réseau pair-à-pair)
- Le chiffrement
Le chiffrement est utilisé pour sécuriser les données stockées sur la blockchain , garantissant que seules les parties autorisées peuvent accéder aux informations. Cela renforce la confidentialité et la sécurité des données .
La blockchain utilise des technologies par exemple la déclaration des clés privés et publiques pour enregistré les données dans les blocs d’une manière sécurisé et semi-anonyme, les participants peuvent aussi contrôler leurs identités et autres informations personnels et ne partager que les informations qui ont besoin dans une transaction.
Dans l’exemple au-dessus Jacqueline veut envoyer 0,1 BTC a Robert pour cela Jacqueline va signer ça transaction avec ça clé privé, ensuite Robert va vérifier cette transaction avec la clé publique de Jacqueline.
- L’Immuabilité
L’immuabilité signifie que les données enregistrées sur la blockchain ne peuvent pas être modifiées une fois qu’elles ont été validées et ajoutées à un bloc. Cela garantit l’intégrité des enregistrements et renforce la confiance dans l’historique des transactions.
- La Tokenisation
La tokenisation est la représentation numérique d’un actif, de droits ou de toute autre valeur sur une blockchain . Les jetons (tokens) sont utilisés pour symboliser ces actifs, permettant ainsi leur gestion, leur transfert et leur échange de manière numérique et sécurisée.
Les transactions et autre interactions dans une blockchain implique un échange sécurisé des valeurs, les valeurs vont se présenter sous la forme de jetons (tokens) qui permettent aux participants de contrôler leurs données personnelles. C’est un moteur fondamental de l’analyse de rentabilité de la blockchain .
Historique et Évolution de la Blockchain
L’horodatage des documents
Comment horodater un document numérique (1991)
L’horodatage est un mécanisme consiste à associer une date et une heure spécifiques à un événement (une information ou un fichier). L’objectif principal est d’enregistrer le moment exact où une opération a été effectuée . Ce processus est souvent réalisé en conjonction avec une signature numérique, ajoutant ainsi une couche de validation à l’étape temporelle.
L’arbre de Merkle (1992)
L’arbre de Merkle est une structure de données utilisée dans les systèmes de gestion de données décentralisés, tels que les blockchains , pour garantir l’intégrité des données. Il est nommé d’après le cryptographe Ralph Merkle .
Dans un arbre de Merkle , les données sont organisées en blocs, puis les empreintes de hachage de ces blocs sont combinées pour créer une série de niveaux dans la structure d’arbre linéaire. Chaque nœud de l’arbre (sauf les feuilles) est associé à l’empreinte de hachage de ses nœuds enfants.
Cela permet une vérification rapide de l’intégrité des données. En vérifiant les empreintes de hachage au niveau supérieur de l’arbre (appelé la racine de Merkle ), on peut s’assurer que toutes les données en dessous sont intactes. Si une petite partie des données change, seule la branche correspondante de l’arbre de Merkle doit être recalculée.
Voici une explication de processus de construction d’un arbre de Merkle dans le contexte des blockchains .
- Les données (par exemple, les transactions dans une blockchain ) sont regroupées deux par deux .
- Chaque paire de données est hachée individuellement à l’aide d’une fonction de hachage cryptographique (comme SHA-256).
- Les empreintes de hachage résultantes sont ensuite regroupées deux par deux et à nouveau hachées.
- Ce processus est répété jusqu’à ce qu’il ne reste qu’une seule empreinte de hachage, appelée la racine de l’arbre de Merkle .
L’organisation des transactions au sein d’un bloc à l’aide de l’arbre de Merkle présente plusieurs avantages, notamment en termes d’efficacité et de vérification rapide de l’intégrité des données. Le fait que l’arbre de Merkle soit construit de cette manière permettre une vérification rapide signifie que lorsqu’un nœud de la blockchain souhaite vérifier une transaction particulière, il n’a pas besoin de télécharger l’intégralité de la base de données. En utilisant l’empreinte de hachage à la racine de l’arbre de Merkle , un nœud peut vérifier l’inclusion d’une transaction spécifique en descendant seulement le long du chemin de l’arbre correspondant à cette transaction.
Preuve de travail réutilisable rPOW(2004)
BitCoin (2009)
Le logiciel Bitcoin a été mis en ligne en janvier 2009 , marquant le début du réseau Bitcoin . Satoshi Nakamoto a également extrait le premier bloc de la blockchain , appelé le bloc de genèse ( même si en 2009 le mot blockchain n’existe pas ). La crypto-monnaie BitCoin a venu avec un nouveau concept pour résoudre le problème double spending notamment dans son consensus la preuve de travail c’est de faire une mise à jour de consensus preuve de travaille réutilisable d’une façon décentralisée .
Ethereum et les Smarts Contracts (2015)
En 2015, Ethereum a introduit la capacité de créer et d’exécuter des contrats intelligents, marquant une avancée significative dans le domaine des technologies de la blockchain . Ethereum est une plateforme de blockchain open source ( créé par un programmeur et chercheur en informatique russe-canadien nommé Vitalik Buterin ) conçue pour permettre le développement de contrats intelligents et d’applications décentralisées (DApps).
Ethereum est devenu l’une des principales plateformes de blockchain dans le monde de la crypto-monnaie et de la technologie décentralisée.
Challenges de la Blockchain et Scalabilité
La scalabilité
Le problème de la scalabilité est l’un des principaux défis des blockchains publiques. La scalabilité désigne la capacité d’un système à gérer efficacement une croissance importante du nombre d’utilisateurs, de transactions ou de demandes sans sacrifier ses performances.
Cette scalabilité peut freiner l’adoption des blockchains publiques. Par exemple, la blockchain Bitcoin augmente d’un Mo par bloc toutes les 10 minutes, et sa taille actuelle est de 240 Go . Les nœuds complets, ou nœuds archivés, occupent plus de 3 To de données. Pour valider les transactions, les nœuds doivent télécharger l’intégralité de la blockchain, ce qui pourrait poser un problème à long terme.
Il existe d’autres blockchains qui adoptent des approches différentes nécessitant moins de stockage, mais la croissance des données à venir pourrait poser un défi.
L’évolutivité est moins un problème pour les blockchains privées telles que Hyperledger car les nœuds du réseau ont un intérêt direct dans le traitement des transactions. Cela signifie que la puissance de calcul requise pour valider les blocs est moins problématique. Si les transactions ne peuvent pas être vérifiées en temps réel, cela affecte l’adoption technique de la blockchain , car des décisions rapides sont nécessaires, en particulier dans les environnements à haute vitesse d’aujourd’hui.
La vitesse des transactions
En 2019, la blockchain Bitcoin est capable de traiter seulement 7 transactions par seconde, alors que Visa peut en traiter 2400 par seconde. Parallèlement, de nouvelles technologies de registre distribué sont en cours de développement et offrent des millions de transactions par seconde. Cependant, le déploiement de ces registres distribués dans les entreprises est encore limité.
La décentralisation
Le problème de la décentralisation dans les technologies de la blockchain n’est pas uniforme. Il est important de souligner que l’un des points forts de Bitcoin réside dans sa conception décentralisée, où aucune entité centralisée ne peut contrôler le réseau. Cependant, de nos jours, quelques pools de minage contrôlent une part majoritaire du taux de hachage total de Bitcoin . En effet, six pools de minage ensemble contrôlent plus de 75% de la puissance de hachage totale. Cette centralisation de la validation des transactions est une conséquence logique du protocole Bitcoin , car il récompense les économies d’échelle. Cependant, cela ne devrait pas nécessairement poser problème tant que les pools de minage peuvent être considérés comme dignes de confiance et sont incités à agir de manière responsable.
La décentralisation est envisagée différemment pour les blockchains privées , où tous les participants du réseau sont généralement connus. Cependant, lorsque des entreprises cherchent à développer une crypto-monnaie à l’échelle mondiale en utilisant un réseau privé avec un nombre limité de nœuds, cela peut être considéré comme problématique. Seules les blockchains entièrement décentralisées sont résistantes à la falsification et à la censure. Jusqu’à présent, il existe seulement quelques exemples de blockchains véritablement décentralisées .
Le problème la décentralisation dans les blockchains c’est plutôt le problème de son niveau de décentralisation .
La consommation de l'énergie
La consommation énergétique des réseaux décentralisés, est un problème bien reconnu. La preuve de travail implique la résolution de problèmes mathématiques complexes qui nécessitent une grande puissance de calcul, ce qui entraîne une consommation d’énergie considérable. Dans le cas de la blockchain Bitcoin , le processus de minage, qui utilise la preuve de travail, consomme actuellement une quantité significative d’énergie. La consommation totale d’énergie de tout le réseau Bitcoin est comparable à celle de certains pays.
On estime que le mécanisme de consensus dans la blockchain Bitcoin consomme actuellement 66,7 terawattheures par an , ce qui est comparable à la consommation totale d’énergie d’un pays de 10 millions d’habitants comme le Tchèque.
L’irréversibilité
L’irréversibilité dans les blockchains fait référence à la caractéristique selon laquelle une fois qu’une transaction est ajoutée à la chaîne de blocs, elle devient extrêmement difficile, voire impossible, à annuler ou à modifier. Cette irréversibilité est considérée comme une force majeure en termes de sécurité et d’intégrité des données dans les blockchains , en particulier dans le contexte des crypto-monnaies.
Cependant, cette caractéristique peut également être perçue comme un défi dans certaines situations. Si une erreur est commise dans une transaction, il peut être difficile voire impossible de la corriger. Par exemple, si une personne envoie des fonds à une mauvaise adresse, il n’y a généralement pas de mécanisme intégré pour annuler cette transaction.
La blockchain garantit principalement l’authenticité et l’intégrité des données, mais elle ne peut pas vérifier la fiabilité ou l’exactitude intrinsèque des informations. Ainsi, si des données incorrectes sont correctement proposées et validées selon les règles du protocole de la blockchain , elles seront immuables et stockées sur la chaîne de blocs.
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FAQ
Qu'est-ce que l'architecture client-serveur?
Comment fonctionne la blockchain?
Quels sont les objectifs de la blockchain?
Quels sont les défis de la blockchain?
Qu'est-ce que la décentralisation dans la blockchain?
Conclusion
La blockchain continue de transformer la façon dont les données sont sécurisées et échangées. Quels autres secteurs pourraient bénéficier de cette technologie révolutionnaire?
